di Alberto Mariotti - 18 June 2018

La prima barca stampata in 3D

Una barca stampata in 3D parteciperà alla Mini Transat 2019. L’idea “folle” viene da una giovane società di Palermo che ha fatto passi da gigante in un settore tecnologico ricco di sbocchi, non solo nella nautica
Francesco Belvisi e Daniele Cevola della società Ocore. Tra di loro una tavola da surf stampata in 3D. In alto, il Mini 6.50 che parteciperà alla Mini Transat del 2019. Sarà la prima barca al mondo stampata in 3D

La stampa in 3D arriva nella nautica grazie a Ocore, società di recente costituzione guidata da tre giovani e intraprendenti siciliani: Daniele Cevola, Francesco Belvisi e Mariga Perlongo. Cevola e Belvisi, già impegnati nella progettazione di barche con il cantiere Livrea Yacht, da quattro anni lavorano intorno a un’idea “folle”: costruire la prima barca al mondo stampata in 3D e la prima del genere a partecipare a una regata oceanica, la Mini Transat del 2019.

La stampa 3D cosa è

​Con stampa 3D si intende la realizzazione di oggetti tridimensionali con una “produzione additiva” (additive manufacturing in inglese). Si parte da un modello digitale, realizzato con software di progettazione tridimensionale, che è realizzato strato dopo strato con una stampante 3D che deposita piccole quantità di materiale plastico fuso che poi indurisce consolidandosi nell’oggetto voluto. Fino a oggi questa tecnologia era limitata a piccoli oggetti, usati soprattutto in campo medico, grazie all’impegno di Ocore si potranno realizzare oggetti più grandi e componenti funzionanti, e non solo nel settore nautico.

Ma come si è arrivati a questo progetto e come funziona in dettaglio?

Abbiamo intervistato Daniele Cevola (a destra nella foto ) che entra nei dettagli di una tecnologia che, nella sua visione, cambierà per sempre il modo di progettare e costruire un’imbarcazione. «Tutto nasce con Livrea 26, un daysailer di 26 piedi ispirato alla tradizionale lancia pantesca (tipica imbarcazione dell’isola di Pantelleria). Il concept venne presentato nel 2014 al Miami Boat Show e integrava già alcuni componenti realizzati con la tecnologia dell’additive manufacturing. In un primo momento abbiamo realizzato alcuni componenti in 3D con il processo SLS, ovvero la sinterizzazione di polveri caricate al carbonio (un raggio laser fonde il materiale polveroso che solidificando crea livello per livello l’oggetto progettato, n.d.r.) che permettevano di integrare al meglio le attrezzature di coperta e generare soluzioni inedite ed efficienti.

La barca è stata un successo e quindi abbiamo iniziato a lavorare intorno all’idea di allargare la tecnologia 3D a tutta l’imbarcazione, dallo scafo al ponte di coperta, dal timone alla lama di deriva e altri componenti. La volontà di cercare prestazioni elevate ci ha spinto a sviluppare i nostri strumenti e ricercare dei materiali che ci permettessero di fare un ulteriore passo in avanti: stampare una barca a vela in 3D, capace di competere in una regata oceanica.

È bene chiarire subito che noi stamperemo l’anima del sandwich con cui si costruiranno scafo e coperta; infatti, mentre la costruzione tradizionale richiede uno stampo sul quale spruzzare il distaccante, il gelcoat, depositare le pelli di materiale composito, l’anima di PVC quadrettato, ulteriori pelli di materiale composito e finalmente chiudere tutto nel sacco a vuoto, con la tecnologia di Ocore stamperemo direttamente una struttura rigida che andremo ulteriormente a irrigidire con pelli e nervature in carbonio. Inoltre, contrariamente a quanto accade su una barca costruita tradizionalmente in sandwich, con la stampa 3D è possibile variare la densità con cui viene depositato il materiale a seconda della zona: dove servono i rinforzi ci sarà una densità maggiore, dove invece non ci sono sollecitazioni sarà minore, a tutto vantaggio del peso complessivo del prodotto. L‘unico limite che abbiamo oggi sono le dimensioni, possiamo stampare un parallelepipedo di una larghezza di 3 metri per un’altezza di 1,80 e una profondità di poco inferiore ai 3 metri: il Mini 6.50 sarà quindi stampato in quattro pezzi.

Cambiare il paradigma di progettazione

Il robot antropomorfo al lavoro sui timoni del Mini 6.50.

La prima operazione che abbiamo dovuto affrontare per passare da un piccolo oggetto a uno di grandi dimensioni è stata di cambiare il paradigma di progettazione, il materiale stampato deve infatti essere depositato seguendo un’ottimizzazione topologica che richiede lunghe analisi CFD (Computational Fluid Dynamics) e soprattutto FEM (Finit Element Method) e per farlo abbiamo dovuto brevettare una nostra strategia di deposizione del materiale, ovvero un algoritmo in grado di ottimizzare e trasformare i risultati delle analisi fatte sul progetto dell’imbarcazione in strutture organiche che seguono la logica dell’algoritmo frattale. In natura sono presenti molte strutture che presentano geometrie frattali e sono strutturalmente molto efficienti, questo tipo di geometrie permette di realizzare strutture molto complesse con una quantità di informazioni minime, ovvero replicando geometrie di base su scale e posizioni differenti. In pratica replichiamo quello che normalmente succede in natura con le ossa, che sono cavità con ramificazioni fitte in alcune zone e diradate in altre.

Abbiamo anche dovuto realizzare il prototipo di una stampante 3D capace di creare oggetti così grandi, sul mercato non esisteva ancora nulla del genere. Per fare tutto ciò abbiamo iniziato a stringere accordi con importanti multinazionali in grado di supportare il nostro progetto, parlo di aziende come Lehvoss Group, Autodesk e Kuka Robotic e tutto questo si è trasformato per alcuni in un progetto di sponsorizzazioni tecniche e supporto materiale con la fornitura di software, macchinari e materiali per raggiungere l’obiettivo della prima barca al mondo stampata in 3D. Altri invece, come Lehvoss Group, hanno accolto anche la sfida della competizione sponsorizzando l’attività sportiva.

Un altro aspetto al quale il mondo della nautica è interessato è la possibilità di realizzare con la nostra tecnologia stampi in materiale termoplastico. Infatti, alla fine del ciclo di vita uno stampo del genere non sarà più un costo per il cantiere, ma un valore: oltre il 90 per cento della plastica con cui è costruito può essere riutilizzata per un altro processo produttivo, sicuramente meno nobile, e non ci sarebbero più tutti quei piazzali ingombri di vecchi stampi inutilizzati e costosi da smaltire.

L'impiego di tecnologia

L’oggetto stampato in fase di costruzione.

Per creare uno stampo termoplastico serve molto meno tempo di quanto ne serva per assemblare uno stampo tradizionale, ma questo non vuol dire che sia più economico, dietro c’è molta tecnologia che permette di realizzare una barca più leggera e performante. Tra le altre innovazioni c’è la possibilità di stampare senza utilizzare un ambiente riscaldato, mentre chi stampa materiali simili al nostro ha bisogno di calore per mantenere in temperatura il materiale.

Grazie ai nostri partner tedeschi di Lehvoss Group siamo riusciti a ottenere una formulazione del materiale che ci dà la possibilità di stampare a temperatura ambiente. Questo sarà per noi un importante caso di studio, vogliamo dimostrare che la tecnologia è buona e i tempi maturi per costruire grandi componenti funzionanti in 3D e non solo i classici piccoli oggetti a cui eravamo abituati. Il percorso svolto fino a oggi ci è valso il Premio Nazionale per l’Innovazione 2017 e l’aspetto interessante che tutto nasce dall’esigenza di trasformare l’industria nautica, ferma e arretrata a 50 anni fa in qualcosa che possa trainare anche altri importanti settori industriali come automotive, aerospace, oil&gas, green energy. Settori industriali in cui l’additive manufacturing è già presente ma con prototipi e maquette: oggi si cercano invece anche prodotti funzionanti da usare con prestazioni elevate».

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