La nuova Czinger 21C Spyder porta l’utilizzo della produzione additiva metallica a un livello ancora più esteso rispetto alle precedenti versioni della hypercar californiana. Secondo Czinger Vehicles, circa il 23% della vettura viene realizzato mediante additive manufacturing, attraverso tecnologie sviluppate dalla società collegata Divergent Technologies.
La stampa 3D non viene utilizzata soltanto per componenti secondari o elementi estetici. Parti prodotte attraverso additive manufacturing sono presenti nel telaio, nelle sospensioni, nell’impianto frenante, nella trasmissione, nel sistema di aspirazione e scarico, nella gestione termica e perfino nell’abitacolo.
La 21C Spyder rappresenta quindi un caso particolarmente interessante per comprendere come la stampa 3D metallica possa evolvere dalla produzione di singoli componenti ottimizzati verso un sistema nel quale progettazione algoritmica, materiali, additive manufacturing e assemblaggio robotizzato vengono considerati come parti della stessa piattaforma industriale.
La tecnologia utilizzata per produrre la vettura deriva dal Divergent Adaptive Production System, DAPS, sviluppato da Divergent Technologies.
Il sistema combina software di progettazione computazionale, algoritmi di ottimizzazione, materiali sviluppati specificamente, produzione additiva metallica e assemblaggio robotizzato.
La 21C rimane una hypercar prodotta in numeri estremamente limitati, ma per Divergent costituisce soprattutto una dimostrazione industriale di un metodo produttivo che l’azienda sta proponendo anche ad altri costruttori automobilistici.
Una 21C senza tetto ma con una struttura profondamente riprogettata
La 21C Spyder è la variante aperta della Czinger 21C e si affianca alle configurazioni HDF e V Max.
Il progetto mantiene la particolare disposizione in tandem dell’abitacolo: il guidatore è seduto centralmente e il passeggero occupa una posizione immediatamente posteriore.
È una soluzione più simile all’organizzazione di alcuni velivoli che alla tradizionale disposizione affiancata utilizzata nelle automobili.
La versione Spyder introduce un pannello del tetto rimovibile in fibra di carbonio.
Trasformare una hypercar progettata intorno a una struttura estremamente rigida in una vettura aperta presenta però problemi strutturali non trascurabili.
Il tetto di un’automobile contribuisce infatti alla rigidità torsionale della scocca. Eliminandolo, gli ingegneri devono compensare le variazioni attraverso modifiche alla struttura.
Czinger dichiara che l’aumento di peso rispetto alla versione chiusa è stato contenuto a circa 10 kg, portando il peso a secco della Spyder a circa 1.620 kg.
La progettazione digitale delle strutture ha consentito agli ingegneri di intervenire localmente soltanto nelle zone nelle quali era necessario introdurre materiale o modificare la geometria.
È proprio questa logica che costituisce uno dei principi fondamentali del sistema sviluppato da Divergent.
Il BrakeNode unisce freno e sospensione
La novità tecnologica più importante introdotta sulla 21C Spyder è denominata BrakeNode.
Tradizionalmente, nella zona della ruota di un’automobile sono presenti diversi componenti separati.
Il portamozzo o upright collega la sospensione alla ruota.
La pinza freno viene montata sul portamozzo attraverso appositi punti di fissaggio.
Il liquido dei freni raggiunge la pinza mediante tubazioni.
Ognuna di queste parti deve essere progettata, prodotta, lavorata, controllata e successivamente assemblata.
Czinger ha utilizzato progettazione topologica e stampa 3D metallica per trasformare diverse funzioni in un’unica struttura integrata.
Il BrakeNode incorpora infatti il portamozzo della sospensione, la pinza del freno e i condotti interni attraverso i quali circola il fluido idraulico.
La geometria risultante presenta forme organiche difficilmente realizzabili attraverso lavorazioni meccaniche convenzionali.
La struttura viene progettata affinché il materiale sia presente soprattutto lungo i percorsi nei quali vengono trasmesse le forze.
Non è quindi una pinza freno tradizionale ridisegnata per essere stampata.
È un componente differente, nato dalla possibilità di eliminare i confini tra elementi che nella progettazione convenzionale devono necessariamente essere separati.
La lega proprietaria Z301
Per produrre il BrakeNode, Czinger utilizza la propria lega di alluminio denominata Z301.
Nella produzione additiva metallica il materiale costituisce una parte fondamentale del processo.
Non tutte le leghe utilizzate nei processi convenzionali presentano infatti caratteristiche ideali quando vengono lavorate tramite Laser Powder Bed Fusion.
Durante la stampa, sottilissimi strati di polvere metallica vengono fusi localmente da uno o più laser.
Il materiale affronta quindi cicli termici estremamente rapidi che possono generare tensioni residue, deformazioni oppure difetti se la lega e i parametri non sono correttamente abbinati.
Divergent ha sviluppato materiali proprietari proprio per ottimizzare il rapporto tra stampabilità, resistenza, peso e velocità produttiva.
Nel BrakeNode la scelta dell’alluminio permette inoltre di limitare la massa in una zona della vettura nella quale ogni chilogrammo assume particolare importanza.
Perché le masse non sospese sono così importanti
Czinger dichiara che il BrakeNode consente di ridurre complessivamente di circa 2,7 kg le masse non sospese della vettura rispetto alla precedente soluzione già parzialmente prodotta attraverso additive manufacturing.
La massa non sospesa comprende gli elementi che si muovono insieme alla ruota invece di essere sostenuti dalle sospensioni.
Ruote, pneumatici, dischi, pinze e una parte dei componenti della sospensione appartengono a questa categoria.
Ridurne il peso può migliorare la capacità della ruota di seguire le irregolarità della strada e permettere alla sospensione di controllarne più rapidamente il movimento.
In una vettura ad alte prestazioni questo può influenzare aderenza, risposta dello sterzo e comportamento dinamico.
Ridurre 2,7 kg complessivi potrebbe sembrare poco confrontandoli con il peso totale dell’automobile.
Dal punto di vista dinamico, però, togliere peso direttamente alla massa non sospesa può produrre effetti più significativi rispetto alla stessa riduzione ottenuta in una zona meno critica della vettura.
Una struttura fino al 30% più rigida
Czinger indica inoltre che la nuova struttura può ottenere un aumento della rigidità fino al 30% rispetto a soluzioni convenzionali comparabili.
Nel sistema frenante la rigidità è particolarmente importante.
Quando il guidatore preme il pedale, la pressione idraulica deve trasformarsi nel modo più preciso possibile nella forza applicata dalle pastiglie al disco.
Deformazioni nella pinza o nei suoi punti di collegamento possono influenzare la risposta percepita dal guidatore.
Integrare pinza e portamozzo elimina inoltre alcuni collegamenti e interfacce presenti nelle configurazioni convenzionali.
Ogni connessione eliminata significa potenzialmente meno bulloni, meno superfici di accoppiamento e meno zone nelle quali può verificarsi una deformazione relativa.
Il principio prende il nome di part consolidation, cioè consolidamento dei componenti, ed è una delle applicazioni più interessanti della produzione additiva.
L’obiettivo non consiste soltanto nel rendere più leggero un singolo pezzo.
Consiste nel chiedersi se più pezzi possano diventare un unico componente.
I circuiti idraulici vengono stampati direttamente nel metallo
Uno degli aspetti più difficili da realizzare con tecniche tradizionali riguarda i condotti interni.
Nel BrakeNode il fluido dei freni può attraversare canali realizzati direttamente all’interno della struttura durante la stampa.
Con lavorazioni sottrattive, produrre un canale curvo interamente contenuto all’interno di un componente metallico può risultare impossibile oppure richiedere perforazioni, chiusure e assemblaggi successivi.
La stampa 3D consente invece di costruire contemporaneamente superficie esterna e geometria interna.
Secondo Czinger, il sistema è stato sottoposto a prove idrauliche con pressioni fino a 500 bar.
È un dettaglio importante perché mostra come l’integrazione dei condotti non sia soltanto una soluzione formale.
La struttura deve mantenere la tenuta e le caratteristiche meccaniche richieste in condizioni molto superiori a quelle di un normale utilizzo stradale.
Ridurre il numero di pezzi cambia anche l’assemblaggio
La consolidazione offre un altro vantaggio meno visibile.
Ogni componente separato introduce una catena produttiva.
Deve essere acquistato o prodotto, immagazzinato, identificato, trasportato verso la linea di assemblaggio e montato.
Servono inoltre dispositivi di fissaggio e procedure di controllo.
Quando tre o quattro parti diventano una sola struttura, una parte di queste operazioni scompare.
La stampa 3D viene quindi utilizzata da Divergent non semplicemente come alternativa alla fusione o alla lavorazione CNC.
Viene inserita all’interno di un ripensamento dell’intera architettura produttiva.
È questo uno degli elementi che distingue la strategia di Divergent Technologies dalle applicazioni automobilistiche nelle quali la produzione additiva viene utilizzata soltanto per sostituire un componente convenzionale.
Il BioLogic Chassis è costruito attraverso nodi ottimizzati
La stessa filosofia è applicata al telaio della Czinger 21C.
La struttura denominata BioLogic Chassis utilizza numerosi componenti metallici progettati algoritmicamente e prodotti attraverso additive manufacturing.
Tra gli elementi citati da Czinger figurano il MegaNode anteriore, le strutture di assorbimento degli urti laterali e posteriori, il sottotelaio posteriore e differenti elementi delle sospensioni.
Questi componenti vengono collegati ad altri elementi strutturali per creare l’architettura completa della vettura.
Le geometrie possono ricordare strutture ossee o forme biologiche.
Non si tratta però di una scelta estetica.
Gli algoritmi distribuiscono il materiale seguendo i carichi, i punti di connessione, i vincoli produttivi e numerosi altri parametri.
Il risultato tende naturalmente verso forme ramificate perché il materiale segue i percorsi attraverso i quali devono essere trasmesse le forze.
La progettazione topologica elimina il materiale che non serve
Nella progettazione tradizionale un ingegnere parte generalmente da una geometria e verifica successivamente se soddisfa i requisiti.
Nella progettazione generativa o nell’ottimizzazione topologica il processo può essere in parte invertito.
L’ingegnere definisce uno spazio disponibile, punti di fissaggio, carichi, rigidità richiesta, vincoli produttivi e altre condizioni.
Il software determina quindi dove il materiale è necessario.
Le zone che contribuiscono poco alla funzione strutturale possono essere progressivamente eliminate.
Il componente risultante può avere una forma molto differente da quella che sarebbe stata disegnata utilizzando metodi convenzionali.
Queste geometrie pongono però un problema: spesso non possono essere prodotte economicamente con stampaggio, forgiatura o lavorazione CNC.
La produzione additiva elimina una parte di questi vincoli.
È quindi la combinazione tra software e additive manufacturing a rendere possibile il sistema, non la stampante 3D utilizzata isolatamente.
Oltre 350 componenti stampati già nella 21C
Il progetto Czinger non nasce con la Spyder.
La prima 21C era già stata utilizzata da Divergent come dimostratore industriale della piattaforma DAPS.
Nelle precedenti configurazioni della vettura erano presenti oltre 350 componenti prodotti attraverso additive manufacturing.
La stampa 3D veniva utilizzata per strutture anteriori e posteriori, sottotelai, sospensioni, sistemi frenanti e numerosi componenti del gruppo propulsore.
La Spyder amplia ulteriormente questa impostazione e introduce nuove integrazioni.
Secondo Czinger, la quota prodotta attraverso additive manufacturing raggiunge ora circa il 23% della vettura.
Il dato mostra quanto la produzione additiva sia diventata parte dell’architettura stessa del veicolo invece di rimanere confinata a poche applicazioni.
Anche i bracci delle sospensioni vengono stampati
Tra i componenti additivi figurano anche i control arm, cioè i bracci delle sospensioni.
Sono parti sottoposte a sollecitazioni elevate che devono contemporaneamente avere massa ridotta e notevole rigidità.
La progettazione topologica è particolarmente adatta a questo tipo di elemento.
Il software può identificare i percorsi principali dei carichi tra i diversi punti di collegamento e distribuire materiale lungo queste traiettorie.
Il risultato è una struttura molto differente dal classico braccio ottenuto mediante fusione o lavorazione.
L’impiego in una vettura capace di generare carichi aerodinamici elevatissimi costituisce inoltre un banco di prova significativo per questa tecnologia.
La stampa 3D arriva nella scatola del cambio
La produzione additiva viene utilizzata anche nella trasmissione.
La scatola del cambio della 21C rientra tra i componenti progettati per essere prodotti attraverso AM.
Una scatola di trasmissione deve svolgere più funzioni contemporaneamente.
Deve mantenere l’allineamento preciso degli organi meccanici interni, sostenere carichi, gestire lubrificazione e temperatura e collegarsi alla struttura del veicolo.
Un progetto convenzionale può quindi richiedere nervature, condotti, supporti e differenti elementi aggiuntivi.
La progettazione additiva permette di integrare una parte di queste funzioni direttamente nella geometria.
È lo stesso principio osservato nel BrakeNode applicato a una scala differente.
Aspirazione e scarico sfruttano le geometrie interne
Anche i sistemi di aspirazione e scarico beneficiano della libertà geometrica della stampa 3D.
Czinger utilizza additive manufacturing per i collettori di aspirazione, componenti dello scarico e gruppo catalizzatore.
Nei condotti attraversati da gas, la forma interna può influenzare direttamente le prestazioni.
La produzione additiva permette di creare transizioni progressive e percorsi tridimensionali difficili da ottenere assemblando tubi o lavorando componenti dal pieno.
I progettisti possono quindi ottimizzare contemporaneamente ingombro, flusso e struttura.
Nella 21C questo aspetto assume particolare importanza perché il motore è estremamente compatto.
Un V8 da 2,88 litri progettato internamente
La Czinger 21C Spyder utilizza un motore V8 biturbo da 2,88 litri sviluppato specificamente per la vettura.
Il propulsore termico eroga circa 750 CV e può raggiungere un regime prossimo agli 11.000 giri al minuto.
Il sistema ibrido aggiunge tre macchine elettriche e porta la potenza complessiva dichiarata a 1.250 CV.
Due motori elettrici agiscono sulle ruote anteriori, mentre il sistema posteriore integra una macchina elettrica associata al gruppo propulsore.
La combinazione consente alla vettura di disporre della trazione integrale elettrificata pur mantenendo il motore termico collegato principalmente all’asse posteriore.
Czinger dichiara un’accelerazione da 0 a 60 miglia orarie, circa 97 km/h, in 1,9 secondi e una velocità massima nell’ordine di 330 km/h per la Spyder.
La gestione termica diventa una parte stampabile
Anche il thermal-management system contiene componenti prodotti mediante additive manufacturing.
È un’applicazione particolarmente interessante nelle vetture ibride ad alte prestazioni.
Motore termico, turbocompressori, elettronica di potenza, batterie e motori elettrici producono calore in quantità e condizioni differenti.
La gestione termica richiede quindi condotti, scambiatori e circuiti che devono convivere all’interno di uno spazio estremamente limitato.
La stampa 3D permette di integrare condotti interni direttamente nei componenti e di creare geometrie di scambio termico difficili da realizzare con processi tradizionali.
L’obiettivo non è quindi soltanto alleggerire un supporto.
La produzione additiva può diventare parte del funzionamento termodinamico della vettura.
La stampa 3D arriva anche nell’abitacolo
Una delle novità della 21C Spyder è l’estensione dell’additive manufacturing agli elementi visibili dell’abitacolo.
Czinger utilizza la tecnologia per produrre il volante, supporti per telefono e chiave, griglie degli altoparlanti e altri componenti metallici.
È però il nuovo NeuralNode dashboard a mostrare più chiaramente la logica di integrazione funzionale.
Il cruscotto non è soltanto una struttura sulla quale vengono successivamente installati bocchette, supporti e comandi.
È progettato come una struttura tridimensionale nella quale più funzioni vengono incorporate direttamente.
All’interno sono presenti persino canali cavi destinati a trasportare l’aria del sistema HVAC verso le bocchette dell’abitacolo.
Ancora una volta, la cavità interna diventa parte del progetto strutturale.
NeuralNode elimina componenti nascosti dietro il cruscotto
In un’automobile tradizionale il cruscotto visibile è soltanto la parte esterna di una struttura molto più complessa.
Dietro la superficie si trovano telai, supporti, canalizzazioni dell’aria, cablaggi e sistemi di fissaggio.
Ogni elemento occupa spazio e richiede assemblaggio.
Con il NeuralNode, Czinger tenta di consolidare alcune di queste funzioni.
I condotti HVAC possono essere ricavati direttamente all’interno della struttura stampata.
Altri elementi vengono collegati direttamente ai nodi progettati nel componente.
È un esempio significativo perché mostra che la logica DAPS non deve necessariamente essere limitata ai componenti altamente sollecitati.
La stessa metodologia può essere utilizzata per ridurre parti e assemblaggi in elementi dell’abitacolo.
Divergent Adaptive Production System: la stampante è soltanto una fase
Per comprendere la 21C è necessario distinguere la tecnologia di Czinger dalla semplice adozione della stampa 3D metallica.
Divergent Technologies ha sviluppato il Divergent Adaptive Production System, una piattaforma che integra diverse fasi.
Il sistema parte dai requisiti del componente.
Software proprietari utilizzano progettazione computazionale e algoritmi di ottimizzazione per generare la geometria.
Il componente viene successivamente prodotto mediante additive manufacturing utilizzando materiali selezionati o sviluppati da Divergent.
Le parti vengono quindi lavorate e preparate per l’assemblaggio.
Infine, sistemi robotizzati provvedono a unirle senza utilizzare le grandi attrezzature dedicate tipiche delle linee automobilistiche tradizionali.
Il risultato è una fabbrica nella quale una parte molto maggiore delle informazioni necessarie alla produzione è contenuta nel software.
La fabbrica tradizionale dipende dagli utensili
Nell’industria automobilistica convenzionale realizzare una nuova vettura richiede enormi investimenti prima ancora che il primo esemplare commerciale venga prodotto.
Stampi per lamiera, attrezzature, dime di saldatura e linee dedicate devono essere progettati e costruiti specificamente per il modello.
Questo sistema diventa economicamente efficiente quando si producono grandi quantità dello stesso veicolo.
Ha però una conseguenza: modificare il prodotto può richiedere nuovi investimenti.
Divergent cerca di spostare una parte di questa complessità dall’hardware specifico verso software e sistemi produttivi riconfigurabili.
Una stampante 3D metallica può produrre oggi un componente della sospensione e successivamente un nodo strutturale differente senza richiedere un nuovo stampo.
Lo stesso concetto vale per le celle robotizzate di assemblaggio.
Assemblaggio robotizzato senza fixture dedicate
DAPS utilizza sistemi robotizzati progettati per ridurre la necessità di fixture, cioè grandi attrezzature che mantengono i componenti nella corretta posizione durante l’assemblaggio.
Nella produzione automobilistica convenzionale queste strutture possono essere molto complesse e specifiche per il singolo modello.
Divergent utilizza metrologia e robotica per posizionare e collegare i componenti in modo più flessibile.
Questo permette teoricamente alla stessa cella produttiva di assemblare strutture differenti.
È una differenza fondamentale.
La flessibilità non deriva esclusivamente dalla possibilità di stampare forme diverse, ma dal fatto che anche le successive fasi di assemblaggio cercano di non dipendere da attrezzature specifiche per il prodotto.
Le grandi stampanti multi-laser hanno reso possibile aumentare la produttività
Uno dei problemi storici della stampa 3D metallica nel settore automobilistico è la velocità.
Produrre pochi componenti per il settore aerospaziale può giustificare tempi macchina relativamente lunghi.
L’industria automotive lavora invece con quantità molto superiori.
Divergent ha collaborato negli anni con SLM Solutions, oggi parte di Nikon SLM Solutions, allo sviluppo e all’utilizzo di sistemi Laser Powder Bed Fusion ad alta produttività.
Tra le piattaforme adottate figura la NXG XII 600, dotata di dodici laser.
L’aumento del numero di sorgenti permette di lavorare contemporaneamente su diverse zone del letto di polvere, aumentando il volume di materiale processabile nell’unità di tempo.
Per Divergent la velocità della singola stampante è però soltanto uno dei parametri.
Il costo deve essere considerato sull’intero processo: progettazione, materiale, stampa, post-processing e assemblaggio.
La 21C è il laboratorio industriale di Divergent
Czinger Vehicles e Divergent Technologies sono strettamente collegate.
Kevin Czinger ha fondato Divergent con l’obiettivo di sviluppare un sistema produttivo automobilistico differente da quello convenzionale.
Czinger Vehicles è stata successivamente creata per dimostrare questa tecnologia attraverso un’automobile reale.
La 21C non è quindi soltanto una vettura progettata utilizzando DAPS.
È anche una piattaforma sulla quale Divergent può provare nuove generazioni di componenti, materiali e procedure produttive.
Il passaggio dal precedente upright stampato al nuovo BrakeNode della Spyder mostra chiaramente questo processo.
Una parte che era già realizzata mediante additive manufacturing viene nuovamente riprogettata e incorpora ulteriori funzioni.
L’obiettivo non è semplicemente sostituire produzione tradizionale con stampa 3D.
È continuare a chiedersi quali componenti possano essere eliminati attraverso una maggiore integrazione.
Dal Blade alla Czinger 21C
Le origini del progetto risalgono alla Blade, concept presentata da Divergent nel 2015.
La vettura utilizzava nodi metallici stampati in 3D collegati ad elementi strutturali.
Il progetto serviva a dimostrare una possibile alternativa alle tradizionali strutture automobilistiche.
Da quell’esperienza è nato progressivamente DAPS e successivamente il progetto Czinger.
Nel 2019 è stata costituita Czinger Vehicles e la 21C è diventata il primo veicolo produttivo attraverso il quale applicare in maniera estesa il nuovo sistema.
Negli anni successivi la vettura è stata continuamente modificata.
Il numero e la complessità dei componenti additive sono aumentati parallelamente all’evoluzione dei software e delle capacità produttive di Divergent.
Una hypercar da 2,75 milioni di dollari, ma la tecnologia punta oltre
La 21C Spyder sarà prodotta in soli 30 esemplari, con un prezzo iniziale di 2,75 milioni di dollari.
Ogni vettura verrà assemblata nell’impianto Area 21 di Los Angeles.
Numeri di questo tipo rendono naturalmente più semplice giustificare tecnologie produttive costose.
Sarebbe però riduttivo considerare DAPS una tecnologia destinata esclusivamente alle hypercar.
Divergent utilizza Czinger come dimostratore, ma il proprio business industriale è rivolto anche ad altri costruttori.
L’azienda si propone infatti come fornitore Tier 1 per il settore automobilistico e ha dichiarato collaborazioni con diversi grandi produttori.
Tra i nomi resi pubblici negli anni figurano Aston Martin e Mercedes-AMG.
L’obiettivo industriale è quindi utilizzare le stesse logiche sviluppate sulla 21C per produrre strutture destinate a veicoli con volumi molto superiori.
La stampa 3D non deve necessariamente produrre tutta l’automobile
Il caso Czinger permette inoltre di correggere un equivoco frequente quando si parla di stampa 3D automotive.
L’obiettivo non consiste necessariamente nello stampare l’intera automobile.
Molti elementi vengono ancora prodotti con tecnologie tradizionali.
La carrozzeria della 21C utilizza ampiamente compositi in fibra di carbonio.
Altri elementi provengono da fornitori specializzati.
La produzione additiva viene utilizzata nelle zone nelle quali può offrire vantaggi concreti attraverso integrazione funzionale, alleggerimento, eliminazione di attrezzature o geometrie non ottenibili diversamente.
Il 23% dichiarato da Czinger è significativo proprio perché deriva da questa selezione.
La stampa 3D viene applicata a una parte consistente del veicolo senza trasformarsi necessariamente nell’unica tecnologia produttiva.
Una piattaforma produttiva indipendente dal modello
La prospettiva più interessante di DAPS riguarda proprio questa flessibilità.
Una linea tradizionale viene normalmente costruita intorno a una specifica automobile o a una famiglia relativamente limitata di modelli.
Divergent vuole invece creare hardware produttivo relativamente indipendente dal prodotto.
Le stampanti, i robot e le celle rimangono gli stessi.
Cambiano principalmente i dati.
Il software definisce una nuova struttura.
La stampante produce componenti differenti.
I robot assemblano una nuova geometria.
In teoria, questo potrebbe ridurre l’investimento necessario per lanciare nuovi modelli e consentire di modificare più frequentemente le architetture.
È una visione particolarmente interessante in una fase nella quale l’industria automobilistica deve gestire contemporaneamente motorizzazioni termiche, ibride ed elettriche e cicli tecnologici sempre più rapidi.
Il BrakeNode mostra il vero vantaggio della produzione additiva
La Czinger 21C Spyder contiene numerosi componenti stampati in 3D, ma il BrakeNode sintetizza particolarmente bene il principio industriale alla base del progetto.
Con un approccio tradizionale ci si potrebbe limitare a chiedere: è più conveniente stampare una pinza freno invece di lavorarla o fonderla?
Divergent pone una domanda differente: perché pinza, portamozzo e circuito idraulico devono essere tre sistemi distinti?
È in questa seconda domanda che emerge il potenziale dell’additive manufacturing.
La produzione additiva diventa realmente interessante quando permette di progettare qualcosa che non avrebbe senso costruire con un altro processo.
Il BrakeNode non sfrutta quindi la stampa 3D soltanto per diminuire il peso.
Riduce il numero dei componenti, integra passaggi idraulici, aumenta la rigidità e modifica il sistema di assemblaggio.
Dalla produzione additiva alla progettazione additiva
La stessa considerazione vale per l’intera 21C Spyder.
Osservare soltanto le stampanti utilizzate significa vedere una parte limitata del progetto.
La vera differenza nasce nella fase precedente.
Gli ingegneri non progettano necessariamente componenti convenzionali destinati a essere successivamente stampati.
Progettano strutture sapendo fin dall’inizio che verranno prodotte attraverso additive manufacturing.
Questo permette di modificare radicalmente il modo nel quale vengono distribuiti materiale e funzioni.
Una canalizzazione può diventare parte di un telaio.
Una pinza freno può diventare parte della sospensione.
Un condotto dell’aria può diventare parte del cruscotto.
Un supporto può diventare parte di un nodo strutturale.
È questa capacità di eliminare i confini tradizionali tra i componenti a rendere il progetto Czinger particolarmente significativo per l’evoluzione della stampa 3D metallica nel settore automotive.
La Spyder dimostra una produzione additiva sempre più integrata
Con la 21C Spyder, Czinger Vehicles e Divergent Technologies mostrano quindi un’evoluzione rispetto alla prima generazione della hypercar.
La produzione additiva non viene semplicemente estesa a un numero maggiore di parti.
Viene utilizzata per creare componenti con livelli crescenti di integrazione funzionale.
Il BrakeNode ne costituisce l’esempio più evidente: sospensione, freno e circuito idraulico diventano una singola struttura in alluminio Z301.
Il NeuralNode applica la stessa logica all’abitacolo integrando struttura e canalizzazione dell’aria.
MegaNode e gli altri elementi del BioLogic Chassis trasferiscono invece il concetto all’architettura strutturale della vettura.
Il risultato è un’automobile nella quale, secondo Czinger, quasi un quarto della struttura e dei sistemi viene ormai realizzato attraverso additive manufacturing.
La produzione limitata a 30 esemplari e il prezzo di 2,75 milioni di dollari rendono la 21C Spyder un prodotto molto distante dalle normali automobili.
Ma il vero esperimento industriale di Divergent non riguarda il mercato delle hypercar.
Riguarda la possibilità di dimostrare che un sistema basato su progettazione computazionale, stampa 3D metallica e assemblaggio robotizzato riconfigurabile possa sostituire una parte delle grandi attrezzature specifiche che caratterizzano da più di un secolo la produzione automobilistica.
Da questo punto di vista, il BrakeNode è più importante della potenza di 1.250 CV della vettura che lo utilizza.
È un piccolo esempio di come l’additive manufacturing possa passare dalla produzione di pezzi complessi alla riprogettazione completa del modo in cui un prodotto viene suddiviso, fabbricato e assemblato.
Questo articolo è stato redatto con il supporto di strumenti di intelligenza artificiale (AI)
