Gli scenari dell’innovazione. Tecnologie 3D: dalle lampade alle ottiche

 

(Courtesy: .exnovo)
(courtesy: .exnovo)

Il futuro è affidato alle stampanti 3D: le nuove tecnologie della prototipazione rapida e le stesse tecniche additive accentuano la crescita di un fenomeno che ha finito per condizionare tutti i settori su scala globale. Dal singolo oggetto di design, sia esso un accessorio o un elemento di arredo, al mondo del lighting, nella sia accezione più ampia, fino ad arrivare all’edilizia.

Che il 3D non fosse una moda passeggera, destinata a vivere soltanto lo spazio di un mattino, lo si era capito da tempo: in fondo a pensarci bene si tratta della naturale evoluzione degli stessi procedimenti usati un tempo nella grande industria per la prefabbricazione di parti e componenti di prodotti, per poi essere assemblati manualmente. Tanti fattori hanno incrementato la diffusione di stampanti di tipo professionale. Innanzitutto l’aspetto economico, il più importante.

La crisi occidentale del modello industriale, basato su grossi fatturati, ha imposto una revisione dell’intero ciclo produttivo. Il bisogno di tirature limitate, il più delle volte su richiesta del cliente – come nel caso della lampada MyLux3D o delle sperimentazioni progettuali di Formaliz3d – e il contenimento dei costi di produzione hanno favorito la nascita di FabLab di varie dimensioni e importanza. Anche in questo caso si è in presenza di un fenomeno in costante ascesa tanto da immaginare, tra qualche anno, un piccolo FabLab all’interno del proprio studio di progettazione.

Tutti i designer come “maker” in grado di autoprodurre progetti e idee più meno innovative in una specie di grande mercato artigianale? L’interrogativo è d’obbligo e la risposta non è così scontata come sembrerebbe.

A fare la differenza tra un prodotto fatto in casa e uno realizzato in aziende specializzate resta comunque il fattore qualità: qualità che significa affidabilità, sicurezza di utilizzo, efficienza delle prestazioni e garanzie per il consumatore. Se i metodi produttivi cambiano, gli standard qualitativi restano, invece, invariati; anzi, diverranno più competitivi e selettivi, regolati da nuove norme in materia. Anche questa, del resto, è la dura legge del mercato.

(Elviro di Meo, architetto)

PRODUCT DESIGN

.exnovo. Lo sviluppo della lampada “BIG Louie”

 Il designer David Nosanchuk )
Il designer David Nosanchuk )

La lampada a sospensione “BIG Louie”, firmata dal designer David Nosanchuk per .exnovo – il giovane brand italiano, in primo piano nella realizzazione di illuminazione decorativa con tecnologie additive – è una celebrazione di innovazione, design e non solo.

Quell’eterogeneo e intrigante insieme di linee e punti riprende, infatti, il dettaglio di un palazzo newyorkese progettato, sul finire del XIX secolo, da Louis Sullivan, uno dei padri fondatori della moderna architettura americana.

La lampada “BIG Louie” (courtesy photo: .exnovo)
La lampada “BIG Louie” (courtesy photo: .exnovo)

A partire dalla scansione tridimensionale dell’edificio, Nosanchuk ha esplorato l’idea di catturare un artefatto di design tridimensionale – il capitello del Bayard-Condict Building – e trasformarlo, con il supporto del team .exnovo, in un apparecchio di illuminazione.

La scultura luminosa, interamente realizzata a Trento – sede dell’azienda -, rappresenta al meglio l’esaltazione della complessità della forma e della creatività più ardita, che soltanto la tecnologia di stampa 3D permette di raggiungere.

Una delle fasi di sviluppo (courtesy photo: .exnovo)
Una delle fasi di sviluppo (courtesy photo: .exnovo)

BIG Louie, dotata di un reticolo composto da 12 LED, invisibile dall’esterno, è prodotta con la tecnologia di SLS sinterizzazione laser selettiva ed è in nylon – poliammide Pa12 -, rifinita da artigiani specializzati operanti all’interno dell’azienda.

TECNOLOGIA

Skorpion Engineering. Stampa 3D & lighting per l’automotive

A beneficiare delle tecnologie additive e delle nuove tecniche di modellazione è anche il lighting design applicato al settore automobilistico. Sono sempre di più le case produttrici, con il loro centro stile, a puntare l’attenzione sui dettagli luminosi di veri e propri gioielli della strada.

Un esempio è la “super car” elettrica Mole Valentino: una one-off su base Tesla (modello S P90D), personalizzata da Umberto Palermo per UP Design, e presentata lo scorso giugno al Salone dell’Auto Parco Valentino di Torino.

Progetto Tesla-Valentino. Una delle fasi di modellazione (courtesy photo: Skorpion Engineering)
Progetto Tesla-Valentino. Una delle fasi di modellazione (courtesy photo: Skorpion Engineering)
La scatola faro del progetto Tesla Valentino (courtesy photo: Skorpion Engineering)
La scatola faro del progetto Tesla Valentino (courtesy photo: Skorpion Engineering)

I fanali, realizzati da Skorpion Engineering, sono prodotti in stereolitografia trasparente, con l’uso di un materiale resistente alle alte temperature, e pertanto molto performante sia dal punto di vista estetico sia funzionale.

I fari posteriori sono dotati di chip a LED SMD ASMT-JR10-ARS01, mentre gli elementi DRL anteriori utilizzano il chip LED SMD ASMT-JW33-NUV01.

Ogni tecnologia di stampa 3D, proprio per le sue caratteristiche, viene utilizzata per uno scopo ben preciso. È il caso del faro posteriore di un’altra auto, una Bentley disegnata da Zagato: un bolide di lusso in edizione limitata – soltanto nove esemplari – per il quale non è stata richiesta la produzione in serie, ma la realizzazione dei singoli fanali attraverso l’utilizzo combinato di varie tecnologie.

Progetto Bentley. La scatola faro è stata prodotta con tecnologia FDM (courtesy photo: Skorpion Engineering) )
Progetto Bentley. La scatola faro è stata prodotta con tecnologia FDM (courtesy photo: Skorpion Engineering) )

In particolare, la scatola faro è stata prodotta in FDM; la cornice in stereolitografia; la lente tramite stampo al silicone; mentre le singole lamelle mediante taglio laser di plexiglass, con l’applicazione di oltre 100 LED, dotati di una potenza di circa 20W.

TECNOLOGIA

Energy Group. Stampa 3D per ottica e illuminotecnica

Forte di oltre vent’anni di esperienza nel mondo della progettazione 3D e poco più di un decennio nella stampa 3D professionale, Energy Group è Platinum Partner Stratasys: azienda conosciuta a livello internazionale, specializzata nella produzione di stampanti 3D.

Queste macchine offrono due tipi di tecnologia di stampa: quella FDM (Fused Deposition Modeling), che utilizza termoplastiche industriali adatte sia per la realizzazione di prototipi funzionali sia per la formazione di parti di produzione, e l’altra, che si chiama PolyJet, che utilizza fotopolimeri liquidi per la messa a punto di prototipi realistici che simulano perfettamente il prodotto finito, con la possibilità di riprodurre sfumature di colore e texture, usando materiali rigidi o gommosi, trasparenti oppure opachi, anche combinati tra loro.

Un prototipo di ottica realizzata in FDM (courtesy photo: Energy Group)
Un prototipo di ottica realizzata in FDM (courtesy photo: Energy Group)
 Stampa 3D dei gruppi ottici e prototipo delle lenti e prodotto finito (courtesy photo: Shimada Precision))
Stampa 3D dei gruppi ottici e prototipo delle lenti e prodotto finito (courtesy photo: Shimada Precision)

Shimada Precision, brand giapponese produttore di resine plastiche trasparenti per ottica e illuminotecnica, si affida proprio a una stampante 3D Stratasys PolyJet per sviluppare più rapidamente i propri prodotti e rispondere velocemente alle richieste di soluzioni custom della sua clientela.

PRODUCT DESIGN

Design for Craft. Maker per la luce

 I progettisti di Design for Craft (courtesy photo: DfC)
I progettisti di Design for Craft (courtesy photo: DfC)

Un laboratorio di progettazione e produzione per l’artigianato tecnologico, nato nel 2012 dall’incontro tra il designer Emilio Antinori e l’architetto Carlo De Mattia, a cui si aggiunge, qualche mese più tardi, il designer-maker Vincenzo Franchino.

È questo Design for Craft (DfC), impegnato su due ambiti specifici. Se da un lato opera in campo industriale e artigianale, arrivando alle produzioni personali a tiratura limitata, dall’altro sviluppa prodotti innovativi per la manifattura digitale, come gli Stick Filament.

Punta di diamante del percorso progettuale è “MyLux3D”: la lampada, fortemente personalizzata, la cui forma è generata dal profilo del proprio volto, come se si trattasse di un normale ritratto.

Schizzo di progetto per la lampada “MyLux3D” (courtesy: Design for Craft)
Schizzo di progetto per la lampada “MyLux3D” (courtesy: Design for Craft)

Realizzata in plastica riciclata (PET) e solo su richiesta, risponde a tre requisiti fondamentali: minore impatto ambientale, minor capitale conservato in magazzino, minor rischio imprenditoriale.

L’innovazione di cui MyLux3D è testimone non è prettamente tecnologica quanto di processo, fornendo, di fatto, un’offerta che la produzione industriale tout court non potrebbe sostenere.

Il prodotto nasce da un disegno tridimensionale che inizia dalla foto fornita dalla persona, da cui viene estratta la polilinea della silhouette.

Quest’ultima è usata per generare il modello, realizzato on demand in versioni e colori diversi, attraverso un lavoro di manifattura digitale additiva FDM (stampa 3D a filamento fuso), per dare forma al diffusore del corpo illuminante. Il resto della componentistica è standard e rispetta le normative vigenti in materia di sicurezza.

PRODUCT DESIGN

Formaliz3d. FORME EFFICACI CON LE TECNOLOGIE 3D

 I designer Simone Colombo e Matteo Meraldi (courtesy: Formaliz3d)
I designer Simone Colombo e Matteo Meraldi (courtesy: Formaliz3d)

Nata con l’obiettivo di realizzare lampade e oggetti in serie limitata, avvalendosi di processi produttivi virtuosi come la stampa 3D, uniti a metodi di lavorazione artigianale, Formaliz3d è la divisione design della Roberto Cremonesi.Co Srl.

Il team, mantenendo alto il valore del Made in Italy, ha creato la serie “Rumbles”, sfruttando tutte le potenzialità della prototipazione rapida.

Il nome deriva dalla geometria presente sui paralumi: una successione di rombi che avvolgono, in maniera continua e omogenea, la sorgente luminosa. La collezione, realizzata attraverso stampanti con tecnologia FDM a filamento di ABS, è caratterizzata da una potente semplicità, da forme morbide e sinuose che abbracciano il diffusore, mentre le forature permettono di apprezzarne i dettagli estetici.

Nel 2014 il team di Formaliz3d raccoglie la sfida offerta dal mercato: dare una forma, fatta su misura, ai bulbi prodotti da Plumen, brand inglese produttore di lampadine di design: la lampada “Kayan” è l’ultima evoluzione della sperimentazione avviata, servendosi ancora una volta delle tecnologie additive.

 La lampada “Kayan” realizzata con tecnologia additiva (courtesy: Formaliz3d)
La lampada “Kayan” realizzata con tecnologia additiva (courtesy: Formaliz3d)

I lati leggeri e pendenti di Kayan inseguono la struttura organica dei bulbi, integrandone le sagome curve. Le lampadine che vengono usata nella Kayan sono di tre tipi, e sono tutte con filettatura E27: Plumen 001 Original – lampadina a fluorescenza da 15 W; Plumen 001 Baby – lampadina a fluorescenza da 9 W; Plumen 002 Original – lampadina a LED da 4 W dimmerabile.

Una delle fasi di lavorazione della lampada con tecnologia FDM (courtesy: Formaliz3d)
Una delle fasi di lavorazione della lampada con tecnologia FDM (courtesy: Formaliz3d)

La microforatura del corpo illuminante permette di godere appieno della silhouette unica dei bulbi, senza che questi perdano la loro luminosità.

Le piccole aperture consentono alla luce di creare ombre intricate e regalare all’ambente in cui è posizionata la lampada un’atmosfera unica e affascinante.

TECNOLOGIA

Sharebot. Dal concept alla lampada

Il team Sharebot al completo)
Il team Sharebot al completo)

“Kleemotion” sono le lampade progettate da Daniele Fumagalli e Lorenzo Ronzoni, designer nonché collaboratori di Sharebot, azienda specializzata nello sviluppo di stampanti 3D ad alta precisione e semplicità d’utilizzo.

Le lampade sono state prodotte con le macchine Sharebot 42 e Sharebot Next Generation: si tratta di stampanti a filamento, perché si basano sulla tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication), che utilizza un filamento termoplastico per realizzare oggetti resistenti.

La stampante 3D con tecnologia FFF Sharebot 42 (courtesy: Sharebot)
La stampante 3D con tecnologia FFF Sharebot 42 (courtesy: Sharebot)

Il filamento viene inserito all’interno di un estrusore; qui tramite resistenza, viene scaldato e portato a una temperatura tale da passare dallo stato solido a uno amorfo, in grado di poter essere depositato su un piatto di stampa.

Questo procedimento è ripetuto strato dopo strato – definito layer -, fino a formare un oggetto tridimensionale.

Per realizzare un buon prodotto con l’ausilio delle stampanti 3D – come nel caso delle lampade “Kleemotion” – è fondamentale la fase di progettazione, che avviene attraverso un qualsiasi programma di modellazione.

La lampada “Kleemotion” (courtesy: Sharebot)
La lampada “Kleemotion” (courtesy: Sharebot)

I più comuni sono Rhinoceros, CAD3D, SketchUP, Tinkercad. Si genera, in questo modo, un file salvato in .stl, cioè nel formato compatibile con il processo di stampa.

Il file convertito, tramite il software slicer, in formato .gcode, trasforma l’oggetto modellato al computer in un insieme di coordinate e parametri di stampa.

Una volta caricato sulla stampante, tramite USB key, SD card, cavo USB o rete LAN, si avvia la costruzione definitiva del prodotto.

TECNOLOGIA

Khatod Optoelectronic. 3D per la prototipazione virtuale delle ottiche

Oltre trent’anni di esperienza hanno consentito a Khatod di acquisire nuove tecnologie, rendendo l’azienda uno dei principali fornitori di lenti e sistemi ottici per i migliori brand internazionali, offrendo la gamma più completa di soluzioni ottiche per le diverse applicazioni nel LED Lighting, da Street Light a quelle Outdoor e Indoor.

Tutte le fasi di realizzazione si svolgono in sede: dall’idea fino all’immissione sul mercato, realizzando un ciclo di produzione completo. Per l’Optical Design, Khatod si avvale di un’ingegneria altamente specializzata e software 3D adatti alla prototipazione virtuale e al ray tracing: LightTools, ZEMAX- OpticStudio, ASAP.

L’azienda è dotata di una dark room, da seicento metri quadrati, con fotogoniometro hi-tech, per misurazioni, test e sperimentazioni.

 Khatod. Immagine dell’area di produzione (courtesy: Khatod Optoelectronic)
Khatod. Immagine dell’area di produzione (courtesy: Khatod Optoelectronic)
 Khatod. Laboratorio prove fotometriche (courtesy: Khatod Optoelectronic))
Khatod. Laboratorio prove fotometriche (courtesy: Khatod Optoelectronic))

La produzione è affidata a cinquanta macchine per lo stampaggio a iniezione di materie termoplastiche; tre macchine per lo stampaggio a iniezione a freddo di LSR (Liquid Silicone Rubber), customizzate da Khatod per la messa a punto delle esclusive lenti in silicone; l’impianto di trattamento in vuoto – Vacuum Coating Technology –, basato su PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), a zero impatto ambientale.

PRODUCT DESIGN

Almeco Group. Stampa 3D per lo sviluppo dei prodotti e le presentazioni

Il team di progettazione di Almeco Group, da sinistra verso destra: Luca Lottaroli, Optical Design & Engineering, Daniele Repossi, Manufacturing Engineering Manager, Annunziata Abbatangelo, Optical Design & Engineering e Jacopo Mori, Group Engineering and New Projects Manager)
Il team di progettazione di Almeco Group, da sinistra verso destra: Luca Lottaroli, Optical Design & Engineering, Daniele Repossi, Manufacturing Engineering Manager, Annunziata Abbatangelo, Optical Design & Engineering e Jacopo Mori, Group Engineering and New Projects Manager)

Core-business dell’azienda, da quasi sessant’anni – da quando, cioè, si progettava al tecnigrafo – sono i laminati e i riflettori in alluminio. La prototipazione di questi ultimi passa attraverso operazioni di taglio laser, meccaniche non automatizzate e assemblaggio manuale.

In considerazione di una delle problematiche più sentite dai produttori di apparecchi di illuminazione, ovvero il fissaggio e l’intercambiabilità dell’ottica, Almeco si serve della stampante 3D per sviluppare supporti multivalenti per posizionare i riflettori su holder (integrati ai CoB o separati), garantendo ai propri clienti la massima flessibilità, con il minor costo e il minor ingombro di magazzino.

In un secondo momento, si procede agli stampi per i componenti plastici, in modo da abbattere ulteriormente i costi.

Tuttavia, nella presentazione di apparecchi per grossi tender o concorsi prestigiosi, la flessibilità del taglio laser unita a quella della stampante 3D e all’esperienza dei designer interni all’azienda risulta il mix vincente.

 Almeco Group utilizza la stampa 3D per lo sviluppo dei supporti per i riflettori (courtesy: Almeco Group)
Almeco Group utilizza la stampa 3D per lo sviluppo dei supporti per i riflettori (courtesy: Almeco Group)

L’holder ha la funzione di bloccare il LED sul dissipatore e semplificare i collegamenti elettrici.

Il connettore plastico, invece, ideato e utilizzato da Almeco, permette di fissare il riflettore in alluminio all’holder senza l’uso di altri elementi, come viti o colle, assicurando il perfetto posizionamento dell’ottica sul LED.

 L’involucro realizzato per l’ottica per il retrofit di un sistema AR 111 (courtesy: Almeco Group)
L’involucro realizzato per l’ottica per il retrofit di un sistema AR 111 (courtesy: Almeco Group)

Almeco ha preferito un materiale plastico, piuttosto che metallico, per gli effetti della dilatazione termica e per la duttilità propria dell’alluminio. In occasione di fiere o del lancio di un nuovo concept di progetto, la stampante 3D offre la possibilità di produrre delle miniserie.

Nell’ultima L&B di Francoforte, ad esempio, per promuovere il primo sistema lineare per uffici Almeco ha realizzato una parte di housing, mentre per il sistema retrofit dell’AR111 ha realizzato un involucro che contiene e mantiene in posizione l’ottica per fasci di 6 gradi.

 

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