60% del Peso Totale
1.7 La Prototipazione: processo CAD-CAM
1.7.1 Il Procedimento
Avvalendoci dell’aiuto dell’Ing. Leonardo Orazi, grande esperto di tecnologie CAD-CAM, siamo riusciti ad ottenere, dopo parecchie ore passate a lavorare all’interno del laboratorio di design di Bertinoro, un piccolo prototipo, in poliuretano, della vettura da noi progettata.
Il procedimento che si segue per raggiungere un simile obiettivo contempla sostanzialmente tre fasi: 1. preparazione dell’hardware: è importante avere a disposizione una work-station costituita da due
personal computer ed una fresatrice verticale, comandata da uno dei due pc;
2. preparazione dei software di gestione: nel personal computer non collegato alla fresatrice, è installato Cimatron, un software adatto alle applicazioni CAM; nell’altro, invece, si utilizza un’applicazione ISO che, una volta importati i dati dal primo, gestisce direttamente la macchina utensile;
3. lavorazione alla macchina utensile (fresatrice verticale): la fresatrice lavora il pezzo con un sistema di movimentazione lungo i tre assi x, y, z.
1.7.2 Le Fasi del Lavoro
Dopo aver sistemato tutti i componenti della work-station, abbiamo importato in Cimatron, software adatto alle applicazioni CAM, la geometria del nostro City Bumper; dopodichè abbiamo inserito i dati relativi al grezzo ed alla lavorazione da eseguire su di esso.
Il programma ha così creato il percorso per l’utensile, comprendendo automaticamente quali volumi di poliuretano erano da asportare e quali no.
Figura 58. Leonardo Frizziero e l'Ing. Leonardo Orazi al lavoro nel laboratorio di design di Bertinoro
Una volta sistemata la procedura di lavorazione con Cimatron, è stato necessario trasferire i dati in un altro pc, atto alla gestione della fresatrice.
Figura 59. I percorsi di lavorazione dell'utensile creati da Cimatron
A questo punto la fresatrice ha cominciato il suo lavoro di asportazione del truciolo, finchè il modellino non è stato completato.
Importante, infine, è ricordare che abbiamo avuto bisogno di due frese diverse: 9 la prima standard, utile per la sgrossatura e per la prima rettifica; 9 la seconda a testa sferica, per la seconda rettifica.
Figura 60. Momenti di lavoro alla work-station
Figura 61. Lavorazione alla macchina utensile
1.8 Conclusioni
Gli obiettivi del presente capitolo, già indicati nell’introduzione, possono essere elencati qui di seguito: 9 acquisizione di una metodologia di design;
9 analisi degli stili predominanti sul mercato automobilistico di ieri e di oggi; 9 proposte di varie soluzioni estetiche del City Bumper secondo gli stili più in voga;
9 scelta di uno dei modelli proposti in base al minor peso delle strutture di protezione ed, allo stesso tempo, del maggior volume d’aria in esse contenute;
9 analisi dei costi del “sistema autovettura” in generale;
9 ottimizzazioni delle varie versioni di City Bumper in base a tale analisi; 9 valutazione del prezzo di vendita delle vetture presentate;
9 confronto tra i nostri prezzi e quello medio dei quadricicli proposti dalla concorrenza; 9 ottenimento di un prezzo di vendita più basso del prezzo medio delle vetture concorrenti; 9 definizione dell’estetica finale del veicolo ottimizzato;
9 esecuzione di un rendering; 9 realizzazione di un prototipo.
Per quel che riguarda la metodologia di design, per realizzare il nostro City Bumper ci siamo ispirati a quella utilizzata nelle principali aziende del settore, quali Pininfarina ad esempio: tale metodologia è stata descritta in maniera piuttosto dettagliata nel Capitolo 8.
Il primo punto della stessa riguardava una piccola analisi del mercato, orientata ad individuare le forme più in voga al momento: pur essendo innumerevoli le mode attuali, siamo riusciti a identificare nello stile Retrò (vedi Volkswagen New Beetle, BMW Mini, Chrysler Pt Cruiser, ecc.), nello stile New Edge (vedi Ford Ka e Focus, Mazda, Peugeot 307, ecc.) e nello stile Avveniristico (vedi Fiat Multipla, Renault Avantime e Vel Satis, ecc.) i riferimenti principali per i designer internazionali. Così abbiamo realizzato tre modelli, tramite schizzi a matita e proiezioni ortogonali, che potessero ispirarsi ai suddetti stili. Poi, non potendo limitare la nostra scelta in base ad un semplice gusto estetico, abbiamo definito due criteri di selezione: il primo consistente sia nel riconoscimento della geometria contenente la più elevata quantità d’aria nelle zone di protezione (in riferimento al brevetto su cui si basa il City Bumper); sia della zona meno pesante.
Il secondo, invece, si è proposto di calcolare, dopo un’attenta analisi dei costi dell’autovettura, il prezzo finale dei modelli esaminati.
Dopo una prima serie di conti, abbiamo ottenuto i seguenti risultati: Modello Retrò:
9 Capacità Massima Totale: secondo (1280,6 litri);
9 Capacità Specifica: primo nella zona laterale (0.03038 litri/cm^2), mentre terzo nelle altre due (0.04250 litri/cm^2 davanti e 0.03526 litri/cm^2 dietro);
9 Peso Zone di Protezione: secondo (27 kp); 9 Prezzo Finale: terzo (più di 14000 Euro)
9 Non è competitivo: carente nella sicurezza e nei costi. Modello New Edge:
9 Capacità Massima Totale: primo (1513,2 litri);
9 Capacità Specifica: primo nelle zone anteriore e posteriore (0.04669 litri/cm^2), secondo lateralmente (0.02593 litri/cm^2);
9 Piuttosto competitivo: ottime prestazioni in ambito di sicurezza (massimi volumi) nel prezzo finale.
Modello Avveniristico:
9 Capacità Massima Totale: terzo (1241 litri);
9 Capacità Specifica: secondo nelle zone anteriore e posteriore (0.04299 litri/cm^2), terzo lateralmente (0.02528 litri/cm^2);
9 Peso Zone di Protezione: primo (26 kp); 9 Prezzo Finale: primo (circa 9000 Euro);
9 Molto competitivo: prezzo molto basso, nettamente sotto la concorrenza.
L’ottimizzazione dei costi l’abbiamo fatto per quel che riguarda il modello New Edge, in quanto sia esteticamente che tecnicamente ci è sembrato molto valido; tuttavia, anche ottimizzandolo con la realizzazione di pannelli simmetrici e la eliminazione del tetto, non siamo riusciti ad ottenere un prezzo inferiore ai 10000.
Così ci siamo occupati esclusivamente del modello Avveniristico, apportando le seguenti modifiche (estetiche e meccaniche):
9 sostituzione del parabrezza con due curvature con uno più economico ad una singola curvatura; 9 realizzazione di un paraurti identico sia per il frontale che per il posteriore;
9 diminuzione delle dimensioni dei vetri;
9 sostituzione degli sportelli con metrature ampie e pannelli ben sagomati con altri sportelli più semplici esteticamente (in seguito si è pensato addirittura di eliminare gli sportelli stessi);
9 sostituzione dei fari ideati inizialmente, di geometria molto complicata, con fari molto più semplici e commerciali;
9 eventuale integrazione degli specchietti nei montanti anteriori;
9 eliminazione del differenziale con successiva sostituzione dello stesso con un gruppo “corona- cinghia dentata-pignone”;
9 eliminazione della cremagliera dallo sterzo con sostituzione della stessa con sistema sterzante a presa diretta, come quello dei go-kart.
Grazie a tutti questi interventi abbiamo raggiunto un eccellente risultato: avere un quadriciclo con un prezzo di vendita di circa 8000 Euro, ben 2500 Euro in meno del prezzo medio della concorrenza.
Dopo le due analisi descritte sopra, abbiamo continuato il progetto con i disegni CAD; tali disegni sono stati realizzati per tutti e tre i modellini, anche se con software differenti.
Per quel che riguarda il modello Retrò, il modello al CAD è stato realizzato per capire se il software che stavamo usando (AutoCad) fosse adatto. Purtroppo così non è stato, poichè con AutoCad i risultati sono stati pessimi, poichè tale programma non lavora con le superfici, ma con i volumi.
Così siamo passati a 3DS Max, che invece si è dimostrato più che idoneo alle ad applicazioni come la nostra. Con esso abbiamo disegnato sia il modello New Edge iniziale che i modelli Avveniristici, a partire da quello originario fino a quelli ottimizzati. Questo perché abbiamo voluto portare avanti tutte le soluzioni che presentavano un prezzo concorrenziale e quindi vedere quale effetto facessero in tre dimensioni.
Infine abbiamo realizzato un rendering (ambientazione della nostra auto) ed un modellino in poliuretano della nostra vettura, grazie all’utilizzo della tecnologia CAD-CAM . Queste ultime due fasi del lavoro si sono rese necessarie per renderci conto meglio della tridimensionalità del City Bumper .