Tecnologia degli stampi adattativi: Costruire senza stampo - meglio e più economico?
Come si costruisce una nave nel miglior modo possibile? Questa domanda è vecchia quasi quanto l'invenzione della piroga. Ma ora c'è un'altra entusiasmante risposta quando si tratta di scafi in composito, compresi quelli realizzati in PRFV o CFRP. Ecco come funziona: le parti in schiuma vengono riscaldate, piegate e attorcigliate su uno stampo mobile in modo da unire le lastre di schiuma per formare la fusoliera.
Incollati insieme in un telaio ausiliario, formano la parte di stampaggio. Gli operai laminano poi alcuni strati di resina e indurente all'interno di questi pannelli, dopodiché la coperta viene posizionata sopra. L'imbarcazione viene quindi girata, si aggiungono resina, vetro, stucco e vernice all'esterno, e lo scafo e la coperta sono finiti. Sembra semplice, perché per questo metodo non è necessario uno stampo costoso. È questo il grande successo della moderna costruzione di barche in vetroresina?
La risposta, come spesso accade, è: dipende. Una breve digressione sulla costruzione di barche di serie: per rendere lo scafo e la coperta molto lisci e lucidi all'esterno, il gelcoat viene applicato in uno stampo tanto liscio quanto piatto. La superficie liscia dello stampo negativo determina la qualità superficiale dello scafo.
Gli stampi convenzionali sono molto costosi per le piccole serie e i pezzi unici
Il gelcoat uniforma le irregolarità del laminato. Ciò significa che la fusoliera può essere ruvida all'interno e liscia all'esterno. Questo metodo di produzione è a prima vista conveniente, in quanto non richiede un'ulteriore ottimizzazione della qualità della superficie della fusoliera dopo lo stampaggio. Il gelcoat è liscio all'esterno grazie allo stampo. Tuttavia, ciò richiede uno stampo molto piatto e preciso. E questi stampi sono costosi da produrre.
Così costoso che un cantiere navale deve chiedersi su quanti scafi probabilmente ripartirà il costo degli stampi per lo scafo e il ponte. Se si calcola un numero troppo basso di unità, la percentuale per nave diventa troppo alta e il prezzo diventa poco attraente sul mercato. Se si assumono più unità di quelle che alla fine vengono vendute, il cantiere paga di più, poiché i costi degli stampi non vengono recuperati. Un compromesso difficile. Questo metodo di costruzione diventa del tutto insensato se viene venduta solo una piccola serie o addirittura una singola nave da questo stampo. Allora la piccola serie o lo scafo unico diventano troppo costosi. In questo caso, la produzione in un unico stampo è esclusa.
"Abbiamo poi costruito pezzi unici o piccole serie su un telaio stampato. Su questo venivano incollate delle strisce di schiuma. Poi si procedeva alla levigatura, alla stuccatura e infine alla laminazione. Ma questo comportava alcuni svantaggi", riferisce Paul Dijkstra. È il proprietario di Dijkstra Composites a Uitwellingerga, in Frisia.
I vantaggi del Tecnologia di stampaggio adattativa
Il suo cantiere navale è specializzato in pezzi unici e piccole serie in composito e sta producendo per la prima volta navi con il nuovo metodo di costruzione. Il principale svantaggio del metodo precedente è che il processo di levigatura e riempimento produce scafi non uniformi. Nessuno è in grado di gestire l'attrezzatura di levigatura con una precisione tale da rendere i lati dello scafo esattamente identici. Inoltre, secondo il capo del cantiere, è assurdo applicare prima la schiuma per poi carteggiarla di nuovo subito dopo, perché si creano molti scarti.
I pannelli in schiuma stampata sono molto più precisi, non ci sono deviazioni dalla forma finale, è necessario meno stucco e meno carteggiatura. È semplicemente più efficiente. "E buttiamo via meno materiale perché lavoriamo direttamente nello stampo finale. Il telaio dello stampo è composto da una quantità di legno nettamente inferiore. Ecco perché non ci sono così tanti rifiuti. Quindi il tutto è anche sostenibile", afferma il capo del cantiere.
E c'è un altro vantaggio: "Un tempo costruivamo su un telaio stampato capovolto. Quando lo scafo era finito, doveva essere prima girato. Oggi funziona al contrario. Il laminato interno, compreso lo schienale e le paratie, viene inserito nei pannelli di schiuma, che vengono incollati. Poi si monta il ponte", spiega l'intraprendente frisone e aggiunge: "L'intera nave è già molto stabile quando viene tornita. Questo garantisce una migliore precisione dimensionale durante la costruzione. Tutto ciò che dobbiamo fare è applicare lo strato esterno di laminato, stuccare e dipingere. Poi lo scafo è finito".
Gli svantaggi della tecnologia
Naturalmente, questo metodo di costruzione presenta anche degli svantaggi. Ad esempio, la produzione di uno scafo di 15 metri può richiedere diversi mesi. Lo scafo e la coperta di un Bavaria 46 vengono laminati in un giorno. Il processo è ovviamente molto più complesso rispetto alla produzione su larga scala. Tuttavia, se si calcolano i costi degli stampi per una piccola serie, il nuovo processo di produzione può ancora essere conveniente. Ed è flessibile: "Naturalmente possiamo discutere e realizzare personalizzazioni con ogni armatore", afferma Dijkstra. Una piattaforma per il verricello più avanti? Nessun problema. Una sovrastruttura della cabina più lunga? È fattibile. Altre aperture dello scafo per una guida alternativa? In qualsiasi momento! Naturalmente, questo non è possibile nella produzione su larga scala. È chiaro che un tempo di realizzazione di diverse settimane è più costoso di uno scafo prodotto in serie e laminato in un giorno. Tuttavia, il nuovo processo è certamente più vantaggioso rispetto al metodo convenzionale di costruzione sopra il telaio dello stampo.
Questa magia è resa possibile da un'azienda chiamata Curveworks. L'azienda olandese dispone di uno stampo flessibile che può essere modificato con l'aiuto di un computer, noto come Adaptive Mould Technology. La schiuma Corecell viene riscaldata a ben 100 gradi Celsius e poi modellata. In questo modo è possibile creare stampi 3D che hanno solo poche limitazioni. Una di queste è rappresentata dai raggi. Devono essere di almeno 250 millimetri, la schiuma non ne può sopportare di meno. Ciò significa che gli stampi cinesi non possono essere piegati. Per inciso, Curveworks produce anche elementi con laminato già applicato all'esterno e all'interno. L'azienda Adapa, ad esempio, che ha costruito il sistema per Curveworks e ha come referenze vari progetti di imbarcazioni e varie soluzioni architettoniche, offre servizi analoghi.
Il nuovo metodo di costruzione rivoluzionerà la cantieristica? Forse. "A partire da una quantità identica di circa cinque esemplari, conviene costruire nello stesso stampo di prima, perché si risparmia sulla levigatura e sul riempimento", dice Dijkstra. Ma se l'individualizzazione è un megatrend della società, come i ricercatori prevedono da decenni, allora il nuovo metodo di produzione è la risposta. Farsi costruire il proprio scafo? Realizzare le vostre preferenze e dimensioni personali? Anche in piccole quantità? Ciò che prima era possibile solo in alluminio o in legno epossidico o in schiuma epossidica utilizzando degli stampi, ora è molto più facile. Su schiuma pre-stampata o addirittura su interi elementi dello scafo, compreso il laminato. Si tratta di una novità che potrebbe stravolgere il mondo dei pezzi unici e delle piccole serie. Anche i professionisti sono sorpresi: "Ha funzionato molto meglio di quanto mi aspettassi", afferma un entusiasta Paul Dijkstra.
"Più preciso, più economico, migliore"
Signor Dijkstra, quali sono i vantaggi del nuovo metodo di costruzione?
Oh, ce ne sono alcuni. In primo luogo, produciamo direttamente lo stampo finale dello scafo e non costruiamo più stampi che poi vengono buttati via, il che significa meno rifiuti. Quindi siamo molto più vicini alla nave finita fin dall'inizio.
E la precisione dello stampo non dipende dalle capacità dei dipendenti, ma dai dati CAD. E sono sempre precisi!
Ci sono altri vantaggi?
Sì, poiché la coperta è già montata al momento della tornitura, tutto rimane in forma durante il processo.
Altrimenti questo è sempre stato un momento critico, perché lo scafo è moscio come la coda di un agnello senza la coperta e lo strongback. Inoltre, la pellicola per il vuoto durante l'iniezione della resina può essere sigillata molto meglio sui pannelli grandi che su uno scafo incollato da strisce di schiuma.
Il processo di produzione è anche più economico?
Sì, rispetto al metodo convenzionale. Non voglio dire che costi la metà, ma si risparmia qualche passaggio.
Il processo è adatto alla produzione su larga scala?
No, non possiamo lavorare con il gelcoat. Per ottenere uno scafo liscio, bisogna stuccare, carteggiare e verniciare. Per uno scafo ci vogliono alcuni mesi, a seconda delle dimensioni. Dallo stampo negativo si fa molto più in fretta. Direi che per una serie di cinque barche vale la pena di usare uno stampo tradizionale.
Avete brevettato il metodo di costruzione?
No. Forse avrei dovuto farlo. Ma sono un costruttore di barche, non tanto un uomo d'affari. I clienti vengono da me perché vogliono una buona barca. Voglio che rimanga tale.
