Quale sia il potenziale in campo automobilistico della manifattura additiva, la stampa 3D, è noto da tempo: abbatte i tempi legati alla produzione, consente la realizzazione di un maggior numero di elementi prototipo ed è impiegata per realizzare componenti meccanici e stilistici di grande serie.Porsche, dopo essersi spinta alla realizzazione dei pistoni del motore boxer della 911 GT2 RS, introduce un nuovo ambito di applicazione e presenta il primo prototipo di scatola del motore elettrico e cambio per un potenziale modello di supersportiva dai bassi volumi produttivi.
Al pari delle applicazioni nelle corse, le produzioni in piccola serie, ricorrendo a metodi di produzione mediante stampa 3D, risultano vantaggiosi su molteplici aspetti. Nel caso dell’alloggiamento del motogeneratore e del cambio a due velocità, Porsche dichiara maggior rigidità, minor peso e una compattezza superiore rispetto a processi produttivi “classici”, mediante fusione.
I vantaggi della stampa 3D
Dal progetto realizzato al CAD alla stampante 3D, superando la necessità di dover realizzare gli strumenti, gli stampi, altrimenti necessari per la fusione in alluminio della scatola motore-cambio. In termini molto pratici, vuol dire arrivare a risparmiare 40 passaggi produttivi, circa 20 minuti di tempo. Inoltre, è possibile ridurre il peso delle componenti la scatola di circa il 40%, mentre si arriva al 10% dell’insieme considerato del gruppo motore-cambio (la cui rigidità strutturale è superiore del 100% se confrontata con la costruzione convenzionale dell’alloggiamento).
Tra i vantaggi offerti dalla produzione per stampa 3D, il principale sta nella possibilità di integrare parti altrimenti destinate a una realizzazione separata, da installare all’interno della scatola ottenuta per fusione, come i condotti dell’olio o l’integrazione dello scambiatore di calore necessario al cambio.
La sfida della produzione di grandi componenti
“Il progetto dimostra come la manifattura additiva, con tutti i suoi vantaggi, possa essere idonea anche per grandi componenti sottoposti a elevati stress su auto sportive elettriche. Il nostro obiettivo era quello di sviluppare un sistema di trazione elettrica con il potenziale della manifattura additiva e al tempo stesso integrando quante più funzioni e componenti possibili nella scatola della trasmissione, risparmiando peso e ottimizzandone la struttura”, spiega Falk Heilfort, project manager del dipartimento Sviluppo avanzato powertrain, del centro sviluppo Porsche di Weissach.
Le caratteristiche tecniche
Le realizzazione del prototipo è avvenuta su più giorni e in due pezzi separati, in prospettiva futura sarà possibile abbattere il tempo del 90% e realizzare un pezzo unico. Lo spessore delle pareti della scatola motore-cambio è di appena 1,5 millimetri, con struttura a nido d’ape, realizzata attraverso fusione laser di polvere metallica purissima: un fascio laser scalda e fonde la polvere metallica in corrispondenza di quelli che saranno i contorni del componente e, strato dopo strato, avviene una fusione reciproca degli strati che porta il pezzo ad assumere le forme del progetto realizzato al computer.
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Una struttura ottimizzata in funzione di punti di maggiore stress e delle sollecitazioni da sopportare. La possibilità di ottimizzare l’integrazione dei componenti, che siano i cuscinetti, i condotti di raffreddamento, il posizionamento dello scambiatore di calore, è un altro dei vantaggi rispetto a un processo produttivo per fusione in stampo.
Il prototipo di alloggiamento della trasmissione elettrica è relativo a un’unità destinata a essere utilizzata sull’asse anteriore di una supersportiva.
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