Schaeffler riduce i costi con la stampa 3D

L’azienda: Schaeffler Water Pump Bearing Italia

ll Gruppo Schaeffler sviluppa e produce componenti di precisione ad alto contenuto tecnologico, principalmente cuscinetti volventi e sistemi di trasmissioni per l’industria (macchinari, metallurgia, automazione) e l’automotive (motori, trasmissioni, chassis per veicoli a combustione, ibridi, elettrici e a idrogeno), oltre a soluzioni per le energie rinnovabili, rendendo la mobilità più efficiente e sostenibile.

La divisione Schaeffler Water Pump Bearing Italia produce circa 20 milioni di cuscinetti pompa-acqua all’anno, coprendo un terzo della domanda mondiale del settore, operando in un contesto produttivo ad alta automazione e volumi elevati.

L'esigenza

Come produrre componenti per la mobilità elettrica sempre più innovativi, in meno tempo e a costi inferiori?

Nel contesto di una profonda trasformazione che sta interessando il settore automotive, in particolare per quanto riguarda i sistemi di raffreddamento dei motori e la transizione verso la mobilità elettrica, Schaeffler ha la necessità di sviluppare componenti per la mobilità sempre più innovativi, riducendo nel contempo tempi e costi di industrializzazione.

Accanto ai cuscinetti pompa-acqua tradizionali, infatti, cresce infatti la domanda di componenti destinati a veicoli elettrici e ibridi, che richiedono soluzioni tecniche più complesse e flessibili.

In quest’ottica, Schaeffler ha sviluppato un nuovo componente per pompa-acqua, in grado di operare sia in modalità tradizionale, cioè comandato da una cinghia di trasmissione, sia in modalità elettrica, svincolata dal funzionamento del motore termico, contribuendo in maniera significativa alla riduzione delle emissioni di CO₂.

Per rispondere a esigenze quali:

• maggiore flessibilità interna dei processi produttivi

• riduzione dei tempi di validazione di nuovi componenti

• contenimento dei costi degli attrezzaggi di produzione

• ottimizzazione delle geometrie e delle soluzioni tecniche

nel 2019 l’azienda si è avvicinata all’additive manufacturing, prima con servizi esterni e poi acquistando una piccola stampante a filamento.

Quando la domanda interna è aumentata, Schaeffler ha deciso di internalizzare totalmente la tecnologia additiva ed ha scelto 3DZ come partner per definire le tecnologie di stampa 3D più adatte ai propri processi, sia in fase di prototipazione che di realizzazione di attrezzature di produzione.

La soluzione

Un ecosistema di tecnologie additive fornito da 3DZ

Il team di esperti 3DZ ha realizzato con Schaeffler un’analisi approfondita sui componenti da produrre, selezionato le tecnologie di stampa 3D più indicate e realizzato dei componenti test, fino a identificare due tecnologie complementari per la produzione degli attrezzaggi per coprire esigenze diverse:

Tecnologia a polvere SLS Formlabs, con la stampante 3D Fuse 1+ 30W e la polvere Nylon PA12 per:

produzione di geometrie complesse
integrazione di funzioni
riduzione del numero di componenti

Tecnologia a filamento CFR Markforged con la stampante Mark Two ed il filamento Onyx rinforzato con la fibra di carbonio continua, che garantisce:

elevata resistenza meccanica
sostituzione di attrezzaggi metallici
costi drasticamente inferiori.

Oggi l’azienda ha realizzato un’area dedicata alla produzione additiva, integrando la stampa 3D nei processi industriali quotidiani.

“Con 3DZ abbiamo trovato un partner professionale, in grado di supportarci nella scelta delle tecnologie e successivamente nell’ottimizzazione della produzione”

Nicolò Donetti Industrial Engineering - Schaeffler Water Pump Bearing Italia

I vantaggi ottenuti

Grazie all’adozione integrata delle tecnologie additive, Schaeffler ha registrato benefici industriali misurabili:

Riduzione drastica dei costi degli attrezzaggi, passando da componenti in metallo costosi a versioni additive dal costo di pochi euro, con costi ridotti fino al 96% e tempi di approvvigionamento drasticamente inferiori
Ottimizzazione delle geometrie, con soluzioni su misura più efficienti per la produzione, come ad esempio eliminazione di inceppamenti o integrazione di sensori.
Riduzione del numero di componenti negli assiemi grazie alla libertà di design della stampa 3D.
Sperimentazione rapida di nuove varianti e idee progettuali, favorendo l’innovazione.
Maggiore reattività alle esigenze produttive e ai cambi di linea e formato, senza dipendere da fornitori esterni.

Dal punto di vista delle operations, il beneficio principale è il passaggio da attrezzaggi rigidi e costosi a soluzioni iterabili, adattabili e progettate sulla produzione reale.

Applicazioni concrete sviluppate con le tecnologie 3DZ

In particolare, la stampa 3D viene impiegata per:

Attrezzature di montaggio e posizionamento (es. utensili per inserimento sfere).
Gruppi funzionali di processo (es. gruppi di dosatura con canali ottimizzati).
Ugelli e componenti di servizio alla produzione (es. ingrassaggio gabbie a rulli).

Non si tratta quindi di prototipi o dime temporanee, ma di componenti operativi integrati stabilmente nelle linee produttive, progettati per lavorare in condizioni industriali reali.

Attrezzatura “Zunge” per inserimento sfere

PRIMA METODO TRADIZIONALE	DOPO STAMPA 3D CFR
Acciaio temprato	Onyx + fibra continua di carbonio
175 €	7 €	-96%
Rischio di rottura durante il setup	Ciclo di vita più breve ma complessivamente più competitivo	✔

Gruppo dosatura sfere

PRIMA METODO TRADIZIONALE	DOPO STAMPA 3D SLS
12 componenti	Numero componenti ridotto	✔
Canale di scorrimento con problemi di inceppamento	Canale ottimizzato e inceppamento eliminato	✔
Sensore contasfere instabile alla lettura	Sensore integrato	✔

Ugello di ingrassaggio per gabbie a rulli

PRIMA METODO TRADIZIONALE	DOPO STAMPA 3D SLS
Materiale: POM	Materiale: PA12
270 €	14 €	-94,8%
12 grani M3	0 grani M3 – componenti	✔
Fori complessi con rapporto L/D > 30	Fori ottimizzati e ovalizzati per + qualità di ingrassaggio	✔
	Camicia interna di acciaio per + resistenza all’usura	✔

“La stampa 3D ci ha permesso di sostituire attrezzature in metallo riducendone i costi, migliorarne la geometria per ottimizzarle alla produzione, sperimentare nuove soluzioni a basso costo ed essere più reattivi alle esigenze produttive.”

Il ruolo di 3DZ

3DZ ha operato come partner tecnologico a 360°:

• Consulenza iniziale per identificare le tecnologie additive ideali
• Fornitura delle stampanti 3D professionali Formlabs e Markforged
• Assistenza tecnica certificata durante l’installazione e il setup
• Formazione del personale interno
• Supporto continuo per ottimizzare i processi, i materiali e i parametri di stampa.

Questa collaborazione ha permesso a Schaeffler di integrare la stampa 3D non come attività accessoria, ma come parte strutturale ed economica del proprio processo industriale.

La produzione additiva ha trasformato il modo in cui Schaeffler progetta e realizza attrezzature per le proprie linee produttive. Grazie alle soluzioni fornite da 3DZ, l’azienda ha ottenuto una riduzione dei costi fino al 96% su alcuni componenti, migliorando al contempo la qualità, la flessibilità e la rapidità operativa. Questa collaborazione dimostra come la stampa 3D, quando integrata in modo strategico, rappresenti una leva concreta per migliorare competitività e innovazione nei processi industriali.

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Ridurre i costi degli attrezzaggi nella componentistica automotive: –96% grazie alla stampa 3D. Il caso Schaeffler

Producendo internamente le attrezzature di produzione grazie alla stampa 3D industriale SLS e FDM fornite da 3DZ, Schaeffler riduce in modo significativo i costi di attrezzaggio e migliora l’efficienza delle linee.