Evolution, ovvero… la ‘rivoluzione’ della Nido di Pininfarina in un veicolo elettrico di soli 600 kg

24 partner provenienti da tutta Europa, a rappresentare le più innovative e prestigiose aziende del settore automotive (Pininfarina, Centro Ricerche Fiat, Tecnalia e Dow, solo per citarne alcune) oltre a molte università sparse in giro per l’Europa (tra tutte il capofila del progetto, Aalborg Universitet), che hanno lavorato insieme per 48 mesi con l’obiettivo di vincere una sfida estremamente ambiziosa: dimostrare la sostenibilità sia tecnica che economica della produzione di un veicolo elettrico di segmento A (le cosiddette “mini cars”, city car o superutilitarie, a due volumi) che pesi soli 600kg entro il 2016.

Obiettivo raggiunto e sfida vinta, tanto che il 25 ottobre scorso, presso la sede di Pininfarina a Torino, si è svolto il Final review meeting del progetto EVolution - The Electric Vehicle revOLUTION enabled by advanced materials highly hybridized into lightweight components easy to be integrated and dismantled in a reduced life cycle cost logic”, alla presenza di tutti i partner e con la presentazione del prototipo realizzato.

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Al meeting abbiamo partecipato anche noi, perchè anche il Polo Automotive (o, meglio, il soggetto gestore IAM – Innovazione Automotive e Metalmeccanica) è partner di questo progetto, finanziato nell’ambito del FP7-NMP – Specific Programme “Cooperation”: Nanosciences, Nanotechnologies, Materials and new Production Technologies – dell’Unione Europea.

Come vi abbiamo più volte raccontato, infatti, il Polo Automotive è attivo in numerosi progetti di ricerca sia in ambito regionale, che nazionale e comunitario (QUI li trovate tutti).

Il progetto Evolution, dunque, ha l’obiettivo di riprogettare in ottica di modularità e alleggerimento un veicolo elettrico attualmente in produzione con telaio interamente in acciaio e quindi realizzarne il prototipo facendo leva su innovative tecnologie di giunzione (es. adesivi strutturali) e su un utilizzo molto spinto di materiali compositi e leghe leggere. 

Gli obiettivi specifici sono stati:

  1. sviluppo di un innovativo multi-rolling-chassis strutturale e modulare ottimizzato per i veicoli elettrici;
  2. sviluppo di materiali innovativi e tecnologie abilitanti per componenti dalle  performance superiori;
  3. miglioramento e ottimizzazione delle proprietà dei materiali focalizzandosi sullo scale-up tecnologico;
  4. sviluppo di nuovi concepts per l’integrazione di materiali e lo smaltimento dei componenti ibridi a fine vita

Il punto di partenza per il progetto Evolution è stato il concept di Pininfarina, la Nido, con un Body-in-White dal peso di 160kg (peso del veicolo di partenza 850kg) prevalentemente in alluminio e realizzato mediante utilizzo di profili commerciali e pezzi stampati, con uno scarso grado di ottimizzazione peso/performance.

Il punto di arrivo è stato un archetipo innovativo di veicolo dal peso complessivo di 606kg (batterie incluse) pienamente in linea con il target di peso, ma anche interessante dal punto di vista della fattibilità tecnico-economica su due scenari produttivi di riferimento (low volume e high volume) che comprende dei dimostratori particolarmente innovativi.

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In particolare, i dimostratori realizzati attraverso il progetto Evolution possono essere così sintetizzati:

  • Una traversa urto anteriore completamente in composito con ottime performance di crash che combina utilizzo di materiali a base di PP e schiume poliuretaniche sviluppati nel progetto;
  • Una traversa sospensione completamente realizzata in composito mediante utilizzo di una innovativa tecnologia di RTM-termoplastico sviluppata da Tecnalia (CaproCAST);
  • Un complessivo puntone anteriore ibrido ottenuto mediante tecnologia di “green sand casting” sviluppata da CIDAUT in grado di combinare alluminio fuso a estrusi e a schiume di alluminio, ma anche alluminio ed acciaio;
  • Un underbody ibrido alluminio/composito con interessante saving di peso e dalle performance migliorate;
  • Una porta multi-materiale con utilizzo di materiali di origine bio per le pelli.

Oltre ai dimostratori, importanti risultati sono stati ottenuti anche nell’ambito delle tecnologie e materiali innovativi (alcuni dei quali hanno trovato diretta applicazione nei dimostratori), delle tecnologie di giunzione multi-materiale (adesivi strutturali) e per quanto riguarda gli aspetti di smontaggio/riuso/riciclo dei materiali.

Ma qual è stato il ruolo di IAM nel progetto Evolution?

Lo IAM è stato responsabile per il co-design, la realizzazione e la validazione del dimostratore underbody.

Un processo che ha portato risultati migliori di quelli attesi. Il risultato finale è stato infatti un underbody ibrido dal peso di 21,05 kg contro i 39,71 kg iniziali (-47%) costituito da soli 6 componenti contro i 17 iniziali.

Questo risultato è stato possibile mediante la combinazione di due approcci:

  • Approccio integrato, facendo leva sulle potenzialità in termini di complessità di forma e di alleggerimento delle tecnologie impiegate per unire più componenti in uno solo,
  • Ottimizzazione del singolo componente, per massimizzare il saving di peso della singola parte nel rispetto della sua funzione,

Ha contribuito, inoltre, l’utilizzo di tecnologie quali la gas formatura e la formatura a caldo, combinate anche con l’utilizzo del multispessore, sui componenti in alluminio e la tecnologia del CaproCAST (sviluppata da Tecnalia) sul rinforzo posteriore in composito che ha garantito un ulteriore saving di peso e un interessante contributo in termini di rigidezza torsionale.

I soci IAM coinvolti sono stati Susta, VE&D e l’Università dell’Aquila – DIIIE. Susta ha portato nel progetto le conoscenze delle tecnologie di processo e l’esperienza nella progettazione e costruzione di stampi e la produzione di componenti. UNIVAQ ha svolto le simulazioni di processo delle tecnologie innovative. Infine VE&D si è occupata della progettazione e delle verifiche strutturali, nonché di parte della prototipazione e dei test fisici sui componenti.

Lo IAM nell’ambito del progetto è stato anche responsabile del coordinamento – oltre che delle attività di propria competenza – anche del WP7, riguardante la fase di test e validazione della fattibilità tecnico-economica delle soluzioni sviluppate, e del WP8, inerente la diffusione dei risultati verso la comunità industriale e scientifica e la gestione della proprietà intellettuale e la definizione dei piani di sfruttamento del foreground generato oltre il termine del progetto.

 

E adesso, concluso il progetto di ricerca, cosa possiamo aspettarci?

Visti gli interessanti risultati ottenuti dal progetto Evolution, è auspicabile una importante ricaduta di questi sul mercato automotive e non solo, sia per l’importanza che il tema dell’alleggerimento riveste nel mondo dell’auto, sia per il grado di trasferibilità di alcuni risultati ad altri settori, sia in vista della crescita attesa del mercato dei veicoli ibridi/elettrici nei prossimi anni.

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Per maggiori info sul progetto e i partner coinvolti, vi rimandiamo al sito internet di riferimento: http://evolutionproject.eu/ 

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