La stampa 3D al servizio della Formula 1

Pubblicato il 22 luglio 2023

Nelle competizioni più importanti del motorsport, la pressione per rendere ogni auto e moto sempre più veloce e potente è costante. I team di Formula 1 impiegano già alcune delle menti più brillanti dell’ingegneria, ma, a volte, anche questi super team si rivolgono a esperti esterni che possano fornire quel pizzico di potenza in più.

Uno di questi esperti è Mackart Additive, una struttura di ingegneria e produzione in subappalto con sede nello Staffordshire, nel cuore del Regno Unito. Con oltre due decenni di esperienza nella progettazione ingegneristica e nella produzione additiva, Mackart è stata in grado di spingere la stampa 3D oltre i parametri tradizionali della prototipazione rapida.

Circa l’80% degli attuali progetti di Mackart sono per i team di F1: questi clienti sono costantemente alla ricerca di miglioramenti incrementali in termini di leggerezza, potenza, affidabilità e ottimizzazione aerodinamica. Il team di Mackart si è distinto nella stampa 3D di strumenti complessi per componenti in plastica rinforzata con fibra di carbonio (CFRP) che stanno definendo nuovi standard e nuove aspettative che prima erano fuori portata.

Sfruttando nove stampanti stereolitografiche (SLA) della serie Form 3 di Formlabs e l’estensione di automazione Form Auto, oltre a stampanti FDM (Fused Deposition Modeling) e composite, Mackart produce utensili in fibra di carbonio e utensili in silicone, nonché componenti per uso finale stampati in 3D. Lavorando con il partner ufficiale di Formlabs, Solid Print3D, Mackart ha raggiunto un soddisfacente volume di produzione. “Non vediamo la stampa 3D come uno strumento di prototipazione rapida: è un processo di produzione efficiente”, afferma Steven McCarthy, Managing Director (MD) e fondatore di Mackart.

Stampa in 3D di strumenti complessi per parti in fibra di carbonio

Dall’apertura, Mackart ha collaborato con aziende appartenenti a una vasta gamma di settori, dai produttori di apparecchiature idrauliche ai titani internazionali del motorsport.
Uno dei materiali più comunemente impiegati nel mondo del motorsport agonistico che, più recentemente, sta diventando popolare anche nell’industria automobilistica è la fibra di carbonio (CFRP). I componenti in CFRP sono in grado di resistere alle elevate temperature richieste dalla pista con proprietà di rapporto forza-peso senza pari che migliorano ogni aspetto delle prestazioni dell’auto da corsa.

Le parti in fibra di carbonio sono generalmente prodotte utilizzando fogli di fibra di carbonio preimpregnati (prepreg) dosati con il volume corretto di resina non polimerizzata. Questi fogli prepreg vengono quindi laminati dentro o sopra lo stampo e poi polimerizzati con calore e pressione in un’autoclave.

Tradizionalmente, ogni stampo è ricavato dal metallo per resistere al calore e alla pressione dell’autoclave. Questo processo sottrattivo presenta diversi inconvenienti: può essere dispendioso, lento e costoso e inibisce il processo di progettazione iterativo. Grazie agli avanzamenti nei materiali e nell’hardware per la stampa 3D, questa è diventata un’opzione praticabile per la creazione di strumenti per queste applicazioni.

Unione di diverse Tecnologie per la realizzazione di strumenti in fibra di carbonio

Il laboratorio di stampa 3D additiva Mackart combina più tecnologie e processi, inclusi due accessori Form Auto, per creare parti avanzate per un’ampia gamma di applicazioni industriali.
La chiave del successo degli strumenti dotati di resistenza a livello industriale è l’ottimizzazione del design e dell’orientamento della stampa e il team Mackart ha perfezionato questi parametri. Progettano e producono complessi stampi e mandrini in fibra di carbonio utilizzando una combinazione di diverse tecnologie e materiali di stampa 3D, ciascuno scelto per le sue particolari caratteristiche.

Dopo aver utilizzato inizialmente la resina Formlabs Grey Resin e poi la Grey Pro, il team ha iniziato a testare la Rigid 4000 Resin e la Rigid 10K Resin, scoprendo che la finitura superficiale liscia e la rigidità conferiscono i migliori risultati alle parti in fibra di carbonio per uso finale.
La produzione additiva è perfetta per un settore come il motorsport, dove ogni modifica incrementale nel design, anche al micron, potrebbe significare la differenza di un secondo o una spinta finale verso il traguardo.

Un turno di stampa in più grazie a Form Auto

La Form Auto può essere adattata a una stampante Form 3 o Form 3+ esistente, consentendo ai laboratori di ridimensionare l’installazione dell’hardware in modo incrementale man mano che la loro attività cresce.

Mackart è stato uno dei primi ad adottare l’ecosistema di automazione di Formlabs, Form Auto, all’inizio del 2023 e da allora ha ottimizzato il proprio flusso di lavoro grazie all’automazione. La Form Auto è stata adattata a due delle nove stampanti Form 3+ e funziona ininterrottamente, lavorando durante la notte e durante il fine settimana per continuare a stampare anche quando il team è tornato a casa.

Il team Mackart lavora su progetti sempre diversi, quindi mentre gli esperti lavorano direttamente su alcune delle loro parti più nuove e complesse, la Form Auto può gestire molte delle loro attività ripetitive e ridurre i tempi di inattività della stampante. “Di conseguenza, il nostro tempo di consegna è stato ridotto e la produttività è aumentata”, afferma McCarthy.

McCarthy è fiducioso che con l’aumentare della domanda, potranno utilizzare la loro flotta di stampanti 3D per entrare in nuovi settori e affrontare nuove applicazioni con la stessa precisione e le stesse prestazioni che li hanno resi un partner fidato per alcuni dei migliori team di F1 del mondo.

Photo courtesy of Formula1.com

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