Le barche stampate in 3D stanno diventando una pratica standard
L'ultima dimostrazione di successo dell'istituto RISE in Svezia mostra una tendenza solida
Un nuovo progetto appena pubblicato da Emil Johansson, Research Scientist Additive Manufacturing presso RISE Research Institutes of Sweden, ha dimostrato una barca funzionale completamente stampata in 3D (mostrata nel video sotto). Questo è l’ultimo di una lunga serie di progetti che hanno dimostrato come i nuovi sistemi di estrusione di grande formato, basati su architetture robotiche cartesiane o multiasse, stiano rendendo il processo di stampa 3D delle barche abbastanza standardizzato (o, almeno, standardizzabile).
In questo caso applicativo, i ricercatori hanno testato un motoscafo stampato in 3D sulla costa occidentale svedese a metà dicembre, durante lo streaming live dell’evento. La barca stampata in 3D ha gestito l’acqua perfettamente. “Questo è l’apice di un notevole sforzo di collaborazione”, ha detto Johansson. “Stampare una barca è qualcosa che i miei colleghi Lenny Tönnäng, Jan Johansson e io del RISE Research Institutes of Sweden abbiamo sognato per molti anni. Insieme a un team innovativo delle barche Cipax e Pioner, guidato da Dag Eirik Thomassen e Lars Haugli, abbiamo deciso di realizzarlo”.
In questo caso, la barca stessa è stata stampata in 3D in un unico pezzo utilizzando la produzione additiva basata su robot industriali, una tecnologia su cui i ricercatori hanno lavorato con Anders Spaak presso ABB per diversi anni. Il lavoro fa parte del progetto di ricerca DiLAM, finanziato da Vinnova, l’Agenzia svedese per l’energia e Formas attraverso il programma di innovazione strategica Produktion2030.
Questo è l’ultimo di una lunga serie di progetti iniziati alcuni anni fa, quando l’intero settore marittimo ha finalmente iniziato ad aprirsi alle tecnologie AM al di là di alcuni prototipi di base.
Dai prototipi alle barche per la stampa 3D
All’inizio, è stato Livrea Yacht, uno studio italiano che è stato probabilmente il primo a immaginare l’idea di stampare in 3D un’intera barca, sulla base dell’esperienza di utilizzo dell’AM per la prototipazione di nuovi progetti di yacht. Livrea ha fondato la startup Ocore per sviluppare una tecnologia di estrusione robotica in grado di stampare in 3D un intero scafo di una barca a vela in Sicilia, con il supporto di LEHVOSS e Autodesk.
Il loro successo nella stampa 3D dell’intero scafo della barca a vela alla fine del 2018 è stato in qualche modo oscurato da un progetto ancora più impressionante che è stato completato solo poche settimane prima negli Stati Uniti, dall’Università del Maine e dall’ORNL. Utilizzando l’enorme stampante 3D di Ingersoll, le istituzioni americane ben finanziate hanno creato la più grande barca stampata in 3D del mondo, che ora detiene un totale di 3 Guinness World Records. Questa volta la barca è stata stampata in 3D utilizzando un grande sistema di estrusione cartesiana, utilizzando un materiale pellettizzato composito di nylon rinforzato con fibra di carbonio.
Poi è arrivata MAMBO, la prima barca stampata in 3D completa e totalmente funzionale che utilizza materiali compositi in fibra continua, questa volta, ancora una volta, sviluppata da un’altra startup italiana chiamata moi Composites. In questo caso la barca, sviluppata e progettata in collaborazione con Autodesk, è stata prodotta utilizzando l’estrusione robotica multiasse di un materiale termoindurente composito in fibra di vetro continua.
Mentre il processo di estrusione di fibre continue può essere ancora un po’ più lontano in termini di raggiungimento della necessaria efficienza in termini di costi e velocità, i sistemi di estrusione composita di fibre tritate si sono ora dimostrati più che efficaci nella stampa di strutture molto grandi, come scafi di barche, in una sola corsa. Si tratta di un risultato gigantesco e ora sembra abbastanza chiaro che negli anni a venire diventerà una tecnologia più ampiamente adottata nel settore della produzione di imbarcazioni.
La possibilità di costruire un prodotto una tantum come una barca o un piccolo yacht, direttamente da CAD, senza dover costruire stampi costosi e dispendiosi in termini di tempo, che vengono utilizzati una sola volta, può portare vantaggi immediati e evidenti. D’altra parte, le tecnologie di stampa 3D di grande formato possono portare vantaggi anche alla produzione di stampi marini e marittimi.
Un altro produttore di stampa 3D cartesiana di grande formato, Thermwood, lo ha dimostrato stampando in 3D diverse sezioni da uno stampo di scafo di yacht lungo 51 piedi per mostrare come uno stampo a scafo singolo possa essere sufficiente per produrre navi ancora più grandi, come gli yacht. Le sezioni stampate dello stampo di prova sono state realizzate in ABS rinforzato con fibra di carbonio di Techmer PM. In questo caso, l’ABS è stato scelto per le sue proprietà fisiche e il costo relativamente basso rispetto ad altri materiali termoplastici rinforzati.
Dalle barche per la stampa 3D ai pezzi di ricambio
Se le barche, intese come piccole imbarcazioni a grandezza naturale, sono tra le applicazioni più affascinanti della stampa 3D, una delle applicazioni più preziose dell’AM nel settore marittimo è la produzione su richiesta di pezzi di ricambio. Questo sta rapidamente diventando un segmento di attività molto prezioso e ad alto potenziale per alcuni grandi operatori del settore marittimo.
Le aziende di stampa 3D in metallo di grande formato come AML3D e MX3D hanno pubblicato alcuni dei primi casi di applicazione per pezzi di ricambio marittimi stampati in 3D in metallo. Entrambe le tecnologie si basano su un processo WAAM e sono in grado di produrre parti metalliche di grandi dimensioni con velocità di deposizione del metallo molto elevate. Altre iniziative hanno visto l’azienda con sede a Singapore Tytus3D anche contribuire con la propria tecnologia di stampa 3D in metallo per sviluppare applicazioni marittime, in una collaborazione congiunta di progetti industriali con operatori del segmento. In Australia, l’azienda locale SPEE3D ha reso disponibile la sua tecnologia di stampa 3D in metallo di consolidamento cinetico (polvere soffiata a freddo) per produrre pezzi di ricambio per la Marina australiana.
Questa è solo la punta dell’iceberg (anche se “iceberg” potrebbe non essere la metafora migliore da usare in questo contesto). Alcune aziende molto grandi attive nel settore marittimo, come Wilhelmsen, thyssenkrupp, Yinson, Wärtsila, Kawasaki Heavy Industries, insieme a grandi gruppi di consulenza come DNV GL, stanno facendo investimenti significativi nello sviluppo dell’infrastruttura per la produzione di pezzi di ricambio per barche da parte di AM, trarre vantaggio dalle capacità di magazzino digitale e on-demand.
In un segmento come l’industria marittima, in cui le navi possono avere una durata di diversi decenni, lo stoccaggio di molti tipi diversi di pezzi di ricambio di grandi dimensioni presenta sfide economiche significative. In particolare, Thyssenkrupp e Wilhelmsen stanno collaborando per sfruttare la profonda esperienza di Thyssenkrupp nell’AM insieme alla profonda competenza marittima di Wilhelmsen e alla continua esperienza diretta nella comprensione delle esigenze dei gestori di flotte navali, per fornire servizi di produzione AM su richiesta ai grandi operatori del settore marittimo.
DNV GL, con sede in Norvegia, ha rilasciato un certificato che rende TechCenter Additive Manufacturing di thyssenkrupp il primo produttore al mondo di parti stampate in 3D per applicazioni marittime a ricevere l’approvazione del produttore da DNV GL. In qualità di fornitore approvato di componenti stampati in 3D per l’industria marittima e generale, thyssenkrupp mira a continuare a integrare la produzione additiva nella sua attività marittima.
Torna a splendidi modelli in scala stampati in 3D
Gli operatori del settore marittimo che hanno introdotto gradualmente la stampa 3D nel loro processo di produzione di pezzi di ricambio o progettazione e sviluppo di yacht hanno anche iniziato a identificare un’altra preziosa applicazione della stampa 3D nella produzione di modelli in scala belli e altamente dettagliati. L’azienda italiana Meg Industry è una di queste aziende e ha discusso questa parte del loro lavoro in un’intervista che abbiamo riportato nel 2019.
