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Produzione additiva negli interni delle automobili Poggiatesta realizzati in monomateriale stampato

Da Matthias Gutbrod 4 min Tempo di lettura

Nell’ambito della strategia circolare di Vision O, Skoda Auto dimostra il potenziale della produzione additiva per la produzione in serie. Grazie all’impiego del TPU Ultrasint in una struttura a nido d’ape, è possibile combinare requisiti meccanici complessi quali lo smorzamento e la stabilità dimensionale in un unico componente, senza dover ricorrere alle tradizionali soluzioni composite.

Gli interni della concept car Skoda Vision O sono stati progettati appositamente in un’ottica di economia circolare. Il poggiatesta in TPU, realizzato con la tecnologia di produzione additiva, può essere smaltito direttamente per il riciclaggio al termine del suo ciclo di vita.(Bild: Skoda)
Gli interni della concept car Skoda Vision O sono stati progettati appositamente in un’ottica di economia circolare. Il poggiatesta in TPU, realizzato con la tecnologia di produzione additiva, può essere smaltito direttamente per il riciclaggio al termine del suo ciclo di vita.
(Bild: Skoda)

Il cuore del poggiatesta di nuova concezione è costituito da Ultrasint TPU, un poliuretano termoplastico che BASF ha sviluppato appositamente per i processi di produzione additiva basati su letto di polvere, come il sinterizzazione laser selettiva (SLS), e che viene commercializzato con il marchio Forward AM di Mass Additive Manufacturing. Per l’operatore, il materiale offre il vantaggio di un’elevata stabilità di processo e di un’ottima finitura superficiale dei componenti stampati.

Polimero ad alte prestazioni per la produzione in serie additiva

Nell’applicazione nel modello Vision O, il polimero soddisfa tutti i requisiti di comfort e durata in un unico sistema di materiali. Trattandosi di un monomateriale, al termine del ciclo di vita il componente può essere avviato direttamente al riciclaggio senza necessità di separare preventivamente le diverse plastiche o schiume. Ciò riduce notevolmente la complessità della catena di smaltimento e sostiene le richieste di una maggiore quota di riciclaggio nel settore automobilistico.

Integrazione funzionale tramite strutture a nido d’ape graduate

Il design del poggiatesta sfrutta la libertà creativa offerta dalla stampa 3D per realizzare una gradazione funzionale. La geometria a nido d’ape scelta non è statica, ma varia la propria densità lungo l’intero componente. La struttura si apre in modo continuo partendo da una base solida e meccanicamente stabile nella parte inferiore fino a raggiungere un’architettura a pori larghi e ariosa nella zona superiore.

Design e struttura a nido d’ape del poggiatesta nella Skoda Vision O.
(Immagine: Skoda)

Questa concezione costruttiva determina un comportamento specifico alla deformazione: la struttura aperta reagisce con precisione ai carichi di compressione e offre una sensazione al tatto morbida, simile a quella di un cuscino. «L’obiettivo era realizzare un poggiatesta monomateriale, il che significa ridurre il numero di componenti a un unico materiale in grado di soddisfare tutti i requisiti», spiegano i responsabili del progetto di Škoda. In questo modo viene eliminata la classica combinazione di nucleo portante in plastica, imbottitura in schiuma e rivestimento in tessuto.

Sostenibilità grazie alla produzione a rifiuti zero

Oltre alla riciclabilità dei materiali, il processo si distingue per una produzione efficiente dal punto di vista delle risorse. Il processo di stampa di Ultrasint TPU è concepito come produzione a zero sprechi. La polvere non consumata nella camera di stampa può essere riutilizzata nei lavori di stampa successivi, il che aumenta l’efficienza dei materiali rispetto ai processi sottrattivi o al classico stampaggio a iniezione con perdite di colata.

Karsten Schnake, membro del consiglio di amministrazione responsabile degli acquisti presso Škoda Auto, sottolinea l’importanza di questo approccio olistico: «Esaminiamo attentamente le modalità di approvvigionamento, produzione, imballaggio e trasporto dei componenti. Con il Vision O abbiamo lavorato a un sistema a ciclo chiuso che riduce al minimo l’impatto ambientale». Questa strategia dimostra che la produzione additiva e i materiali in TPU rappresentano elementi fondamentali per soddisfare i futuri requisiti normativi, come il regolamento sui veicoli fuori uso (ELV).

I rivestimenti dei sedili sono realizzati in un unico pezzo con maglia piatta dalle diverse trame. Ciò garantisce una vestibilità ottimale. Il materiale utilizzato è poliestere riciclato al 100%.
(Immagine: Skoda)

Anche per i rivestimenti dei sedili, la casa automobilistica punta su nuove tecniche di lavorazione: i materiali vengono realizzati in un unico pezzo sotto forma di maglia piatta con diverse strutture integrate. Ciò garantisce una vestibilità ottimale, aumentando al contempo la durata. Viene utilizzato poliestere riciclato al 100% (Rec PES), ottenuto da bottiglie in PET riciclate. Il processo prevede la pulizia, la triturazione e la fusione del materiale riciclato per ottenere filati, che vengono poi intrecciati per formare tessuti.

Produzione convenzionale vs. approccio monomateriale

Tradizionalmente, nel settore automobilistico i poggiatesta sono componenti altamente complessi, costituiti da una grande varietà di materiali diversi. La nuova soluzione sviluppata da Škoda rompe con queste strutture di produzione convenzionali, al fine di ottimizzare sia la produzione che il successivo riciclaggio.

Di norma, un poggiatesta è costituito da un supporto di base stampato a iniezione in plastica rigida (ad es. PA o ABS), da un’anima imbottita in schiuma di poliuretano (PUR) e da un rivestimento in tessuto o pelle. Questa struttura multimateriale richiede processi in più fasi: stampaggio a iniezione della base, espansione dell’anima e successivo rivestimento. Inoltre, il riciclaggio è complesso: alla fine del ciclo di vita, questi componenti saldamente uniti possono essere separati solo con grande dispendio di energie, il che rende difficile il recupero dei materiali.

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Al contrario, con il Vision O Škoda riduce il numero di componenti a un unico materiale. La produzione additiva consente di riprodurre le proprietà meccaniche, che altrimenti si otterrebbero utilizzando materiali diversi (nucleo rigido, schiuma morbida), ricorrendo esclusivamente alla geometria di una struttura a nido d’ape stampata in 3D.

Grazie a questo balzo tecnologico, Vision O dimostra che l’industria delle materie plastiche sta per affrontare una trasformazione: si passerà dall’assemblaggio, vincolato all’uso di stampi, di componenti ibridi complessi alla produzione con funzionalità integrate in un unico pezzo.

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