LFAM robotica per strutture di poppa ad alte prestazioni

Ingegnerizzazione delle funzioni e dei requisiti strutturali delle sezioni di poppa

Le sezioni di poppa sono assiemi strutturali portanti posizionati all’estremità posteriore dello scafo, che costituiscono l’interfaccia tra la struttura primaria dell’imbarcazione e il sistema di propulsione. Nelle configurazioni di motoscafi, integrano aree di montaggio per motori o piedi poppieri, zone di rinforzo per i carichi meccanici, superfici di transizione idrodinamica e aperture funzionali per il drenaggio o il passaggio di impianti. La loro geometria influisce direttamente sulla separazione del flusso, sulla distribuzione della pressione, sull’efficienza propulsiva e sulle caratteristiche della scia, rendendo l’accuratezza dimensionale e la continuità superficiale elementi critici dal punto di vista idrodinamico.

Dal punto di vista ingegneristico, questi componenti devono resistere a carichi statici e dinamici trasmessi dal sistema di propulsione, vibrazioni cicliche, concentrazioni locali di tensione ed esposizione prolungata ad acqua salina, radiazioni UV e variazioni termiche. Rigidità strutturale, resistenza interlaminare (nelle soluzioni in composito), tolleranze geometriche strette e finiture superficiali di grado marino sono requisiti imprescindibili per garantire integrità meccanica, corretta integrazione con lo scafo e durabilità nel lungo periodo in ambienti aggressivi.

Manufacturing convenzionale: processi, complessità e rigidità operative

Tradizionalmente, le sezioni di poppa vengono prodotte tramite processi di stampaggio di compositi basati su stampo, come hand layup o infusione sottovuoto su stampi femmina dedicati. Questo flusso di lavoro richiede la preventiva realizzazione di master e attrezzature, generalmente mediante lavorazione CNC seguita da preparazione manuale della superficie e rivestimento. Tali attrezzature rappresentano un investimento significativo in termini di capitale e comportano tempi di avviamento prolungati prima dell’inizio della produzione dei componenti.

Il processo è intrinsecamente labor-intensive e sequenziale, con flessibilità limitata per aggiornamenti progettuali una volta completati gli stampi. Qualsiasi modifica geometrica richiede la rilavorazione o la sostituzione completa dell’attrezzatura. Inoltre, operazioni di rifilatura, preparazione dello stampo e finitura contribuiscono a sprechi di materiale e all’aumento dei tempi ciclo. Questi vincoli diventano particolarmente critici in scenari di produzione a medio lotto o personalizzata, dove l’ammortamento degli stampi e la rigidità del processo incidono negativamente su efficienza dei costi e reattività produttiva.

Ottimizzazione del processo tramite LFAM robotica

Per superare i limiti strutturali ed economici della produzione di compositi basata su stampo, Caracol ha realizzato le sezioni di poppa sfruttando la propria piattaforma robotica LFAM per la produzione in composito, Heron AM. Questo approccio ha consentito la produzione diretta del componente in composito termoplastico rinforzato con fibra di vetro, eliminando la necessità di attrezzature dedicate e svincolando la produzione dalla realizzazione degli stampi.

La LFAM è stata scelta per l’elevato tasso di deposizione del materiale, la stabilità del processo e il controllo robotico multi-asse, che permettono la fabbricazione di grandi componenti strutturali con geometria del cordone controllata e accuratezza dimensionale ripetibile. La strategia additiva consente una produzione near-net-shape, riducendo le fasi intermedie e minimizzando l’eccesso di materiale tipico dei metodi sottrattivi o basati su stampo. L’adozione di ASA rinforzato con il 20% di fibra di vetro ha garantito un adeguato rapporto rigidità/peso, stabilità termica e resistenza ambientale compatibili con le condizioni operative marine.

Dati tecnici

• Sistema: Heron 300 – estrusore HV
• Diametro ugello: 3 mm
• Materiale: ASA + 20% GF
• Tempo di stampa: 14 h
• Peso: 9,5 kg
• Dimensioni: 780 × 270 × 610 mm

Successivamente alla fase additiva, i componenti sono stati sottoposti a rimozione dei supporti e lavorazioni meccaniche di precisione sulle interfacce funzionali. È stato quindi applicato un ciclo controllato di finitura nautica, comprendente carteggiatura progressiva, correzione superficiale a base vinilestere e rivestimento finale con gelcoat oppure primer e verniciatura epossidica, al fine di soddisfare gli standard di protezione strutturale e qualità superficiale richiesti nel settore nautico.

Ottimizzazione dei parametri produttivi e incremento delle performance

L’integrazione di Heron AM nel flusso produttivo ha generato miglioramenti misurabili nei principali parametri manifatturieri. Eliminando la produzione degli stampi e riducendo in modo significativo le operazioni manuali di laminazione del composito, il processo ha ridotto le attività a non valore aggiunto e compresso la timeline complessiva di produzione.

Principali benefici:

• Riduzione degli scarti fino al 30%
• Riduzione del lead time fino al 60%
• Riduzione dei costi fino al 60%

Questi risultati derivano dall’ottimizzazione della deposizione del materiale, dall’eliminazione delle attrezzature dedicate, dalla riduzione del lavoro manuale e da un ciclo produttivo controllato di 14 ore. La LFAM si sta affermando sempre più come tecnologia industriale scalabile, in grado di risolvere sfide manifatturiere reali, combinando affidabilità strutturale, libertà geometrica e ripetibilità di processo all’interno di un flusso di lavoro completamente digitale, adatto ad ambienti produttivi ad alta complessità.

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