Sfida tra Ultimaker e Leapfrog per la prima auto stampata in 3D alla Shell Eco Marathon

Per il quinto anno consecutivo gli studenti di ingegneria meccanica ed elettronica della Hogeschool Zuyd (Università di scienze applicate) con sede a Heerlen, in Olanda, ha deciso di aderire alla Shell Eco Marathon, solo che quest’anno l’hanno fatto con un’auto stampata in 3D grazie al supporto di Ultimaker e Leapfrog

A fronte di un budget piuttosto limitato e del 15° posto ottenuto nella scorsa edizione della manifestazione, il team di progettisti “Euregiorunners” (si chiamano proprio così) ha pensato che il modo giusto per imparare e migliorare è, appunto, quello di innovare. Ecco, quindi, due delle motivazioni che quest’anno hanno spinto il team olandese ad avventurarsi nei meandri della tecnologia di stampa 3D per la realizzazione della loro vettura da competizione.

Quest’anno la competizione organizzata da Shell si è tenuta dal 15 al 18 di maggio a Rotterdam, con l’obiettivo di presentare idee e concept ecosostenibili, provenienti da diversi istituti universitari. I partecipanti sono stati invitati a pensare al futuro della mobilità, giocando sui confini di efficienza del carburante, così che i loro veicoli a quattro ruote potessero contare su una durata di percorrenza più lunga possibile, anche grazie ad un richiesto consumo energetico inferiore delle batterie, rispetto all’edizione precedente, fissato a 1 Kwh, equivalente a 1 litro di carburante (essendo monoposto a motore elettrico).

L’evento si svolge annualmente in Europa, America e Asia e ogni anno vengono coinvolti in media 3.000 studenti provenienti da oltre 20 paesi europei. La squadra Euregiorunners, un team multidisciplinare composto da 13 studenti di ingegneria meccanica, 4 studenti di ingegneria elettronica e 6 studenti ICT, per un totale di 28 membri, è molta orgogliosa del proprio progetto, poiché è il primo basato interamente sulla stampa 3D.

Andando in questa direzione, non solo hanno implementato una nuova tecnica di produzione ma hanno anche portato ad una significativa riduzione dei costi di produzione (del 75% circa rispetto ai metodi tradizionali). Tutto ciò non sarebbe stato possibile se alla base non ci fosse stata una stretta collaborazione con due delle aziende leader nella produzione di stampanti 3D: Ultimaker e LeapFrog, entrambe con sede nella “terra dei mulini a vento”.

Nonostante siano da sempre acerrime nemiche nella conquista di quote di mercato, le due aziende hanno supportato in parallelo questo morigerato esperimento. Aziende alle quali va riconosciuta, per l’ennesima volta, di aver dato la possibilità a molte realtà lavorative e in fase di sperimentazione, di aprire i propri orizzonti progettuali, sia in termini economici che in termini processuali, guardando oltre l’immaginario collettivo.

Dico questo in quanto il punto di partenza di tale percorso nasce proprio dall’accordo trovato tra le due aziende e l’Università di Heerlen; accordo che prevedeva la fornitura delle stampanti 3D, senza le quali non sarebbe stato possibile avviare il progetto. Insomma, il team ha preferito giocarsela in casa con una cooperazione tutta nederlandese.

5 sono le stampanti messe a disposizione da LeapFrog (Creatr 3D) e, come riporta il nostro sito partner 3Dprintingindustry.com, ben 10 quelle dalla parte di Ultimaker (Original Ultimaker 3D). Stampanti che sono state portate all’estremo per far sì che il tutto rientrasse nei tempi prestabiliti in partenza (relativamente limitati). 15 stampanti che hanno lavorato giorno e notte per 1500 ore di lavoro complessive (tradotto in giorni 63).

Numeri veramente impressionanti, ancor più impressionanti considerando che stiamo parlando di stampanti 3D “da tavolo”, o meglio di stampanti indirizzate a una fascia di mercato “prosumer” (professional-consumer) e che quindi, non hanno nulla a che vedere con le stampanti di tipo industriale.

Passando poi a quelle che sono le specifiche tecniche del progetto, il gruppo ha realizzato 220 ​​”blocchi”, l’uno diverso dall’altro e stampati in PLA (acronimo di Acido Polilattico) che sono stati incollati a quattro pannelli di legno, uno per ogni lato della macchina, in modo da produrre lo stampo che ha definito il profilo del corpo della vettura che, in seguito, tramite un processo analogo a quello dello Stampaggio a Iniezione dei polimeri (o a quello della Pressofusione dei metalli), è stato realizzato in fibra di carbonio con l’aggiunta di una resina rinforzante.

I pannelli di legno sono stati assemblati tra loro affinché costituissero una scatola chiusa a forma di parallelepipedo, semplificando così gli stampi del corpo a una singola unità, da cui poi è stata fatta passare la colata del composito per conseguire la forma della carrozzeria. Ciò dà vita a una monoposto leggera, rapida e prestante dal punto di vista dei requisiti, e con uno spessore che va dai 2 ai 3 mm.

Il direttore generale del team, Kenny Stinges, ha dichiarato: “La nostra vettura precedente è stata realizzata utilizzando uno stampo in legno che pesava circa 1 quintale (1000 kg), ed aveva un costo alquanto “salato” per produrlo. Scegliendo di imboccare la strada del 3D, siamo riusciti a ridurre notevolmente il peso di tale stampo, portandolo a 1/5 (200 kg) del peso fatto registrare in precedenza da quello in legno.
“Ora possiamo costruire il corpo stesso della macchina lavorando comodante da ‘casa nostra’, senza dover ricorrere a un’assistenza esterna munita di carrello elevatore per le operazioni logistiche di tale ‘pezzo’”, ha aggiunto un altro membro del team, Jeroen Van.

Come accennato in precedenza, tale aspetto ha fatto risparmiare oltre il 75% sul costo totale di produzione rispetto allo scorso anno. Componenti come prese d’aria, volante e cruscotto sono stati ottenuti direttamente dalle lavorazioni delle stampanti 3D (sempre in materiale PLA; di colore grigio nel caso del cruscotto).

Il telaio della vettura è costituito da una resina schiumogena (Modec). Il mezzo pesa complessivamente 150 kg (includendo anche le batterie, ruote e il motore elettrico). Una macchina estremamente leggera; leggerezza che convertita in un punteggio di consumo di carburante, dovrebbe essere in grado di percorrere un migliaio di miglia con un solo gallone (1 gallone = 4 litri, e quindi 4 kwh). Quindici volte più efficiente rispetto alle auto elettriche che transitano sulle strade pubbliche.

Per il parabrezza (che ricopre una superficie piuttosto vasta), si è deciso di adottare il materiale polimerico PET (acronimo di Polietilentereftalato – comunemente usato per la fabbricazione di bottiglie di plastica contenenti acqua minerale). Ciò avviene con un processo simile a quello della Termoformatura delle plastiche; adatto per la formulazione di superfici/componenti dalla forma abbastanza complessa e difficilmente ottenibili.

In sostanza una vettura sinonimo di: eco-sostenibilità, leggerezza, innovazione, economicità e, si presume, rendimento nell’accezione di prestazioni positive su pista o su strada. Gli studenti hanno prestato grande attenzione anche al design esterno, commissionandone la realizzazione alla Dutch Design Academy di Eindhoven, e interno, il cui progetto è stato guidato e sviluppato internamente.

Per quanto riguarda l’effettiva modellazione, tutti i componenti appartenenti al progetto sono stati ricavati adoperando il software 3D SolidWorks, in grado di coprire tutti gli aspetti del processo di sviluppo di un prodotto, quali progettazione, verifica, progettazione sostenibile, comunicazione e gestione dei dati, attraverso un flusso di lavoro integrato senza soluzione di continuità.

Sembra infine legittimo dire che, a prescindere da quelli che sono stati i risultati ottenuti dalla gara, quello che è stato coltivato e portato avanti negli ultimi mesi, e il modo con cui si è concretizzata l’idea di partenza, è già di per sé una vittoria per tutti i partecipanti. La sfida tra Ultimaker e Leapfrog, invece, continua.