Jay Leno sarà il primo a dirti che adottare auto vecchie non significa adottare la vecchia tecnologia. Infatti, la passione di Leno per le auto storiche ha stimolato l’esplorazione di nuove tecnologie, per mantenere la sua collezione di veicoli dal valore inestimabile in buone condizioni di funzionamento, come nel caso della Owen Magnetic del 1916 restaurata di recente. Il coperchio valvole dell’auto d’epoca ibrida di Leno aveva subito un secolo di corrosione, pertanto l’ex conduttore del programma televisivo The Tonight Show e attuale protagonista di Jay Leno’s Garage trasmesso dal canale CNBC aveva bisogno di un pezzo di ricambio dalle prestazioni simili, se non superiori, a quelle della parte originale a un costo abbordabile. Il team di Leno, cliente abituale nonché collaboratore di 3D Systems, ha utilizzato un flusso di lavoro digitale per eseguire il reverse engineering di un coperchio valvole nuovo e migliorato, prima di inviare la parte ai servizi On Demand Manufacturing di 3D Systems per realizzare un modello di microfusione stampato in 3D. Alla fine, le soluzioni di produzione end-to-end di 3D Systems hanno permesso al team di Leno di sostituire il coperchio valvole danneggiato a un decimo del costo rispetto ai metodi tradizionali.
Un veicolo ultracentenario
Solitamente la sfida di manutenere le auto d’epoca si presenta molto prima che il veicolo compia cento anni. Dopo alcuni decenni, i pezzi di ricambio iniziano a scarseggiare e i prezzi aumentano proporzionalmente. Considerati le difficoltà e i costi legati alle riparazioni, le automobili che sopravvivono per un secolo sono in genere relegate nei musei e nelle collezioni private, dove diventano splendidi oggetti da esposizione. Tuttavia Jay Leno, irriducibile appassionato di auto, aveva deciso che questo non sarebbe stato il destino della sua Owen Magnetic del 1916, una delle prime auto ibride a benzina ed elettricità mai approdate sul mercato.
Per mantenere le ruote della Owen Magnetic in movimento, Leno e il suo team dovevano superare una sfida precisa. “Quando abbiamo iniziato il restauro, il coperchio valvole, che consente il passaggio del liquido di raffreddamento del motore, assomigliava a un pezzo di groviera”, racconta Leno. “Non è possibile trovare questo pezzo dallo sfasciacarrozze e, osservando bene la parte originale, sono evidenti precedenti tentativi falliti di riparazione eseguiti con ogni mezzo, dalla colla Elmer’s Glue all’adesivo JB Weld”.
Reverse engineering del coperchio valvole
Il compito di trovare una soluzione migliore per riparare il coperchio valvole è toccato a Jim Hall, ingegnere capo di Leno. Abituato ad eseguire riparazioni complesse su veicoli personalizzati, Hall è sempre aggiornato sulle tecnologie disponibili e ha individuato una valida soluzione nell’arco di poche ore. “Dato che riparare il coperchio valvole originale non era un’opzione realistica per noi, ho deciso di valorizzare la parte originale sfruttando alcune tecnologie nuove”, spiega Hall.
La prima fase del processo di reverse engineering è stata la scansione 3D del coperchio valvole originale nel software di reverse engineering Geomagic Design X™, utilizzando la soluzione di scansione FARO® Design ScanArm. A differenza degli scanner laser a luce rossa, gli scanner laser a luce blu eseguono la scansione sia delle superfici nere che delle superfici lucidate sulla parte originale in un’unica passata. Successivamente i dati della nuvola di punti sono stati inviati al team dei servizi di modellazione 3D di 3D Systems per convertire i dati di scansione 3D in un modello CAD definitivo.
I tecnici di 3D Systems hanno collaborato con Hall per migliorare le prestazioni e l’estetica della parte originale, mantenendo al contempo l’autenticità artigianale di un processo di fusione centenario. Numerosi aggiornamenti sono stati possibili grazie agli strumenti speciali di Geomagic Design X, che hanno permesso ai tecnici di 3D Systems di sostituire la superficie corrosa e butterata della parte originale con superfici lisce, facendo risaltare gli elementi del design così da valorizzare l’aspetto finale.
Per esempio, il nome “Owen Magnetic” appare in rilievo sul lato esterno del coperchio valvole in lettere di dimensioni decrescenti, progettate in modo da essere contenute entro linee di delimitazione al di sopra e al di sotto del testo. Nel design originale, probabilmente le lettere venivano ritagliate a mano da un foglio di cera e fissate al modello master in cera. Di conseguenza, il testo sulla parte originale presentava numerose imperfezioni, sia nelle singole lettere che nell’allineamento generale delle lettere entro le linee di delimitazione. Hall ha chiesto aiuto a 3D Systems per riuscire a mantenere l’autenticità delle lettere imperfette correggendone l’allineamento. I tecnici di 3D Systems hanno fornito la soluzione, mappando le imperfezioni derivanti dal lavoro artigianale lungo linee di definizione nuove e migliorate, per conferire alla parte finale un aspetto più levigato rispetto alla parte originale.
Dal punto di vista funzionale, il team di 3D Systems ha collaborato con Hall anche per riprogettare alcuni dettagli sul lato interno della parte che risultavano fortemente danneggiati. Su richiesta di Hall, i tecnici di 3D Systems hanno ispessito diversi elementi strutturali e ne hanno allargato i collegamenti per renderli più resistenti all’erosione. Infine, i tecnici hanno aggiunto alcuni millimetri alla superficie di montaggio del collettore per consentire la successiva operazione di spianatura, allo scopo di ottenere una superficie liscia per garantire la tenuta ermetica della guarnizione ed evitare perdite di refrigerante.
Stampa 3D del modello di microfusione
Una volta ultimato il progetto del coperchio valvole, il team dei servizi On Demand Manufacturing di 3D Systems ha esportato un modello solido da Geomagic Design X e l’ha aperto in 3D Sprint™, il software di produzione additiva di 3D Systems. Con l’ausilio degli strumenti avanzati di 3D Sprint per la creazione e la modifica delle mesh, il modello solido è stato convertito in una mesh dettagliata, quindi scalato tenendo conto del coefficiente di ritiro della lega di metallo che sarebbe stata utilizzata per la fusione. Successivamente, i tecnici di 3D Systems hanno impostato la stampa in modo da costruire un modello SLA (stereolitografia) QuickCast®. I modelli QuickCast sono progettati specificamente per la fusione a cera persa; solitamente si tratta di costruzioni vuote al cui interno è presente una rete di strutture di supporto esagonali. Una costruzione vuota riduce la quantità di materiale necessario, mentre la geometria interna dei modelli QuickCast facilita il drenaggio e il burnout. La stampa definitiva è stata eseguita su una stampante ProX® SLA 800 di 3D Systems con la resina Accura® CastPro™.
“La nostra soluzione di stampa 3D SLA è il processo di stampa 3D che offre la precisione più elevata in assoluto”, dichiara Cyle Caplinger, responsabile vendite regionale di 3D Systems. “Dato che le nostre strutture di supporto SLA possono essere staccate anziché sciolte, la tecnologia SLA di 3D Systems richiede una post-elaborazione minima e produce una finitura superficiale eccellente, che si traduce in modelli di fusione impeccabili”. Caplinger racconta che gli operatori della fonderia a cera persa sono rimasti talmente colpiti dalla qualità del modello QuickCast di 3D Systems che, dopo aver consegnato il collettore definitivo per la Owen Magnetic, hanno richiesto un altro modello da presentare a un concorso di fusione internazionale.
Dopo essere stato stampato in 3D, il modello di microfusione QuickCast è stato inviato a SeaCast, Inc., una fonderia che ha sede nella regione del Pacifico nordoccidentale. SeaCast ha utilizzato il modello di fusione stampato in 3D per realizzare uno stampo per la fusione di alluminio, che è stato quindi spedito a Jay Leno’s Garage per la finitura e l’adattamento definitivi.
Pronta per durare altri 100 anni
Dopo avere eseguito le necessarie attività di spianatura, foratura, verniciatura e lucidatura, Hall ha montato il coperchio valvole sostitutivo nell’apposita sede, al di sopra del motore Buda della Owen Magnetic.
A detta di Leno, funziona perfettamente. “Ecco cosa c’è di eccezionale in questo tipo di tecnologia”, sostiene Leno. “Le parti non vanno più perdute nel tempo. Siamo pronti ad andare avanti per altri cento anni”.
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