Dash-CAE usa la stampa 3D di grande formato per produrre monoscocche in carbonio
La produzione di una monoscocca in fibra di carbonio richiede molto più della semplice lavorazione del materiale composito. Prima di posizionare le fibre, applicare il vuoto o avviare un ciclo di polimerizzazione, occorre costruire stampi e attrezzature capaci di rispettare geometrie, tolleranze e temperature di processo.
È proprio in questa fase che la stampa 3D di grande formato può modificare i tempi e i costi di un progetto.
La società britannica Dash-CAE ha presentato al Goodwood Festival of Speed 2026, svoltosi dal 9 al 12 luglio, un dimostratore monoposto con monoscocca in carbonio realizzata attraverso un processo che combina utensili prodotti mediante Large Format Additive Manufacturing, materiali sviluppati internamente e lavorazione dei compositi eseguita nella propria sede.
L’obiettivo non è stampare direttamente il telaio finale, ma utilizzare la produzione additiva per realizzare in tempi più brevi gli stampi e le attrezzature necessari a formare la struttura in carbonio.
La differenza tra stampare il telaio e stampare lo stampo
Quando si parla di una “monoscocca prodotta con la stampa 3D” si può creare un equivoco. Nel progetto di Dash-CAE, la struttura portante dell’automobile non è costituita da un grande componente termoplastico depositato strato dopo strato.
La monoscocca rimane un componente in materiale composito a base di fibra di carbonio. La stampa 3D entra nella fase precedente, quella della costruzione degli utensili.
Nella produzione convenzionale di una monoscocca, il percorso può comprendere:
- progettazione CAD e analisi strutturale;
- realizzazione di un modello o master;
- costruzione degli stampi negativi;
- lavorazione e finitura delle superfici;
- preparazione delle attrezzature di posizionamento;
- formatura o laminazione del composito;
- polimerizzazione;
- rifilatura, assemblaggio e controllo del componente.
Ogni passaggio richiede tempo e può imporre costi difficili da sostenere quando devono essere costruite poche vetture. Una modifica al progetto può inoltre obbligare a correggere o sostituire una parte delle attrezzature.
Con la tecnologia LFAM, lo stampo può essere prodotto partendo direttamente dai dati digitali, depositando un materiale termoplastico in forma quasi definitiva. Il pezzo stampato può poi essere lavorato con sistemi CNC, rifinito e preparato per l’impiego nella produzione dei compositi.
Dash-CAE afferma di poter passare dal modello CAD a un telaio completo nell’arco di pochi giorni. L’azienda non ha pubblicato una suddivisione dettagliata dei tempi per stampa, fresatura, preparazione dello stampo e formatura della monoscocca, ma il risultato indica una riduzione della parte iniziale del processo, normalmente dominata dalla costruzione delle attrezzature.
Perché la tecnologia LFAM è adatta agli stampi di grandi dimensioni
LFAM significa Large Format Additive Manufacturing, cioè produzione additiva di grande formato. Questi sistemi lavorano su dimensioni misurabili in metri e utilizzano spesso polimeri in granulo anziché il filamento impiegato dalle stampanti FFF da tavolo.
L’alimentazione a pellet consente di aumentare la quantità di materiale depositato e di contenere il costo della materia prima. La geometria viene costruita con pareti, nervature e riempimenti studiati per ottenere la rigidità necessaria senza partire da un blocco pieno.
Per uno stampo destinato ai compositi, tuttavia, le dimensioni non sono l’unico problema. L’attrezzatura deve:
- mantenere la forma durante il riscaldamento;
- resistere a più cicli termici;
- limitare dilatazioni e deformazioni;
- offrire una superficie lavorabile;
- sopportare vuoto o pressione, secondo il processo utilizzato;
- permettere il distacco del componente;
- rispettare le tolleranze richieste dal telaio.
I polimeri rinforzati con fibre possono ridurre il coefficiente di dilatazione termica e aumentare la rigidità dello stampo. La presenza delle fibre introduce però proprietà direzionali, mentre il raffreddamento di un componente di grandi dimensioni può generare tensioni residue e deformazioni. Per questo la progettazione dello stampo, la strategia di deposizione e la lavorazione finale restano passaggi essenziali.
Gli utensili LFAM non escono necessariamente dalla stampante già pronti per la produzione. La stampa costruisce una forma prossima a quella finale, mentre fresatura, sigillatura e finitura permettono di raggiungere precisione e qualità superficiale compatibili con il composito da realizzare.
I materiali Dastrude sviluppati da Dash-CAE
Dash-CAE ha collegato il progetto a due materiali proprietari, denominati Dastrude100 e Dastrude165. Sono formulazioni sviluppate per affrontare i cicli termici ai quali vengono sottoposti gli stampi per compositi.
Il Dastrude100 è destinato soprattutto alla produzione di modelli, dime e attrezzature. Il Dastrude165 è stato sviluppato per utensili diretti di produzione e per applicazioni nelle quali è richiesta una superficie di classe A.
La distinzione è importante. Un modello utilizzato per ricavare uno stampo secondario deve avere precisione e stabilità, ma non è necessariamente sottoposto alle stesse condizioni di un utensile sul quale viene formato e polimerizzato il componente finale.
Lo stampo diretto elimina uno o più passaggi intermedi, ma deve sopportare in prima persona le sollecitazioni meccaniche e termiche della produzione. È quindi più difficile da progettare e richiede un materiale capace di conservare geometria e superficie nel corso dei cicli di utilizzo.
Dash-CAE non ha comunicato la composizione completa delle due formulazioni né i valori dettagliati relativi a temperatura di esercizio, dilatazione termica o numero di cicli sopportabili. La società presenta però il Dastrude165 come materiale adatto alla produzione diretta di utensili con requisiti superficiali elevati.
Una monoscocca realizzata con Sheet Moulding Compound
Per il dimostratore monoposto, Dash-CAE ha utilizzato uno Sheet Moulding Compound quasi isotropo, indicato anche con la sigla SMC.
Lo SMC è un materiale composito fornito sotto forma di fogli o masse preimpregnate, contenenti fibre, resina e altri componenti della formulazione. Il materiale viene collocato nello stampo e formato applicando pressione e temperatura.
Nel caso di un carbon SMC, il rinforzo è costituito da fibre di carbonio, spesso discontinue o organizzate in porzioni predefinite. Durante la formatura, il materiale deve riempire la geometria dello stampo mantenendo una distribuzione delle fibre compatibile con le prestazioni strutturali richieste.
Il termine “quasi isotropo” non significa che il materiale possieda esattamente le stesse caratteristiche in ogni direzione. Indica una configurazione studiata per ottenere un comportamento meccanico più uniforme lungo diverse direzioni del piano, limitando la forte dipendenza dall’orientamento tipica dei laminati unidirezionali.
Secondo Dash-CAE, questa soluzione consente di combinare rigidità, peso contenuto e capacità di distribuire e assorbire l’energia. Sono qualità particolarmente importanti per una monoscocca, che deve funzionare sia come struttura portante sia come cellula di protezione.
Rispetto alla laminazione tradizionale con centinaia di pezze di prepreg orientate e posizionate manualmente, lo SMC può semplificare alcune fasi e rendere più rapida la formatura di geometrie complesse. La progettazione deve però considerare il movimento del materiale nello stampo, la distribuzione delle fibre, gli spessori e le proprietà locali generate dal processo.
Dalla Formula 1 ai programmi automobilistici a basso volume
Dash-CAE è stata fondata nel 2006 e ha costruito la propria esperienza partendo da attività di consulenza e progettazione per la Formula 1. Nel corso degli anni l’azienda ha ampliato il proprio campo di lavoro verso automotive, motorsport, aerospazio, difesa, nautica e veicoli speciali.
La società gestisce internamente progettazione, analisi, produzione additiva, lavorazioni meccaniche e fabbricazione di componenti compositi. Questa integrazione è un elemento centrale del progetto: la riduzione dei tempi non dipende soltanto dalla velocità della stampante, ma dalla possibilità di trasferire i dati tra progettazione, costruzione degli utensili e produzione della monoscocca senza affidare ogni fase a un fornitore diverso.
Il dimostratore di Goodwood è stato esposto accanto al telaio TR01, presentato da Dash-CAE nel 2024 per supercar, hypercar e automobili da competizione.
Il TR01 è una monoscocca a due posti dal peso dichiarato di 48 chilogrammi, con rigidità indicata tra 35 e 70 kNm. Può essere adattata a veicoli con motore a combustione, propulsione elettrica o sistema ibrido. Il telaio è stato sviluppato con Composite Engineering Solutions tenendo conto dei requisiti di prova Euro NCAP.
Il nuovo dimostratore monoposto non sembra essere una semplice versione ridotta del TR01. Serve piuttosto a mostrare come la combinazione fra utensili LFAM e produzione interna dei compositi possa essere applicata a progetti differenti, senza dover partire ogni volta da una lunga catena di attrezzature tradizionali.
La modifica dello stampo diventa una parte del flusso digitale
In un campionato automobilistico, in una serie limitata o nello sviluppo di un prototipo, la geometria della monoscocca può cambiare in funzione di passo, abitacolo, batterie, serbatoio, organi meccanici, regolamento o prove strutturali.
Con attrezzature tradizionali, anche una modifica circoscritta può avere conseguenze su modelli, stampi e dime. Quando l’utensile viene prodotto partendo da un file digitale, la geometria può essere corretta nel CAD e trasformata in una nuova versione stampata.
Questo non rende gratuita ogni iterazione: occorrono nuovo materiale, ore macchina, fresatura, finitura e controlli. Riduce però il peso economico delle modifiche rispetto alla produzione di attrezzature convenzionali complesse.
È soprattutto nei programmi a basso volume che questa flessibilità può avere valore. Per migliaia di componenti identici, uno stampo metallico o composito tradizionale può distribuire il proprio costo su un numero elevato di pezzi e offrire una vita operativa superiore. Per prototipi, vetture da competizione, hypercar o serie di poche decine di esemplari, il costo iniziale e il tempo necessario a costruire lo stampo diventano invece determinanti.
Utensili riciclabili, ma manca ancora un bilancio ambientale completo
Dash-CAE descrive gli utensili stampati come riciclabili. L’impiego di un materiale termoplastico permette, almeno in linea teorica, di triturare e riprocessare parte del materiale alla fine della vita dello stampo.
Si tratta di un vantaggio potenziale rispetto ad alcune attrezzature termoindurenti, più difficili da recuperare. La riciclabilità dichiarata non equivale però a dimostrare automaticamente un minore impatto ambientale.
Per valutare il risultato complessivo occorrerebbe conoscere:
- la quantità di materiale utilizzata;
- l’energia consumata per stampa, fresatura e trattamento;
- il numero di cicli sostenuti dall’utensile;
- la percentuale effettivamente recuperabile;
- le proprietà del materiale dopo il riciclo;
- gli scarti generati dalla lavorazione CNC;
- il confronto con lo stampo convenzionale sostituito.
Dash-CAE non ha pubblicato un’analisi del ciclo di vita relativa al dimostratore. È quindi più corretto parlare di attrezzature progettate per essere riciclabili, senza trasformare questa caratteristica in una conclusione ambientale non ancora quantificata.
Una nuova sede per aumentare la capacità produttiva
La presentazione del dimostratore coincide con l’ampliamento delle attività di Dash-CAE ad Abingdon, nell’Oxfordshire. L’azienda ha trasferito parte delle operazioni in una nuova sede di circa 30.000 piedi quadrati, pari a quasi 2.800 metri quadrati, all’interno dello stesso parco industriale.
La struttura offre maggiore spazio per la produzione di compositi, le lavorazioni a cinque assi, i sistemi LFAM e l’assemblaggio di veicoli completi. Sono state aggiunte anche aree dedicate ai programmi gestiti attraverso la divisione Dash Bespoke.
L’ampliamento indica che la società non considera la stampa 3D di grande formato soltanto uno strumento di prototipazione. Il suo impiego viene inserito in una catena produttiva che comprende progettazione del veicolo, costruzione degli utensili, fabbricazione dei compositi e assemblaggio.
Dove il processo può trovare applicazione
La soluzione mostrata da Dash-CAE appare adatta soprattutto a:
- monoposto e vetture da competizione;
- supercar e hypercar prodotte in pochi esemplari;
- prototipi funzionanti;
- telai destinati a prove strutturali;
- veicoli speciali;
- programmi di sviluppo con frequenti modifiche;
- nuovi costruttori che non dispongono di una propria linea per i compositi.
Il vantaggio principale non consiste nel sostituire la fibra di carbonio con la plastica stampata. Consiste nell’accorciare il percorso che separa il progetto digitale dallo stampo e, di conseguenza, dalla prima monoscocca utilizzabile.
Rimangono tutte le attività legate alla verifica strutturale, alla qualità del composito, ai controlli non distruttivi, alle prove d’impatto e all’omologazione. La stampa 3D può ridurre il tempo necessario a costruire le attrezzature, ma non elimina le responsabilità tecniche associate a una struttura dalla quale dipende la sicurezza del veicolo.
Il dimostratore di Goodwood rappresenta quindi un’applicazione concreta della produzione additiva come tecnologia di supporto alla manifattura dei compositi. Non una monoscocca stampata in 3D, ma una monoscocca resa più rapida da produrre grazie a stampi digitali, modificabili e costruiti in grande formato.
