Stampa 3D di lampade da esterno, introduzione e sviluppo del concetto
La stampa 3D di lampade da esterno per Viabizzuno ha rappresentato per CRP Technology una sfida interessante, sia dal punto di vista della fattibilità del progetto che dello studio per individuare il materiale più idoneo agli scopi del committente: ottenere un’ottima resa estetica, insieme a ottime performance in termini di robustezza, resistenza all’usura, flessibilità, riduzione di peso.
“Realizzare un pannello con tutti gli apparecchi illuminanti da esterno riprodotti in scala ed in modo fedele”. Questo è stato nel febbraio 2009 il brief di progetto che Mario Nanni, progettista fondatore del marchio Viabizzuno, ha affidato a CRP Technology. I corpi illuminanti per esterno infatti costituiscono un settore in crescita all’interno della gamma prodotti Viabizzuno, ma a causa delle dimensioni risultano difficili da presentare in modo “tridimensionale” in occasione di fiere, eventi e presso i punti vendita.
Nella fase iniziale del progetto Viabizzuno ha coinvolto CRP Technology nello sviluppo dell’idea e nella definizione della giusta riduzione in scala dei modelli, in modo che questa si sposasse con la tecnologia scelta per la produzione del plastico: la stampa 3D professionale. Solo utilizzando la stampa 3D sarebbe stato possibile fabbricare in tempi brevi ben 75 particolari tra loro diversi per forma e dimensioni, senza il bisogno di nessuna attrezzatura.
Tra i primi in europa, CRP Technology offre dal 1996 il servizio di stampa 3D professionale con i suoi materiali compositi Windform.
Per questo progetto è stato utilizzato il materiale RP per eccellenza, il Windform XT dalle caratteristiche tecniche e meccaniche uniche e dalla superficie facilmente lucidabile, in grado di riprodurre dettagli complessi e spessori minimi. Le dimensioni dei prototipi del progetto “ombre” spaziano da spessori minimi di 0,8 mm fino ai 1500 mm di altezza del più grande dei pali da esterno (15 m nella realtà). Relativamente alla finitura delle superfici dopo una iniziale ipotesi di verniciatura dei modellini si è preferito lasciare a vista il colore nero opaco che le fibre di carbonio conferiscono al Windform XT: una scelta che comunica la tecnicità del materiale e che si sposa con lo stile sobrio e minimale di Viabizzuno.
I prototipi sono oggi un vero e proprio strumento di lavoro per architetti e progettisti per supportarli nella loro attività quotidiana, non solo nella creazione di modelli estetici, ma anche per modelli funzionali e prove di assemblaggio. Una volta ricevuti i primi files CAD 3D da Viabizzuno, CRP è stata in grado di realizzare in pochi giorni i primi campioni da utilizzare nel corso di un secondo meeting con lo staff di Viabizzuno.
Superata una prima diffidenza nel maneggiare i piccoli lampioni in scala, Mario Nanni apprezza immediatamente la non comune rigidezza a flessione del materiale Windform XT ed esegue un gesto istintivo: appoggia la base del lampione alla parete e ne osserva l’ombra.
Così è nato il progetto “ombre”: luci di notte, architetture di giorno. Le lampade da esterno Viabizzuno vengono composte in un pannello come sorgenti scultoree di ombre proiettate: sono le loro ombre sotto la luce del sole.
Il progetto
CRP Technology accetta la sfida ed inizia così un vero e proprio “progetto nel progetto”: i modelli in scala 1:10 dovranno essere fissati ad un pannello verticale mobile, e dovranno essere montati e smontati con facilità. Tutti i file 3D vengono processati dall’ Ufficio Tecnico CRP, in particolare i volumi sono svuotati per ridurre il peso dei prototipi ed alla base di ogni pezzo viene predisposta una sede che ospiterà il sistema di aggancio alla parete. I lampioni di lunghezza superiore a 400 mm vengono scomposti in più parti, per rientrare nel volume di costruzione delle macchine di RP, per poi essere ricomposti in modo accurato grazie ad agganci “a baionetta”.
Per svelare la mole e la qualità del lavoro svolto da CRP Technology si spiegano di seguito le problematiche di due modelli in scala tra loro molto diversi: il lampione “lilia” ed il palo denominato “termometro di luce”.
"Lilia" in scala 1:10
Il prototipo in scala 1:10 del lampione “lilia”, lungo oltre 450 mm, ha un diametro di appena 5 mm e alla base integra un foro di diametro 3 mm, destinato ad ospitare un inserto filettato M3.
Prima di procedere alla produzione del particolare si è ritenuto opportuno prevedere attraverso una simulazione ad elementi finiti FEM:
- la reale flessione del modello in scala;
- la massima tensione che avrebbe dovuto sopportare il modello in Windform XT, una volta appeso in modo perpendicolare alla parete
Il modello CAD è stato processato fino ad ottenere una mesh tetraedrica estremamente dettagliata ed a questa sono stati attribuiti i vincoli (che simulano il fissaggio alla parete) e le forze (che riproducono l’effetto della forza di gravità).
Il valore massimo ottenuto dalla simulazione FEM è stato di molto inferiore al carico di rottura del materiale Windorm XT (77,8 Mpa), per cui la verifica statica ha mostrato che il modellino può tranquillamente flettere per effetto del proprio peso, senza spezzarsi.
Il cliente ha inoltre richiesto, come seconda verifica, il calcolo dell’entità della flessione del modellino in scala, per evitare che la resa estetica del modello risultasse penalizzata. Sono stati individuati circa 6 mm di spostamento massimo della figura, considerati tollerabili visti i 452 mm di lunghezza totale del lampione.
"Termometro di luce" in scala 1:10
Il palo denominato “termometro di luce” è una scultura luminosa alta 15 m, realizzata con gusci in resina montati su di un’anima metallica, che ospita oltre ai proiettori un sistema interno a led in grado di colorare il palo stesso, comunicando ai passanti le variazioni climatiche (temperatura, pioggia, vento, ecc.).
Il modello in scala 1:10, pur non ospitando le fonti luminose, avrebbe dovuto rispecchiare il modello reale nelle proporzioni, nei dettagli e nelle divisioni (su piani sghembi tra loro) dei 4 elementi in resina sovrapposti. Date le dimensioni del prototipo in scala (altezza totale 1500 mm) i tecnici di CRP Technology sono intervenuti sui files CAD 3D al fine di:
- scomporre in sotto-parti i moduli di lunghezza superiore a 400 mm;
- svuotare tutti gli elementi per ridurre peso, tempo di costruzione e costo dei prototipi;
- ideare un sistema di aggancio dei 4 moduli principali che fosse rapido e a prova di errore;
- prevedere un’anima interna di sostegno in lega di alluminio sulla quale impilare i moduli, affinché il modello in scala del “termometro di luce” fosse trasportabile a pezzi e durevole nel tempo
Le immagini che seguono mostrano il risultato di questa parte del progetto.
Il modello completo, assemblato e lisciato, è stato fissato ad un piedistallo anziché alla parete, perché risulta molto più grande di tutti gli altri corpi illuminanti da esterno; la struttura interna, le viti di fissaggio integrate alla base e la rigidezza del Windform XT permetterebbero comunque di montarlo a parete senza problemi.
Riepilogo tempistiche per la realizzazione del progetto e la produzione dei prototipi
Dopo una serie di incontri necessari alla definizione del progetto, Viabizzuno ha consegnato a CRP Technology l’elenco aggiornato dei codici da produrre ed i files CAD 3D definitivi alla fine del marzo 2009. In soli 10 gg lavorativi l’Ufficio Tecnico di CRP e il reparto Rapid Prototyping hanno rispettivamente processato i files e realizzato i modelli in scala 1:10. Lo staff di CRP ha inoltre assistito Mario Nanni ed i tecnici di Viabizzuno durante la composizione del plastico avvenuta il giorno 21 aprile.
Presentazione dell'istallazione "ombre"
In occasione del Fuori Salone 2009 il progetto “ombre” è stato presentato all’interno del nuovo show room itinerante “Via…ggiando per costruirsi”, un veicolo altamente tecnologico che Viabizzuno utilizzerà in numerosi eventi culturali in giro per il mondo.
In sintonia con la trasformabilità del padiglione, i corpi illuminanti in scala 1:10 realizzati da CRP Technology sono stati installati su una parete scorrevole e su un pannello a scomparsa, e sono stati illuminati con una luce in grado di generare ombre allungate in diagonale. Steli, pali, volumi e materie come in un bosco; questa visione dei volumi come elementi architettonici e naturali è stata studiata come un’opera urbana compositiva in piccola scala.
Conclusioni e sviluppi futuri
Il progetto nato in collaborazione con Viabizzuno rappresenta un’opera significativa, con la quale CRP Technology ha potuto dimostrare come il know-how sviluppato in un settore ad alta prestazione come il Motorsport, sia in grado di superare le barriere dei diversi campi applicativi.
L’alta qualità dei prototipi prodotti insieme alla rapidità di esecuzione ha indotto Viabizzuno a considerare l’opportunità di duplicare il plastico in scala 1:10 per tutti i punti vendita gestiti direttamente in modo che l’installazione, una volta catturata l’attenzione dell’osservatore, diventi uno vero strumento di lavoro condiviso.