ECONOMIA – Articoli

19 aprile 2017

Le plastiche per i trasporti

L'industria dei trasporti lavora sul recupero dei componenti e dei materiali, impiegando anche tecnologie versatili come la stampa 3D. I risultati sono visibili nella gamma di prodotti, di alta qualità e affidabilità, in grado di rispondere a requisiti ambientali e di comfort. Tutto ciò anticipando i cambiamenti nella movimentazione delle merci e negli spostamenti delle persone.

 



di Valeria Mazzucato


Non si può nascondere che la stampa 3D stia irrompendo nelle industrie non più solo per la messa a punto dei prodotti, mediante verifica sui prototipi, bensì come vera e propria tecnologia per le grandi produzioni.
Uno dei settori che si sta mostrando più interessato a questa tecnologia è l'industria automobilistica. Si tratta quindi per la gran parte di colossi del settore, le cui linee di produzione sfornano veicoli sui grandi numeri.
L'interesse è dovuto al fatto che la stampa 3D è comunque una tecnologia relativamente semplice anche quando si tratta di produrre veicoli. Nelle grandi industrie del settore non si è arrivati ancora a una vera e propria produzione, ma aziende come la Ford Motor Company si muovono in quella direzione.

Grandi dimensioni, un solo pezzo
E' notizia recente che questo produttore stia già esplorando le possibilità della stampa 3D per alcune parti delle automobili. Si parla di pezzi di grandi dimensioni, come ad esempio spoiler, stampati in unico pezzo. Al momento vengono prodotti come prototipi, ma la società punta in futuro a portare dentro la vera e propria linea di produzione questa tecnologia di stampa.
Questa prima fase di stampa di pezzi di grandi dimensioni è in corso di sperimentazione grazie alla stampante 3D Infinite Build di Stratasys. Questa stampante è in grado di stampare praticamente qualsiasi componente automobilistico, di qualsiasi forma e lunghezza e garantisce in modo efficiente e affidabile la produzione di pezzi per l'attrezzaggio, prototipi e componenti in particolare per veicoli destinati a produzioni ridotte e per personalizzare alcune parti dell'auto.
Il laboratorio della Ford Motor che sta lavorando a questo progetto è il Ford Research and Innovation Center a Dearborn, Michigan (USA). I ricercatori stanno sperimentando la stampa di diverse parti ed è interessante vedere che quasi non c'è limite alle dimensioni stampabili. La macchina stampa infatti lateralmente. Questo permette di produrre pezzi di lunghezza notevole, come ad esempio i pannelli di un'automobile. Allo stesso tempo è attrezzata con un estrusore con microvite, permettendo di stampare con precisione fin nei dettagli più minuti.
Il materiale utilizzato è una termoplastica. Per cui per la stampa di pannelli esterni auto sarebbe comunque necessario un ulteriore trattamento. Questa termoplastica è utilizzata sotto forma di micropellet, della dimensione di un granello di sabbia, e un braccio robotico consente di caricare la macchina automaticamente per giorni.
Una delle motivazioni dell'interesse dei ricercatori di Ford Motor per questa tecnologia è la possibilità di arrivare a produrre veicoli ancora più leggeri. Uno spoiler stampato con tecnologia 3D, ad esempio, può arrivare a pesare meno della metà del peso del pezzo corrispondente in metallo laminato.
Dopo questa prima fase di sperimentazione con prototipi, Ford Motor intende mettere la stampante alla prova con componenti per auto da corsa, comunque già in molti casi stampati con la tecnologia 3D, tooling e piccoli componenti, oltre a elementi personalizzati.

Biomateriali e riciclati
La società Ford Motor è impegnata sempre su più fronti di innovazione. Un altro ambito di interesse è la materia prima con cui produce i propri veicoli. E' il primo produttore di auto che ha formulato e testato componenti prodotti con una nuova plastica espansa derivata in parte da CO2. I ricercatori prevedono di poter utilizzare a pieno regime questi nuovi materiali per la produzione dei propri veicoli nel giro dei prossimi cinque anni.
Formulata così da contenere fino al 50% di polioli a base di CO2, la schiuma è stata in grado ad oggi di rispondere agli standard di verifica del settore automobilistico e riduce notevolmente la quantità di petrolio utilizzata altrimenti per la produzione di questo materiale. L'impiego potenziale è per parti come i sedili e nel vano motore.
Ford Company tuttavia non è nuova all'impiego di materiali alternativi nei suoi veicoli. Basti pensare alla schiuma a base di soia, che viene ormai utilizzata praticamente in tutti i modelli Ford, alle fibre di cocco, alla gomma derivata da pneumatici riciclati e soia utilizzati per le guarnizioni del finestrini, alle T-shirts e al tessuto denim riciclati per i tappetini e addirittura le bottiglie di plastica riciclate sotto forma di tessuto (chiamato Repreve).
L'ultima novità è stata messa a punto con la tecnologia Converge di Novomer, società che ha formulato diversi materiali a partire da polioli a base di CO2, compresa la schiuma, tutti facilmente riciclabili.

Ricambi per mezzi pesanti
Un'altra casa automobilistica che in diversi modi utilizza la stampa 3D è il gruppo Daimler Chrysler. In questo caso si tratta di produrre pezzi di ricambio, cosa che già avviene anche presso altre industrie come Audi e BMW. Nel caso specifico si parla però di pezzi di ricambio per i mezzi pesanti della Mercedes-Benz Trucks. Con l'impiego della tecnologia 3D questa azienda è in grado di offrire più di 30 tipologie di pezzi di ricambio e questo numero non può che aumentare poiché la tecnologia di stampa permette di mettere a punto velocemente anche  ricambi per altri eventuali componenti. Un altro vantaggio è la possibilità di avere a disposizione un pezzo di ricambio nell'arco di un tempo limitato, poiché le caratteristiche del pezzo sono memorizzate in un database.
L'intenzione di Daimler è di attrezzare in giro per il mondo ogni centro di servizi con una stampante 3D in grado di produrre pezzi in plastica e in metallo direttamente sul posto, accedendo ai file dei pezzi di ricambio memorizzati in una banca dati comune.
Anche in questo caso, obiettivo finale del progetto è di arrivare un giorno a introdurre direttamente nella linea di produzione la stampa 3D, non appena questa tecnologia consentirà tempi di produzione rapidi quanto quelli attuali.

Autobus pubblici
Sul fronte dei mezzi pubblici, invece, il gruppo Daimler ha presentato l'anno scorso un primo prototipo di autobus urbano a guida autonoma.
Daimler si è chiesta sostanzialmente che aspetto avrà il trasporto pubblico locale del futuro. La risposta è nell'autobus urbano a guida parzialmente automatizzata con CityPilot. Secondo l'azienda si tratta di una soluzione più sicura, efficiente e confortevole rispetto agli autobus tradizionali, grazie anche a una combinazione di elementi quali connettività, telecamere e sistemi radar. Mercedes-Benz ha illustrato questa tecnica in un prototipo tecnologicamente avanzato: il Mercedes-Benz Future Bus con CityPilot. Unite insieme, queste due soluzioni rappresentano il possibile futuro con guida autonoma e senza incidenti.
CityPilot può, ad esempio, riconoscere i semafori, comunicare con essi e attraversare con sicurezza gli incroci semaforici. Inoltre è in grado di rilevare la presenza di ostacoli e soprattutto di pedoni sulla carreggiata, frenando autonomamente. Si accosta automaticamente alle fermate, sia aprendo che chiudendo le porte da solo e, infine, è in grado di percorrere in modo autonomo anche le gallerie. Una decina di telecamere scansiona la carreggiata e l'ambiente circostante, mentre sistemi radar a lungo e corto raggio monitorano costantemente la strada da percorrere. A tutto ciò si aggiunge un sistema GPS. Per l'autobus con CityPilot, i semafori lungo il percorso non rappresentano alcun ostacolo perché il veicolo riconosce gli impianti di segnalazione disposti lungo la sua linea. Grazie al collegamento in rete dei dati con il semaforo, l'autobus influisce sull'attivazione del suo segnale creando così la cosiddetta "onda verde". E se il collegamento radio con il semaforo dovesse mancare, l'autobus utilizza un sistema di riconoscimento visivo. A sua volta, anche il semaforo comunica con l'autobus e gli segnala quando sta per commutare, in modo tale che il veicolo possa adeguare automaticamente la sua velocità alle condizioni attuali. Il risultato è uno stile di guida estremamente efficiente e fluido che riduce sensibilmente il consumo di carburante. Lo stile di guida morbido e previdente permette infatti di proteggere i gruppi meccanici dall'usura e di ridurre i consumi di carburante e contenere così le emissioni. Al tempo stesso, la sua andatura fluida e costante aumenta anche il comfort dei passeggeri a bordo.
Il CityPilot è stato presentato a bordo del prototipo tecnologicamente avanzato Mercedes-Benz Future Bus. Questo autobus rigido lungo circa 12 m, basato sul modello Citaro, si contraddistingue per le sue linee armoniose con configurazione asimmetrica, che si ispirano all'architettura urbana.
Il frontale si caratterizza per una chiara suddivisione delle superfici: sotto il parabrezza spicca la Stella Mercedes disposta al centro come logo del marchio, da cui si diramano lateralmente due listelli luminosi bianchi. L'illuminazione di questi listelli nei colori bianco (guida manuale) e blu (guida parzialmente automatizzata) indica le attuali condizioni di marcia dell'autobus.
Il parabrezza confluisce in un indicatore di destinazione compatto, mentre un pannello esterno copre la zona sovrastante il conducente. Il veicolo rinuncia ai classici retrovisori esterni, al cui posto vengono utilizzati sistemi di telecamere, le cosiddette "mirror cam".
La fiancata prolungata verso il basso si ispira fondamentalmente alla forma dell'attuale Citaro. Un rivestimento del tetto perimetrale nasconde le sovrastrutture, donando a sua volta al veicolo l'immagine di una struttura completamente chiusa. I rivestimenti, volutamente asimmetrici, si ispirano sia alle forme architettoniche urbane che ad esigenze funzionali.
L'autobus con il pianale completamente ribassato suddivide in tre zone il vano passeggeri: la sezione "Service" vicina al conducente, al centro in prossimità delle porte la sezione "Express" per i brevi tragitti con maggiore concentrazione sui posti in piedi e su un veloce flusso di ricambio dei passeggeri, mentre dietro è collocata la sezione "Lounge", pensata per una permanenza più prolungata a bordo. Nonostante queste diverse zone di utilizzo, l'intero vano passeggeri ha comunque una configurazione open-space. Il rivestimento del pianale è di colore bianco-azzurro screziato e dotato di inserti glitterati. Esteticamente ricorda una superficie ghiacciata. Un listello luminoso facilita l'orientamento nello spazio, cambiando colore a seconda delle condizioni di marcia dell'autobus tra bianco e blu. A metà altezza, una fascia di tessuto grigio argento serpeggia lungo le pareti dell'autobus, sottolineando l'atmosfera accogliente degli interni. In generale, l'autobus di linea si trasforma in un ambiente urbano da vivere. 
Questo aspetto è accentuato anche dalla ripartizione dei posti a sedere: i sedili dei passeggeri sono orientati longitudinalmente lungo le pareti e disposti in maniera asimmetrica. La loro disposizione ricorda quasi una piazza o un parco attrezzato con panchine, suscitando l'impressione di uno spazio strutturato con diverse possibilità di scelta del posto in cui sedersi. I sedili si presentano come gusci bianchi lucidi con un piano di seduta imbottito e schienali color verde chiaro.
In questo autobus urbano anche il conducente dispone di una plancia futuristica. Il posto di guida diventa parte dell'abitacolo e si presenta privo di porta della cabina. Tuttavia un certo grado di separazione dell'ambiente si ottiene automaticamente dall'eliminazione della porta d'accesso anteriore. La plancia stessa è configurata per risultare comoda e accogliente. Grazie alla guida autonoma con una serie di processi e funzioni automatizzate, l'autobus può fare a meno della consueta postazione di guida a norma VDV ampiamente standardizzata, sostituendola con una plancia portastrumenti ariosa e leggera.
La postazione dispone di display con dati sul veicolo ridotti al minimo e numerose informazioni sul percorso. Al centro la velocità di marcia attuale viene visualizzata in digitale, rappresentando simbolicamente il tragitto da coprire con i prossimi semafori o le fermate successive, inclusa la rispettiva distanza. Inoltre il display comunica le attività imminenti del veicolo, come ad esempio una sosta automatica al semaforo o alla fermata. La strumentazione centrale indica inoltre la presenza sulla carreggiata di veicoli che precedono come pure di eventuali ostacoli, calcolandone la distanza.
L'autobus funziona sia con moderno motore diesel che a trazione a gas od elettrica. Il Mercedes-Benz Future Bus con CityPilot ha effettuato a luglio 2016 il suo primo viaggio in pubblico nei Paesi Bassi, su un tratto della linea BRT (Bus Rapid Transit) più lunga d'Europa che collega l'aeroporto di Amsterdam Schiphol con la città di Haarlem. Il percorso, lungo poco meno di 20 km, per il Mercedes-Benz Future Bus rappresentava una vera sfida: tante curve, varie gallerie e diversi incroci semaforici. Lungo tutto il percorso, il conducente non ha dovuto mai dare gas né azionare il freno; solo in presenza di traffico incrociante ha afferrato il volante, così come prescrivono le norme del codice stradale. Può comunque intervenire in qualsiasi momento e prendere subito il controllo del mezzo in caso di necessità.
Questo autobus risulta leggero, maneggevole e confortevole grazie alla sua architettura esterna e interna e ai diversi materiali utilizzati, dai metalli alle plastiche.

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