Come Vital Auto sta guidando lo sviluppo di concept car con la stampa 3D

Situato nel cuore dell’industria automobilistica del Regno Unito, Vital Auto è uno studio di design industriale con una profonda esperienza nel design automobilistico. L’illustre clientela dell’azienda comprende molti dei principali produttori automobilistici, come Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely, TATA e altri.

“I clienti in genere vengono da noi per cercare di spingere i confini di ciò che è possibile con la tecnologia disponibile”, ha affermato Shay Moradi, vicepresidente per l’innovazione e la tecnologia esperienziale di Vital. Quando i produttori non hanno tempo per la sperimentazione, si affidano a Vital Auto per qualsiasi tipo di sfida per trasformare idee, schizzi iniziali, disegni o specifiche tecniche in una forma fisica completamente realizzata.

Vital Auto è stata fondata nel 2015 quando tre amici si sono riuniti, hanno lasciato il lavoro e hanno deciso di aprire un negozio, opportunamente, in un garage. Uno dei primi contratti che l’azienda ha assunto è stato per il concept di supercar NIO EP9, che ha immediatamente avviato il team sulla strada per la produzione di prototipi di veicoli estremamente realistici e ad alta fedeltà.

A seconda della richiesta del cliente, il team partirà da un semplice schizzo su un pezzo di carta a un veicolo già progettato. Sviluppano auto da un foglio bianco, progettano tutti i mainframe, tutti gli elementi esterni e interni, le aperture/chiusure e gli elementi interattivi. Con un range da cinque a 30 persone che lavorano su un unico concetto, un progetto tipico potrebbe richiedere da tre a 12 mesi. In questo periodo, una tipica auto da esposizione passa attraverso fino a una dozzina di iterazioni di base del design e, all’interno di queste, possono esserci ulteriori iterazioni di componenti più piccoli fino a quando il design automobilistico non soddisfa le aspettative del cliente.

“Va bene nel nostro settore considerare le proprietà virtuali come un mezzo per valutare un prodotto prima che venga immesso sul mercato. Tuttavia, penso che ci sarà sempre un posto anche per gli oggetti fabbricati fisicamente. Non c’è niente che batte la sensazione e la sensazione di tenere un oggetto tra le mani con il peso corretto, con le proporzioni corrette e la dinamica di come l’ambiente fisico cambia la tua percezione di quell’oggetto fisico”, ha affermato Moradi.

“La maggior parte dei nostri clienti verrà da noi con una nuova idea, un’idea innovativa e qualcosa che non è mai stato fatto prima. Quindi le sfide per noi sono nuove ogni singolo giorno e sono infinite”, ha affermato Anthony Barnicott, ingegnere progettista responsabile della produzione additiva. “Queste sfide possono variare da, come possiamo produrre questo numero di parti in questo lasso di tempo, come possiamo realizzare un prodotto sostenibile o come possiamo realizzare una parte che raggiunge un peso particolare pur ottenendo prestazioni particolari”.

Mentre le auto da esposizione tradizionali sono normalmente realizzate solo con la fresatura dell’argilla, il team utilizza anche la fresatura CNC a tre e cinque assi, la formatura manuale, la modellazione dell’argilla manuale e i compositi GRP. Questi processi tradizionali, tuttavia, spesso non sono l’ideale per produrre le parti personalizzate richieste per concetti una tantum. “Abbiamo utilizzato la stampa 3D sin dal primo giorno. Volevamo introdurlo nei nostri processi di produzione, non solo per ridurre i costi, ma per offrire ai clienti una maggiore diversità con i loro progetti e le loro idee”, ha affermato Barnicott.

Oggi, Barnicott gestisce un intero reparto di stampa 3D, comprese 14 stampanti FDM di grande formato, tre stampanti SLA di grande formato Formlabs 3L e cinque stampanti Fuse 1 SLS. “In termini di capacità, tutte quelle stampanti hanno funzionato al 100%, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, praticamente dal primo giorno. Usiamo queste stampanti per tutte le aree dei nostri concetti e progetti. In genere, useremmo i Fuse 1 per le nostre parti basate sulla produzione e useremmo le nostre Form 3L per le nostre parti basate su concetti”, ha affermato Barnicott.

“Utilizziamo le macchine Form 3L per tutto ciò che è una superficie finita di classe A. Quindi, tipicamente in un ambiente automobilistico, un interno in cui hai parti che non sono rifinite con pelle o Alcantara o una sorta di tessuto. I materiali Formlabs ci offrono una finitura piacevole e liscia con cui i nostri verniciatori possono lavorare, possiamo utilizzare queste parti direttamente dalla stampante, direttamente su un veicolo”, ha affermato Barnicott. “Quello che mi interessa di più delle macchine Form 3L è la loro versatilità, la capacità di effettuare un cambio materiale in meno di cinque minuti e la variabilità di quei materiali che vanno da un materiale morbido e flessibile a un materiale duro e rigido per noi non ha prezzo” .

Il team utilizza la Form 3L con più materiali per un’ampia gamma di applicazioni. Ad esempio, le prese d’aria: “È una sfida comune per noi come azienda in cui i clienti si avvicinano a noi con un prodotto proprietario e vogliono racchiuderlo nel loro design automobilistico. Una volta, un cliente si è avvicinato a noi con una presa d’aria proprietaria di un altro veicolo che desiderava avere all’interno del proprio interno. Abbiamo utilizzato la tecnologia di scansione 3D per riprodurre digitalmente questa parte e quindi abbiamo creato una skin esterna. Per prima cosa lo abbiamo prodotto nel materiale Draft per testare il design automobilistico e consentire al cliente di verificarlo. Da lì, siamo passati al materiale White per produrre una parte pronta per la produzione”.

Altre parti stampate in 3D includono pacchetti di interruttori: “Quando lavoriamo con progetti incredibilmente complessi, come piccoli pacchetti di interruttori, ciò che siamo in grado di fare è utilizzare più materiali per ottenere un prodotto meccanico che non solo funzioni correttamente ma possa essere utilizzato in un ambiente reale. -ambiente mondiale”, ha detto Barnicott. Per questi pacchetti di interruttori, il team ha combinato materiali più duri, come il Tough 2000 per la superficie superiore, con materiali più leggeri ed economici per gli interni.

Le guarnizioni per porte automobilistiche sono un’altra parte che può essere incredibilmente costosa da produrre. Semplicemente non c’è altro modo che lo stampaggio per estrusione per produrli. Ciò comporta non solo un costo molto elevato per gli utensili, ma anche un lungo tempo di consegna. “Siamo stati in grado di sperimentare uno dei materiali più recenti di Formlabs, il Flexible 80A”, ha affermato Barnicott. “La Form 3L ci ha permesso di produrre sezioni di questa guarnizione per porte durante la notte per testare varie geometrie. È stato stampato entro 50 micron dal design vero e proprio”.

Avere la Form 3L consente al team di produrre più iterazioni di parti nella maggior parte dei casi entro 24 ore. Hanno finito per acquistare tre macchine diverse in modo da poter produrre fino a tre diverse iterazioni di una parte contemporaneamente, anche utilizzando tre materiali diversi. Possono quindi trasferire i risparmi sui costi al cliente o offrire più valore mostrando più opzioni di design allo stesso prezzo. “Una delle bellezze dell’utilizzo della produzione additiva è la compressione di un lasso di tempo. Allora cosa fai in quel lasso di tempo che hai liberato? In qualche modo lo vediamo come un’estensione dello spazio delle possibilità nell’immaginazione di alternative, nell’aggiunta di più cicli di iterazione nel processo”, ha affermato Moradi.

“Ci sono molti prodotti che produciamo che semplicemente non saremmo in grado di realizzare senza le nostre Form 3L. Con alcune delle tecniche di produzione più avanzate, come la lavorazione CNC a sette assi, saremmo in grado di produrre queste parti, ma ciò avrebbe un costo enormemente compromettente”, ha affermato Barnicott. “Il Fuse 1 è stata la nostra prima avventura nella tecnologia SLS. Come piccola impresa, questa è una tecnologia che pensavamo non saremmo mai stati in grado di avere in loco. Con Fuse 1, non solo abbiamo una delle macchine, ma abbiamo effettivamente cinque macchine sul sito. Ciò che queste macchine ci consentono di fare è produrre parti meccaniche strutturali molto rapidamente, non solo per i test ma per applicazioni fisiche nella maggior parte dei nostri concetti. Questo processo sarebbe stato tipicamente eseguito mediante lavorazione CNC, sul nostro sito o fuori sede, a seconda della geometria, e dovremmo aspettare dai due ai quattro giorni per avere le parti nelle nostre mani. Il Fuse 1 ci consente di coprire tutto questo in loco e di avere parti in mano nella maggior parte dei casi, in meno di 24 ore”.

Il team utilizza principalmente i Fuse 1 per parti meccaniche, come cerniere delle porte, interni delle maniglie delle porte, interni delle porte e applicazioni strutturali. Possono utilizzare queste parti direttamente dalla stampante, con una finitura minima. Un’applicazione chiave in cui il team ha utilizzato i Fuse 1 sono stati i condotti dell’aria: “[…] Articoli come i condotti dell’aria interni e le prese d’aria sono elementi che non si vedono mai, ma richiedono un costo elevato per la produzione. Usiamo il Fuse 1 per produrre queste parti. Ci consente di essere molto più versatili con i design che inseriamo nel veicolo senza incorrere negli ingenti costi che normalmente avrebbero”, ha affermato Barnicott.

A volte l’azienda deve anche produrre parti per cui il cliente vuole semplicemente vedere come apparirà il proprio marchio su una parte specifica, come un modello di pinza freno. “Ciò significa che dobbiamo produrre una parte piuttosto rapidamente in modo da potervi applicare il loro marchio. Utilizziamo il Fuse 1 per produrre queste parti e possiamo produrre il logo in diverse aree della pinza in diversi colori per la revisione del cliente”.

Nel loro lavoro per accelerare la progettazione automobilistica, la stampa 3D ha consentito al team di Vital Auto di combinare i materiali SLA e SLS per lavorare attraverso più iterazioni di progettazione su un progetto specifico. Questo può essere qualsiasi cosa, dalle parti meccaniche alle parti trasparenti per verificarne la qualità ottica e l’output.

Mentre si dice spesso che la produzione additiva è qui per sostituire la produzione sottrattiva, il team di Vital Auto vede i vantaggi nella combinazione di diverse tecnologie per sfruttare le loro migliori qualità. “Utilizziamo i due processi insieme per aiutarci a sostenerci a vicenda. Abbiamo molte parti in cui vorremmo utilizzare la produzione sottrattiva e quindi utilizzare la produzione additiva per produrre tutti i dettagli più fini. Questo ci consente di avere un modo molto più conveniente per produrre molti dei nostri modelli concettuali”, ha affermato Barnicott. “La progressione della tecnologia e della stampa 3D negli ultimi 10 anni è fenomenale. Quando ho iniziato a produrre veicoli di nicchia a basso volume, alcuni dei prodotti che produciamo oggi sarebbero stati semplicemente inaccessibili. E non solo sono in grado di produrre queste parti oggi, ma sono anche in grado di produrle in modo molto conveniente, molto rapidamente”.

Nel design automobilistico, la stampa 3D non solo aiuta a creare prodotti migliori più velocemente, ma attira anche nuovi affari. Hanno scoperto che molti dei loro clienti si rivolgono a loro perché vogliono avere accesso alle ultime tecnologie e vogliono che i loro componenti vengano realizzati utilizzando i più recenti materiali all’avanguardia. “Ci sono alcune cose che non puoi più classificare come tecnologie emergenti. Nel design automobilistico, la stampa 3D è una di quelle cose. È avanzato al punto in cui tutto ciò che produciamo è abbastanza buono per essere utilizzato nella fase di presentazione finale con tutti gli strati di realizzazione che applichiamo sopra. La stampa 3D è passata da quasi una novità a diventare una parte assolutamente inseparabile di ciò che facciamo”, ha concluso Moradi.