Dare forma al futuro della mobilità con la stampa 3D
ETHEC city è un progetto studentesco svizzero che mira a cambiare radicalmente la mobilità di domani con le tecnologie di oggi. Per affrontare le sfide del cambiamento climatico e della sostenibilità, il team sviluppa una motocicletta elettrica con un’ingegnosa trazione a due ruote motrici che consente di risparmiare energia e migliora l’autonomia.
Sviluppo di veicoli sostenibili
Tobias Oesch studia ingegneria meccanica all’ETH di Zurigo ed è il responsabile tecnico del progetto ETHEC City. In un team di altri nove studenti ETH ha raccolto la sfida di sviluppare un prototipo di una motocicletta elettrica in un solo anno: dal concetto alla costruzione, assemblaggio e test. Tobias era motivato ad affrontare uno dei principali problemi odierni del settore automobilistico: la sostenibilità. «Se vogliamo affrontare i problemi del cambiamento climatico, dobbiamo apportare notevoli miglioramenti alla nostra mobilità urbana e sub-urbana», afferma. «Le motociclette sono più efficienti delle auto comuni, ma sulle nostre strade vediamo a malapena motociclette completamente elettriche – questo deve cambiare».
Un innovativo motore a due mozzi
Nelle motociclette comuni circa l’80% dell’energia viene persa proprio sulla ruota anteriore, il che porta a veicoli elettrici con distanze notevolmente inferiori. L’approccio del team a questo problema è semplicemente geniale: «Abbiamo deciso di integrare anche un motore elettrico nella ruota anteriore, in modo da poterlo utilizzare come generatore per recuperare nuovamente tutta l’energia del movimento nel sistema», spiega Tobias. Recuperando la potenza frenante con un motore a due mozzi, diventa possibile raggiungere distanze maggiori con una batteria più piccola, migliorando così drasticamente l’efficienza della moto. Per gli studenti, il progetto fa parte di un quadro più ampio: «La città ETHEC è principalmente un prototipo di ricerca per noi per studiare questo metodo di recupero e quindi migliorare il settore della mobilità elettrica in futuro.»
Più libertà grazie alla stampa 3D
Con un budget limitato e un programma serrato per costruire la motocicletta, i metodi di produzione convenzionali si sono presto rivelati inadatti per la squadra. «Trattandosi di un prototipo, spesso abbiamo avuto bisogno solo di pezzi singoli e non di mille – in questi casi le tecnologie additive sono l’ideale», come afferma Tobias. Il team ha deciso di utilizzare la stereolitografia (SLA), la sinterizzazione laser selettiva (SLS) e la fusione laser selettiva (SLM) per stampare in 3D diverse parti del design dell’involucro ma anche componenti strutturali come il montaggio delle pedane. Tobias sottolinea i gradi di libertà che gli studenti hanno acquisito implementando queste tecnologie: «Con la stampa 3D puoi costruire strutture più complesse, il che ti dà la possibilità di combinare più funzioni in una parte.» Meno parti significano costi inferiori e, soprattutto, meno peso: un vantaggio chiave, soprattutto per i veicoli.
La sinterizzazione laser come forza motrice
Costruiti per funzionare come parti di uso finale, i requisiti per gli oggetti stampati in 3D erano elevati: oltre ad essere leggeri, dovevano anche essere durevoli e resistenti: proprietà del materiale che si applicano bene alla sinterizzazione laser selettiva. Quando gli studenti hanno iniziato a cercare partner, il produttore svizzero di stampanti SLS Sintratec ha deciso di sponsorizzare diversi componenti per supportare il progetto. Successivamente, parti come l’involucro del display o lo sportello del serbatoio del carburante sono state sinterizzate al laser sul sistema Sintratec S2 utilizzando la polvere di nylon Sintratec PA12 – con risultati convincenti. «La qualità dei prodotti Sintratec era straordinariamente precisa con un’ottima qualità della superficie», sottolinea Tobias. «La vetrina, in particolare, doveva essere abbastanza resistente da essere protetta dalle intemperie, abbastanza forte da sostenere gli impatti meccanici, e anche abbastanza robusta da poter essere utilizzata senza deformarla.» Per lo studente ETH, i componenti SLS hanno soddisfatto queste esigenze.
Un futuro promettente per la mobilità elettrica
Dopo la verniciatura, il team ha assemblato le parti Sintratec ed è ora vicino alla finitura del prototipo. «Ci è piaciuto lavorare con un’azienda anche dalla Svizzera poiché avevamo un contatto molto stretto e nessun ritardo nelle consegne», dice Tobias. Qual è il suo verdetto sulla tecnologia SLS? «Per la nostra applicazione, SLS era la migliore soluzione di produzione. Tuttavia, quando si tratta di serie più grandi, può diventare molto costoso e penso che abbia ancora molta strada da fare per quanto riguarda la produzione di massa. » Con un sistema come Sintratec S2, adatto per serie di piccole e medie dimensioni, il potenziale del settore è evidente. Tobias riassume: «Secondo me, la tecnologia SLS ha sicuramente un posto nel settore automobilistico. Svolgerà un ruolo importante soprattutto nella prototipazione e nello sviluppo di veicoli per il futuro! » Un futuro di mobilità, che si spera sarà plasmato da progetti come ETHEC city.
