Coachella e stampa 3D: 30 panchine tra design e produzione distribuita

Trenta sedute di grande formato per costruire un ambiente attorno alle palme

La produzione additiva di grande formato trova applicazioni sempre più distanti dal concetto tradizionale di prototipazione. Un esempio arriva dal Coachella Valley Music and Arts Festival, in California, dove Decibel Made e Caracol hanno collaborato alla realizzazione di 30 panchine stampate in 3D destinate allo spazio SKYLRK Oasis.

Il progetto è stato commissionato da SKYLRK, il marchio fondato da Justin Bieber, il cui team creativo ha definito il linguaggio estetico dell’installazione. L’obiettivo non era inserire semplici elementi di arredo all’interno dell’area, ma costruire una parte dell’identità fisica dello spazio attraverso sedute capaci di svolgere contemporaneamente una funzione pratica e scenografica.

Le panchine sono state quindi progettate come componenti di un paesaggio artificiale continuo. Le superfici curve, le variazioni di altezza e le geometrie prive di spigoli netti permettono ai vari elementi di essere combinati attorno alle palme presenti nell’area del festival.

Ogni panchina misura poco meno di 2,1 metri di lunghezza. Una volta assemblati, più moduli formano composizioni circolari che raggiungono quasi quattro metri di diametro. Le sedute avvolgono le palme e creano piccoli spazi di aggregazione, integrandosi con gli altri elementi visivi dell’installazione SKYLRK.

L’area comprendeva anche una componente digitale, con uno schermo elettronico a sviluppo perimetrale pensato per contribuire all’esperienza visiva dello spazio.

Il progetto di SKYLRK trasformato in componenti stampabili

La progettazione estetica è stata sviluppata dal team di SKYLRK, mentre Decibel Made ha lavorato sull’ingegnerizzazione e sulla trasformazione delle superfici in oggetti concretamente producibili.

È uno dei passaggi centrali nei progetti di additive manufacturing di grande formato. Una geometria può infatti essere interessante sullo schermo, ma deve essere adattata alle caratteristiche del processo produttivo, alle dimensioni del robot, all’orientamento della deposizione e alle sollecitazioni che il componente dovrà affrontare durante l’utilizzo.

Nel caso delle panchine SKYLRK, la difficoltà era accentuata dalla presenza di superfici organiche e multiplanari. Le sedute cambiano curvatura lungo il loro sviluppo e non seguono la struttura ripetitiva tipica di molti elementi di arredo prodotti industrialmente.

Una lavorazione convenzionale avrebbe richiesto la costruzione di modelli, stampi o attrezzature dedicate. Considerando il numero di elementi da produrre e il tempo disponibile, questa strada avrebbe aggiunto diverse fasi alla produzione.

La stampa 3D robotizzata ha permesso invece a Decibel Made e Caracol di partire direttamente dai modelli digitali, modificandoli e trasferendoli alle celle di produzione senza dover costruire uno stampo specifico per ciascuna forma.

Questo vantaggio diventa particolarmente importante nella produzione di elementi personalizzati o in piccole serie, dove il costo dell’attrezzaggio tradizionale può incidere in maniera significativa sul progetto.

La produzione divisa tra New Jersey e Texas

Un altro elemento interessante riguarda l’organizzazione della produzione.

Le 30 panchine dovevano essere completate in circa due settimane. Per rispettare questa finestra temporale, Decibel Made e Caracol hanno suddiviso il lavoro fra due siti produttivi negli Stati Uniti.

Una parte delle sedute è stata realizzata nello stabilimento di Decibel Made nel New Jersey, mentre la seconda parte è stata prodotta presso il sito di Caracol in Texas.

La produzione è stata quindi eseguita parallelamente.

Invece di concentrare tutte le ore macchina in un unico impianto, le due aziende hanno utilizzato gli stessi dati digitali per fabbricare componenti equivalenti in località differenti. Una volta completate, le panchine sono state trasportate in California per l’installazione definitiva.

Il progetto mostra uno degli aspetti più interessanti della produzione additiva basata su file digitali: la possibilità di separare il luogo nel quale viene progettato l’oggetto da quello nel quale viene materialmente prodotto.

Un modello digitale opportunamente preparato può essere trasferito a una seconda cella produttiva compatibile, consentendo di distribuire la capacità produttiva tra stabilimenti diversi.

Nel caso di SKYLRK Oasis questa caratteristica non è rimasta un concetto teorico, ma è stata utilizzata per rispettare il calendario di un progetto con una data di consegna non modificabile.

Per un evento come Coachella, infatti, il giorno di apertura costituisce una scadenza precisa. Un componente completato dopo l’inizio del festival avrebbe perso gran parte della propria utilità.

Caracol e la stampa 3D robotica di grande formato

La partecipazione di Caracol è legata all’esperienza dell’azienda italiana nel Large Format Additive Manufacturing, spesso abbreviato in LFAM.

Fondata a Milano nel 2017, Caracol ha sviluppato sistemi di produzione additiva basati sull’impiego di robot industriali equipaggiati con unità di estrusione. Questa configurazione differisce dalle comuni stampanti 3D cartesiane desktop.

Il robot industriale può muovere l’estrusore nello spazio seguendo traiettorie articolate e lavorare su volumi molto più ampi. In questo modo diventa possibile produrre elementi destinati all’architettura, all’arredamento, alla nautica, al settore automobilistico, all’aerospazio e alla realizzazione di attrezzature industriali.

Le dimensioni delle panchine SKYLRK rappresentano un buon esempio delle possibilità offerte da questa tecnologia.

Una seduta lunga circa sette piedi, pari a poco più di due metri, non viene considerata come un insieme di piccoli componenti da assemblare, ma può essere costruita come una struttura di grande formato attraverso la deposizione progressiva del materiale.

L’impiego di un robot consente inoltre di gestire traiettorie complesse e superfici che non devono necessariamente seguire linee rette o geometrie ortogonali.

Decibel Made e il passaggio dal concept alla produzione

Decibel Made, con sede nel New Jersey, opera tra progettazione, fabbricazione digitale e realizzazione di installazioni personalizzate.

Nel progetto SKYLRK il ruolo dell’azienda è stato importante perché ha collegato il concept elaborato dal marchio con i vincoli della produzione.

Questo tipo di collaborazione mostra anche come la stampa 3D di grande formato si stia inserendo nel settore degli allestimenti e delle installazioni temporanee.

In questi progetti i volumi produttivi non sono quelli di una fabbrica automobilistica e gli oggetti possono essere diversi da un evento all’altro. Produrre stampi dedicati per poche decine di pezzi può quindi risultare poco conveniente, soprattutto quando le forme cambiano frequentemente.

Con un processo digitale, una modifica della geometria può essere effettuata nel modello tridimensionale e trasferita al sistema produttivo senza ricostruire tutta l’attrezzatura.

La scelta diventa ancora più interessante quando l’oggetto deve avere una forte identità visiva, come nel caso dell’installazione voluta da SKYLRK.

PETG riciclato rinforzato con fibra di vetro

Per la produzione delle panchine è stato utilizzato un PETG riciclato rinforzato con fibra di vetro fornito da Airtech.

La scelta del materiale è significativa perché gli elementi non dovevano essere semplici oggetti espositivi. Le panchine erano destinate all’utilizzo all’aperto e al contatto con un numero elevato di persone durante il festival.

La fibra di vetro viene inserita nella matrice polimerica per modificarne le caratteristiche meccaniche e incrementare la rigidità del materiale rispetto a un PETG non rinforzato.

Per applicazioni di grande formato questo aspetto assume particolare importanza. All’aumentare delle dimensioni, infatti, la struttura deve sostenere il proprio peso e mantenere la geometria prevista anche durante la deposizione degli strati.

Secondo le informazioni diffuse sul progetto, il materiale impiegato presenta caratteristiche adatte all’esposizione ai raggi UV e alle condizioni meteorologiche esterne.

Airtech produce materiali e soluzioni anche per processi industriali legati alla produzione di utensili e componenti di grande formato. L’utilizzo di termoplastici riciclati rinforzati è una delle direzioni seguite dal settore per aumentare la quantità di materiale recuperabile nei processi di additive manufacturing.

Panchine cave per ridurre massa e quantità di materiale

Nonostante le dimensioni, le panchine non sono elementi completamente pieni.

La struttura è stata progettata con un interno cavo, una soluzione che permette di ridurre la quantità di materiale impiegato e il peso complessivo dei componenti.

Nel Large Format Additive Manufacturing questo principio è particolarmente utile. Riempire completamente un elemento lungo più di due metri significherebbe aumentare il consumo di polimero, allungare i tempi di deposizione e rendere più complessa la movimentazione.

La geometria esterna e la struttura delle pareti devono però essere progettate per mantenere una resistenza adeguata.

Nel caso di SKYLRK Oasis le panchine sono state sviluppate tenendo conto dell’utilizzo in un ambiente esterno caratterizzato da un elevato passaggio di persone.

Il risultato è un oggetto nel quale la forma esterna assume anche una funzione strutturale: le curvature, gli spessori e la continuità delle superfici partecipano alla distribuzione dei carichi.

Gli strati di stampa diventano parte del linguaggio estetico

Un aspetto riconoscibile delle panchine è la presenza delle linee generate dalla deposizione del materiale.

Nella stampa 3D di grande formato lo spessore degli strati è superiore a quello utilizzato sulle piccole stampanti FDM. La texture risultante rimane quindi chiaramente visibile sulla superficie.

Invece di eliminarla completamente attraverso lunghe operazioni di levigatura e finitura, questo tipo di progetto può utilizzare la stratificazione come parte dell’estetica.

Le linee seguono le curve delle panchine e rendono leggibile il processo con il quale sono state costruite.

È una scelta che distingue questi oggetti da una seduta ottenuta per stampaggio a iniezione o da un elemento realizzato in vetroresina all’interno di uno stampo.

Nel progetto di SKYLRK, il processo produttivo non viene quindi completamente nascosto: la modalità con cui l’oggetto è stato costruito rimane visibile sulla superficie.

Il tema del riciclo a fine utilizzo

Il materiale utilizzato da Airtech parte da PETG riciclato e, secondo quanto indicato nel progetto, le panchine possono essere triturate al termine del loro utilizzo per ottenere materiale destinato a un successivo processo produttivo.

Questo passaggio merita però una distinzione.

Il fatto che un materiale termoplastico possa essere triturato e reimpiegato non significa automaticamente che il processo possa essere ripetuto senza limiti.

Ogni ciclo di lavorazione può influenzare le proprietà del polimero e la presenza del rinforzo in fibra di vetro rende necessario controllare dimensioni delle fibre, distribuzione del materiale e caratteristiche del granulato ottenuto.

Per poter parlare di un ciclo produttivo realmente chiuso è quindi necessario considerare non soltanto la possibilità tecnica di triturare le panchine, ma anche la qualità del materiale recuperato e le applicazioni nelle quali potrà essere utilizzato.

Rimane comunque importante il fatto che Decibel Made, Caracol e Airtech abbiano scelto un sistema basato su un materiale termoplastico riciclato anziché considerare l’allestimento come un insieme di strutture prive di un percorso di recupero.

Produzione additiva e allestimenti temporanei

Il progetto realizzato per SKYLRK mette in evidenza un settore nel quale la stampa 3D robotica può trovare spazio: quello degli eventi, degli allestimenti commerciali e delle installazioni temporanee.

Queste applicazioni hanno alcune caratteristiche specifiche.

Il numero di pezzi è limitato, il design cambia da progetto a progetto, le dimensioni possono essere elevate e i tempi di consegna sono spesso definiti dalla data dell’evento.

Sono condizioni che possono rendere meno conveniente la realizzazione di stampi e attrezzature tradizionali.

La produzione additiva consente invece di utilizzare la stessa infrastruttura produttiva per realizzare forme differenti, modificando principalmente il modello digitale e i parametri di processo.

Il robot utilizzato per produrre una panchina può quindi essere riconfigurato per realizzare successivamente uno stampo industriale, un elemento architettonico, un componente nautico o un’altra installazione.

Per aziende come Caracol questo rappresenta uno degli elementi centrali del modello produttivo: utilizzare piattaforme robotiche flessibili anziché macchine dedicate a un’unica geometria.

La produzione distribuita come parte del progetto

Tra gli aspetti più interessanti dell’installazione di Coachella non c’è soltanto la dimensione delle parti stampate, ma il modo in cui è stata organizzata la produzione.

La suddivisione delle 30 panchine tra Decibel Made nel New Jersey e Caracol in Texas ha permesso di trasformare due stabilimenti distanti tra loro in un’unica capacità produttiva coordinata.

Il collegamento tra le due sedi è stato rappresentato dai dati digitali.

Questo modello può essere utile anche in altri settori nei quali il trasporto di parti di grandi dimensioni incide sui costi logistici.

In prospettiva, la disponibilità dello stesso sistema produttivo in più località permette di valutare se fabbricare il componente più vicino al luogo nel quale dovrà essere utilizzato, trasferendo il file invece dell’oggetto.

Nel progetto SKYLRK non è stato possibile eliminare completamente il trasporto, perché le panchine prodotte in New Jersey e Texas dovevano comunque raggiungere la California. La produzione parallela ha però permesso di distribuire il carico di lavoro e rispettare la finestra temporale disponibile.

Dal componente industriale all’esperienza del pubblico

La collaborazione tra SKYLRK, Decibel Made, Caracol e Airtech mostra anche un cambiamento nel modo in cui le tecnologie di additive manufacturing vengono presentate al pubblico.

Chi ha utilizzato le panchine durante Coachella non aveva bisogno di conoscere la tecnologia utilizzata per produrle.

Dal punto di vista dell’utente erano semplicemente elementi sui quali sedersi, incontrarsi o osservare l’installazione.

Ed è proprio questo passaggio a essere significativo per la maturazione della produzione additiva: una tecnologia smette di essere protagonista soltanto quando riesce a diventare uno strumento di produzione integrato nel progetto.

In questo caso il robot, l’estrusore e il materiale hanno permesso di creare una geometria progettata appositamente per uno spazio e di produrne 30 esemplari entro una finestra temporale molto ridotta.

Il valore dell’applicazione non risiede quindi esclusivamente nel fatto che le sedute siano state stampate in 3D, ma nella possibilità di combinare personalizzazione geometrica, produzione digitale, grandi dimensioni e fabbricazione distribuita all’interno dello stesso progetto.

Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)