La Formula 1 è uno sport di resistenza tecnica caratterizzato da una innovazione incessante. I team lavorano senza sosta per eguagliare e superare le prestazioni in costante evoluzione, ed è così anche nel team Renault Sport Formula 1. La divisione di Ricerca e Sviluppo non si ferma mai e i partner tecnici contribuiscono in modo cruciale affinché la squadra raggiunga i suoi obiettivi.

 

“Gara dopo gara, dopo aver superato una dura selezione nei laboratori di R&S e di simulazione, nascono nuovi componenti realizzati con compositi complessi e leghe aerospaziali", spiega Nick Chester, direttore tecnico di Renault Sport Formula 1. “Alla fine di una stagione di gare, ci aspettiamo che la nostra auto sia più veloce di almeno un secondo ogni giro rispetto all'inizio, e i nostri partner tecnici devono superare la stessa spietata selezione. Non siamo interessati a relazioni che non portino valore aggiunto alla nostra ricerca di prestazioni.”

Proprio questa esigenza di innovazione costante e collaborazione attiva è il motivo che ha spinto il team Renault Sport Formula 1 a scegliere 3D Systems e la sua gamma di competenze e tecnologie di stampa 3D.

Una partnership di R&S

Con sede a Enstone, Regno Unito, il team Renault Sport Formula One utilizza le tecnologie di 3D Systems nelle sue operazioni principali dal 1998. In quanto primo utilizzatore della stampa 3D per la prototipazione, l'uso della stampa 3D da parte del team automobilistico ha calcato le orme della tecnologia stessa. I primi utilizzi includevano verifiche progettuali di adattamento e funzionalità, nonché maschere e fissaggi per un montaggio accurato. Man mano che la partnership tra le due aziende cresceva, gli ingegneri applicativi di 3D Systems hanno aiutato il team Renault Sport Formula One a comprendere e cogliere le opportunità, i materiali e le metodologie a loro disposizione. La capacità del team di soddisfare i severi requisiti della sua galleria del vento testimonia l' impatto positivo della sua partnership con 3D Systems, nonché le innovazioni introdotte nel campo delle parti per auto mediante la stampa 3D per la fusione a cera persa e varie applicazioni nella stampa diretta in metallo (DMP, Direct Metal Printing).

"Il supporto che il team ha ricevuto da 3D Systems si è evoluto durante il nostro percorso", afferma Chester. "Guardandoci indietro, abbiamo notato che, man mano che le proprietà dei materiali miglioravano, il team era sempre pronto ad ampliare l'utilizzo di materiali "rapidi" a più applicazioni tecniche. Il numero di componenti per auto prodotti con la produzione additiva cresce ogni anno, con notevoli vantaggi per il team in termini di versatilità del design e di riduzione dei tempi e dei costi di produzione."

La flotta delle macchine di 3D Systems attualmente in uso presso Renault Sport Formula One Team include sei stampanti stereolitografiche (SLA) e tre macchine SLS (Sinterizzazione laser selettiva). I materiali spaziano dalla gamma Actura® per la costruzione di maschere e fissaggi, impianti a flusso fluido, modelli di microfusione e parti della galleria del vento, fino a DuraForm® PA e DuraForm GF per parti utilizzate sull'auto stessa come scatole elettriche e condotti di raffreddamento. Dalla ricerca del miglior materiale da utilizzare fino al lavoro progettuale per una maggiore efficienza, la collaborazione tra il team Renault Sport Formula One e 3D Systems consente di migliorare le prestazioni sia dentro che fuori la pista.

La produttività della stampa 3D di 3D Systems dà impulso al settore di ricerca e sviluppo del team Renault Sport Formula One
La SLA di 3D Systems consente a Renault Sport Formula One di rispondere prontamente alle sfide ingegneristiche.

Una vettura da gara che si evolve giorno dopo giorno

Ogni anno, il team Renault Sport Formula One progetta e costruisce una nuova vettura in risposta ai cambiamenti delle regole e al ciclo naturale di ricerca e sviluppo volto a migliorare le prestazioni dell'auto. Come esempio delle sfide che le modifiche alle normative di Formula Uno comportano, gli aggiornamenti della stagione 2017 includevano pneumatici più grandi e pesanti, un'ala anteriore più larga, un'ala posteriore più bassa e più larga e un diffusore più alto, pertanto non è stato possibile riutilizzare nessun componente precedente (dal 2016 al 2017). Quando la stagione delle corse inizia, la pressione non fa altro che aumentare: a volte si ha a disposizione una sola settimana tra una gara e l'altra per apportare modifiche tecniche. Passando dai circuiti appositamente costruiti alle piste tortuose e accidentate dei circuiti cittadini, ogni gara rappresenta per i tecnici una sfida diversa in base all'architettura, al clima e al tipo di asfalto.

Il team si prepara senza sosta per affrontare le sfide uniche di ogni circuito e utilizza il poco tempo a disposizione tra una gara e l'altra per raccogliere i frutti della sua ricerca su auto e attrezzature. Non è difficile immaginare come la velocità e la precisione della stampa 3D possano aggiungere valore a questa gara di sviluppo. "La vettura si evolve quotidianamente durante la stagione delle corse", afferma Patrick Warner, Responsabile produzione digitale avanzata di Renault Sport Formula One Team. "Richiediamo nuovi componenti a ogni gara e i vantaggi offerti dalla produzione additiva diventano sempre più determinanti".

La produttività della stampa 3D di 3D Systems dà impulso al settore di ricerca e sviluppo del team Renault Sport Formula One
I modelli per fusione a cera persa stampati in 3D offrono un accesso accelerato a parti metalliche di grandi dimensioni e altamente complesse.

Convalida rapida del design

Fin dall'inizio, la stampa 3D per la prototipazione rapida si è rivelata una funzionalità utile in uno sport in cui i componenti interni delle vetture sono ben stretti l'uno accanto all'altro e compressi da pannelli aerodinamici di rivestimento. Gli esperti di aerodinamica di Renault Sport Formula One hanno intravisto subito il potenziale della tecnologia di stampa 3D per i test di adattamento e funzionalità, data la complessità dei componenti che le macchine di 3D Systems erano in grado di produrre. Con questa consapevolezza, l'uso della tecnologia 3D ha cominciato a crescere, espandendosi gradualmente dalla prototipazione rapida alla produzione di modelli per la galleria del vento.

"Nei test in galleria del vento, l'aerodinamica è una scienza empirica", afferma Warner. "Progettiamo e confrontiamo nuove idee e scegliamo le direzioni da seguire. Più idee possiamo confrontare e valutare, maggiori saranno le probabilità di successo in pista." In termini di qualità delle parti, tempi di operatività e resa della macchina, 3D Systems è un vantaggio inestimabile per la produttività della scuderia.

Sviluppare l'aerodinamica mediante la crescita della galleria del vento

Il reparto di aerodinamica di Renault Sport Formula One è cresciuto in modo significativo negli ultimi anni e ora include 120 collaboratori, tra esperti di aerodinamica, tecnici delle gallerie del vento e modellisti. Gran parte di questa crescita è stata favorita dal crescente utilizzo delle tecnologie di produzione additiva di 3D Systems, secondo Warner. Egli annovera la possibilità di incorporare complessi canali interni nel design dei modelli di prova in galleria del vento tra i vantaggi chiave dell'utilizzo della tecnologia 3D, considerandola un'opportunità per ottenere più letture della pressione.

"Il modello nella galleria del vento dispone di una complessa rete di sensori di pressione", afferma Warner. "Prima che le tecnologie SLA fossero disponibili, per rilevare la pressione era necessario costruire fori nei componenti in metallo e fibra di carbonio. La possibilità di produrre solidi complessi con complessi canali interni ha rivoluzionato la nostra capacità di posizionare i sensori e di aumentarne il numero. È il sogno dell'ingegnere dell'aerodinamica che si avvera".

Warner prevede che il solo test per la galleria del vento richieda la produzione di 600 parti alla settimana realizzate con la produzione additiva, tutte create da un team ingegneristico di cinque tecnici della divisione Produzione Digitale Avanzata.

"Farlo in maniera tradizionale non è assolutamente immaginabile", dice Warner. "Avremmo bisogno di un'officina delle dimensioni di una piccola città. 3D Systems ci consente di avere un'officina con un unico ambiente. Abbiamo le attrezzature e i materiali di cui abbiamo bisogno e l'esperienza messa a disposizione dagli ingegneri applicativi che sono in grado di fornirci immediatamente assistenza."

La produttività della stampa 3D di 3D Systems dà impulso al settore di ricerca e sviluppo del team Renault Sport Formula One
La partnership con 3D Systems favorisce l'innovazione nei componenti delle auto attraverso l'esplorazione della stampa diretta in metallo (DMP, Direct Metal Printing).

Precisione e velocità di produzione per parti di auto

In termini di produttività ed efficienza, la stampa 3D ha notevolmente aumentato la capacità del team Renault Sport Formula One di rispondere alle sfide rappresentate da ambienti di gara in rinnovamento costante. Grazie alle tecnologie SLA e SLS, maschere e dispositivi complessi, impianti a flusso fluido e componenti delle auto possono essere costruiti in ore piuttosto che settimane, rendendo le tecnologie 3D ideali per le sfide logistiche della Formula Uno.

Oltre alle massicce quantità di componenti testati mensilmente nella galleria del vento, Renault Sport Formula One costruisce direttamente una serie di parti delle vetture da corsa. "Le tecnologie di 3D Systems hanno introdotto un nuovo processo produttivo efficace che ci consente di ridurre i tempi ciclo e i costi, aggiungendo vantaggi inestimabili per il team", afferma Rob White, Chief Operating Officer di Renault Sport Formula One. "Da un lato, sfruttiamo la possibilità di testare molteplici esemplari e forme della stessa parte nella galleria del vento, dall'altro vediamo crescere ogni anno nell'auto reale il numero di componenti sinterizzati."

Grazie alla stampa 3D, il team è riuscito a produrre parti più leggere che aumentano la velocità e l'efficienza del carburante, nonché test di flusso accurati ricchi di informazioni per migliorare le prestazioni del motore e ridurre l'usura. Una volta completato il design, questo viene inviato, insieme alla relativa selezione di materiali, al reparto ADM del team per la produzione. Utilizzando SLA e SLS, i componenti complessi dell'auto possono essere prodotti più velocemente che mai e in alcuni casi la parte è pronta per essere ispezionata prima che il disegno passi attraverso il sistema.

I modelli 3D per la fusione a cera persa che utilizzano SLA si stanno facendo strada anche presso Enstone per applicazioni come componenti del cambio e delle sospensioni, consentendo agli ingegneri del team di essere più creativi nella progettazione delle parti, ora che le restrizioni sulle complessità ammissibili sono state rimosse. Poiché il processo SLA è così accurato, viene risparmiato tempo sia sul fronte della produzione di modelli a monte, sia sulla lavorazione di prove di back-end per il modello di fusione finito.

Nuove strade per lo sviluppo

I vantaggi delle tecnologie, dell'esperienza e dei servizi di 3D Systems si integrano perfettamente con le priorità così critiche del team Renault Sport Formula One, tra cui l'innovazione, la produttività e il miglioramento dell'accuratezza e della precisione. Per Bob Bell, Chief Technology Officer del team Renault Sport Formula One, 3D Systems è più di un fornitore di tecnologia: le due aziende vantano una vera e stretta collaborazione che offre risultati e un vasto potenziale futuro.

"La nostra partnership con 3D Systems ci ha reso più produttivi ed efficienti negli ultimi 20 anni o quasi", afferma Bell. "Ha aperto nuove strade di sviluppo e utilizzo che secondo le mie previsioni non faranno altro che crescere in futuro."