La stampa 3D nella costruzione di imbarcazioni: Cosa può fare un'operazione a turni automatizzata

Uno strato alla volta. L'implementazione della stampa 3D nella costruzione di imbarcazioni sta progredendo allo stesso modo della creazione di un pezzo con la fabbricazione additiva. Inizialmente, si trattava di campioni come parte del processo di sviluppo (prototipazione rapida) o di attrezzature quali BlocchiI processi additivi sono ormai utilizzati ovunque per produrre strutture monolitiche dello scafo. Nel 2019, un progetto universitario sulla costa orientale degli Stati Uniti è riuscito a produrre un motoscafo lungo 7,80 metri utilizzando una stampante 3D a polimeri e materie prime in parte a base biologica come i filamenti di cellulosa. Tuttavia, la console centrale scanalata, che doveva ancora essere fresata dal telaio stampato, pesava 2.260 chilogrammi quando era pronta per essere guidata.

Robot industriale + estrusore = stampa 3D XXL

Nel 2021 Caracol ha realizzato la prima barca a vela stampata in 3D al mondo. Il produttore italiano di stampanti 3D sovradimensionate ha costruito uno scafo di gommone lungo 2,80 metri senza stampo e in un unico pezzo. Un robot industriale a sei assi di Kuka, che ha eseguito percorsi pre-programmati per quaranta ore con un estrusore su un braccio articolato, è stato un elemento chiave. L'applicazione vera e propria dello strato è stata effettuata da un ugello riscaldato da cui è uscito granulato termoplastico fuso (polipropilene riciclato con il 30% di fibre di vetro). "Beluga", il gommone ottenuto dalla stampante 3D, è stato successivamente privato della sua caratteristica superficie scanalata, ma è improbabile che sia più leggero di una costruzione in composito. Caracol non ha fornito dettagli sul peso. Ma per fare un confronto: lo scafo di un motore lungo sei metriche è stato prodotto con una macchina degli italiani con un design simile all'inizio del 2025, pesava 1.200 chilogrammi dopo la stampa.

Con l'avanzare della tecnologia, si stanno facendo strada anche i dispositivi chiusi, così come li conosciamo dalle soluzioni non commerciali. Ma molto più grandi. Con la Power Wasp 45 HDP, il produttore italiano Wasp ha personalizzato una stampante 3D per le esigenze del settore nautico. Dimensioni esterne: 4,7 x 2,5 x 2,6 metri. La particolarità: L'unità estrusore-ugello crea processi di stampa con un angolo di 45 gradi, il che consente di ottenere geometrie complesse e di non dover più utilizzare supporti su larga scala. La stratificazione ripida è inoltre progettata per ridurre al minimo le deformazioni, il consumo di materiale e le sporgenze.

Costruzione di stampi con sistema di stampa 3D

Uno dei primi utilizzatori della Power Wasp 45 HDP è stato il Polimi Sailing Team, che ha ottenuto dalla macchina di stampa 3D da una tonnellata lo stampo negativo per lo scafo di una falena. Il processo ha materializzato quattro parti precise di dimensioni simili, alcune con pareti cave. Grazie alla fabbricazione additiva, il team di velisti del Politecnico di Milano non ha dovuto produrre un modello master. Gli studenti hanno anche ridotto i costi, i tempi di produzione e il consumo di materiali. Nella post-lavorazione, l'uso del filler è stato considerato più sostenibile rispetto alle tecniche di fresatura.

Il Polimi Sailing Team ha vinto il Foiling SuMoth Challenge 2024 con la falena finita chiamata "Febe" - realizzata con fibre di basalto, resina termoplastica Elium e materiale d'anima in PET riciclato. Questa è stata la sesta volta che la competizione ha riguardato falene massimamente sostenibili per il foiling. Il vincitore assoluto viene determinato in tre categorie: Sviluppo, Costruzione e Prova pratica. I prototipi volanti devono dimostrare la loro validità in prove di velocità e gare sul Lago di Garda.

Centro di competenza marittima per la stampa 3D

I sistemi di produzione additiva assistita da robot possono anche occuparsi della costruzione di stampi su larga scala. Dopo tutto, si tratta di alta precisione e, se non si prevedono grandi quantità, di costi più bassi possibili e di alta flessibilità. In Ungheria è stato creato un modello master per lo stampo dello scafo di un motoscafo di 55 piedi della Como Yachts. È stato utilizzato un estrusore della CEAD nei Paesi Bassi, che ha stampato un totale di 44 sezioni da 5.000 kg di PETG riciclato. Queste sono state laminate insieme e fresate con una macchina CNC. I vantaggi: Solo tre persone hanno lavorato al modello originale per dodici settimane, rendendo più facile la produzione dello stampo in vetroresina grazie al peso inferiore rispetto ai blocchi in MDF.

CEAD afferma che è possibile realizzare modelli master composti da sezioni più grandi e che quindi richiedono meno incollaggio. Attualmente sta producendo il ponte di un'imbarcazione di 35 piedi, basato al 50% su stampi stampati in 3D. L'azienda olandese è stata costituita nel 2014 come spin-off della Delft University of Technology, dove i fondatori hanno sviluppato una stampante 3D per i consumatori finali durante i loro studi nel 2010. CEAD ha recentemente aperto un centro di eccellenza per la produzione additiva su larga scala nella stessa sede, con particolare attenzione al settore marittimo. Il Maritime Application Center (MAC) può stampare scafi monolitici fino a una dimensione di 12 x 4 x 2 metri. È prevista anche la costruzione di un impianto di riciclaggio con un grande trituratore per sostenere la ricerca sul riciclaggio di parti stampate e di intere imbarcazioni.