Stampa 3D nelle corse con SSAB AM

La produzione additiva (AM) sta iniziando a essere implementata sempre di più nell'industria ingegneristica, dove si assiste alla sostituzione della produzione tradizionale con questo tipo di produzione. Spesso questo è determinato dal punto di pareggio economico, in cui si decide se sia più vantaggioso avere una linea di produzione tradizionale o produrre pezzi tramite AM. Ma non solo, anche molti altri aspetti, come la libertà di progettazione e la possibilità di costruire componenti più leggeri e resistenti, svolgono un ruolo importante.

Quando si tratta di gare di ogni tipo, il volume è raramente sufficiente per una linea di produzione ed è necessario trovare soluzioni ad alta tecnologia per i componenti, per renderli più leggeri e resistenti nel rispetto del budget stabilito. Questo è esattamente ciò che hanno capito gli studenti di Chalmers Formula Student, che stanno costruendo sempre più dettagli per la loro auto da corsa con AM. 

Staffa dell'ammortizzatore stampata in 3D da SSAB AM TS2

Staffa dell'ammortizzatore stampata in 3D da SSAB AM TS2

Tutti i componenti stampati in 3D con SSAB AM TS2

Tutti i componenti stampati in 3D con SSAB AM TS2

SSAB supporta da tempo Chalmers Formula Student con materiali per la produzione di componenti ad alta resistenza. È stato poi realizzato un telaio in tubi dietro il conducente che, in caso di ribaltamento dell'auto, proteggesse il conducente dall'essere schiacciato sotto l'auto e rompesse i dischi prodotti in SSAB Hardox. Quando gli studenti del team hanno saputo che anche SSAB aveva iniziato a produrre polvere di acciaio per la stampa 3D di componenti ad alta resistenza, il gruppo di tecnologia delle polveri di SSAB ha ricevuto la richiesta di aiutare gli studenti a produrre parti strutturali per l'auto. La risposta, ovviamente, è stata affermativa.

I dettagli presentati dagli studenti erano difficili da realizzare o non soddisfacevano realmente i requisiti di resistenza richiesti per i componenti. Si trattava di supporti per gli ammortizzatori, precedentemente realizzati in alluminio, e di barre stabilizzatrici fresate e tornite in acciaio. Gli studenti di Chalmers hanno utilizzato un programma di ottimizzazione topologica per ottimizzare il più possibile la produzione AM degli ammortizzatori. Tuttavia, non è stato possibile ottimizzare le barre stabilizzatrici a causa di limitazioni fisiche. Questi componenti sono stati poi stampati in 3D presso l'Additive Manufacturing Center (AMC) di SSAB a Oxelösund con il metodo di produzione Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Gli studenti hanno scelto di stampare con il materiale SSAB AM TS2 per le sue buone proprietà di resistenza.

Dati meccanici di SSAB AM TS2 in "stato di stampa":

Durezza 
450 HV
Snervamento 1210 MPa
Carico di rottura   1370 MPa
Allungamento A5  13% 
Tenacità  70 J
Chalmers Race Bay: consegna dei componenti stampati

Chalmers Race Bay: consegna dei componenti stampati

Montaggio dell'ammortizzatore ottimizzato per la topologia con SSAB AM TS2

Montaggio dell'ammortizzatore ottimizzato per la topologia con SSAB AM TS2

Il risultato dei componenti stampati è stato veramente impressionante. Gli studenti hanno riferito che, nonostante i supporti degli ammortizzatori avessero un margine di sicurezza di 2,5 volte, sono stati in grado di ridurre il peso rispetto al precedente pezzo fresato in alluminio del 32% per pezzo. Detto questo, con il materiale giusto e con questo metodo di produzione, è possibile competere con l'alluminio sia in termini di resistenza che di peso. La barra stabilizzatrice, come abbiamo già detto, non ha potuto essere ottimizzata dal punto di vista topologico a causa di limitazioni fisiche. Tuttavia, essendo il dettaglio così difficile da realizzare, siamo riusciti a guadagnare diversi giorni di difficile lavorazione per gli ingegneri in erba. Inoltre, grazie alle proprietà meccaniche di SSAB AM TS2, gli studenti sono riusciti ad aumentare la rigidità della sospensione delle ruote.

Prima della prossima stagione agonistica, supporteremo il team con un numero ancora maggiore di componenti stampati in 3D in polvere di acciaio ad alta resistenza di SSAB Oxelösund. Questo per essere coinvolti e contribuire ad aumentare lo sviluppo del team, ma anche per dimostrare che l'AM è un metodo di produzione affidabile e ad alte prestazioni.

La polvere di acciaio AM di SSAB sta superando l'alluminio in termini di peso

SSAB ha corso insieme a Chalmers Formula Student. L'auto da corsa che è stata sviluppata e portata sui circuiti dell'Europa centrale è stata costruita con polvere d'acciaio SSAB AM. Le corse sono un difficile equilibrio tra componenti leggeri e resistenti, e questo è l'esatto campo di applicazione dell'Additive Manufacturing (AM).

Cosa fare quando l'alluminio è troppo pesante? Si opta per TS2 (in fase di sviluppo). I supporti delle sospensioni stampati in 3D e realizzati presso la SSAB AMC di Oxelösund si sono rivelati più leggeri del 32% e molto più resistenti del pezzo originale, realizzato in alluminio. 

Prima della prossima stagione agonistica, supporteremo il team con un numero ancora maggiore di componenti stampati in 3D in polvere di acciaio ad alta resistenza di SSAB AMC a Oxelösund. Vogliamo essere coinvolti e contribuire ad aumentare lo sviluppo del team, ma anche per dimostrare che l'AM è un metodo di produzione affidabile e ad alte prestazioni.

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