La stampa 3D, originariamente votata solo alla prototipazione, sta oggi conquistando il mondo della produzione manifatturiera in svariati settori
Quello della stampa 3D è un mondo estremamente vasto, dentro al quale è molto facile perdersi. Le possibilità applicative sono enormi, i mercati a cui si rivolge variegati, le tecnologie molteplici. Per cercare di districarsi bisogna partire dal presupposto che ci sono cose che si possono fare con la stampa 3D e altre che invece non è possibile realizzare. Non si tratta di qualcosa di ‘magico’ che dà tutto, subito e senza il minimo investimento. È invece una modalità innovativa di costruire oggetti, che va a integrarsi ai metodi già esistenti e non a sostituirsi a essi. La stampa additiva, come è anche conosciuta la stampa 3D, permette di beneficiare di svariati vantaggi tra cui la riduzione di tempi e costi di costruzione, l’aumento della qualità finale dei pezzi, una libertà geometrica prima impensabile. Tuttavia la stampa 3D è uno strumento in cui la voglia di sperimentare è una componente in questo momento molto importante.
Prototipazione
Fin dalle sue origini – ovvero da più di trent’anni – la stampa 3D si rivolge a tutti quei professionisti che necessitano di vedere la prima bozza di un progetto. Durante la fase iniziale della progettazione di un prodotto avere la possibilità di toccare con mano un modello concettuale fisico del prodotto stesso può essere fondamentale. Diventa possibile analizzare differenti alternative e selezionare quella che poi diventerà operativa sulla base di un’esperienza diretta. Ovviamente tutto questo deve essere possibile in maniera rapida ed economica, necessarie esigenze a cui la stampa 3D risponde. Non a caso la prima tecnica di manifattura additiva, la stereolitografia, ha come sua caratteristica quella di creare oggetti qualitativi ma non molto resistenti, perfetti per un utilizzo concentrato nel tempo come quello richiesto dalla prototipazione. La stampa 3D rimane una parte importante anche nella successiva fase dell’iter produttivo, ovvero quella in cui bisogna verificare attentamente che ogni parte del nuovo prodotto funzioni correttamente prima di dare il via libera alla produzione vera e propria. Parliamo di verifiche dimensionali o di assemblaggio, test funzionali e molto altro ancora. In questo caso ciò che viene richiesto alla stampa 3D non è tanto la rapidità produttiva quanto la precisione e la qualità per garantire che gli oggetti creati siano delle rappresentazioni fedeli di quanto progettato, capaci di offrire feedback reali su di esso.
- DLP Acronimo di Digital Light Processing, è una tecnologia basata su un semiconduttore ottico ricoperto di milioni di specchi che si muovono in maniera indipendente proiettando una luce che serve per indurire particolari resine di tipo polimerico. Ideale per la fase di prototipazione, risulta molto precisa e mediamente resistente.
- DOP Acronimo di Drop On Demand, prevede la costruzione di un oggetto 3D tramite getti di due materiali distinti: un termoplastico per la costruzione del modello e una cera per la costruzione dei supporti. Prevede un processo sottrattivo tramite fresa per spianare gli strati depositati. Ideale per la fase di prototipazione, risulta molto precisa e mediamente resistente.
- EBM Acronimo di Electron Beam Melting, è una tecnologia basata su un fascio concentrato e accelerato di elettroni che fonde la materia prima costituita da metallo in polvere. Ideale per la produzione di parti finali, produce oggetti molto resistenti e di grande accuratezza.
- FDM Acronimo di Fused Deposition Modeling, è stata sviluppata alla fine degli anni ‘80 e sfrutta la fusione di filamento. I materiali usati sono soprattutto ABS e PLA. Produce oggetti molto resistenti ma poco accurati e pertanto risulta idonea solo alla fase di prototipazione.
- MultiJet Tecnologia additiva che avviene per deposizione di strati di plastiche acriliche fotosensibili e di materiali di supporto che vengono rimossi con un processo di fusione e successivo lavaggio. Ideale per la fase di prototipazione, risulta molto precisa e mediamente resistente.
- SHS Acronimo di Selective Heat Sintering, è una tecnologia che impiega una testina di stampa termica che applica calore su strati di polvere fondendoli e aggregandoli in strati fino a formare l’oggetto. Ideale per la produzione di parti finali, produce oggetti molto resistenti e di grande accuratezza.
- SLM Acronimo di Selective Laser Melting, fa uso di un laser per sinterizzare polveri metalliche integrali senza l’ausilio di bassi fondenti. Ideale per la produzione di parti finali, produce oggetti molto resistenti e di grande accuratezza.
- SLS Acronimo di Selective Laser Sintering, fa uso di un laser per sinterizzare polveri termoplastiche, metalliche o silicee strato dopo strato le polveri su una tavola. Ideale per la produzione di parti finali, produce oggetti molto resistenti e di grande accuratezza.
- Stereolitografia Prima tecnica di prototipazione rapida ad essere stata introdotta sul mercato, la stereolitografia si basa sulla polimerizzazione di una resina liquida per effetto di un laser che, focalizzato sul piano di lavoro mediante sistemi ottici, provvede a costruire il prototipo strato su strato. Ideale per la prototipazione, è precisa ma gli oggetti risultano fragili.
Produzione
Per molto tempo l’utilizzo della stampa 3D si fermava prima dell’inizio del processo produttivo. Oggi ne sta diventando una parte rilevante grazie alla sua capacità di ridurre sensibilmente i costi e, contemporaneamente, di assicurare dei risultati finali che possono essere qualitativamente superiori a quelli ottenuti con altri metodi più tradizionali. A ciò si aggiunge un considerevole risparmio di tempo su tutto l’arco della filiera produttiva, cosa che permette di lanciare il nuovo prodotto più rapidamente, approfittando in maniera più celere di eventuali opportunità di mercato. Qualsiasi cosa venga stampata in 3D in questa fase – sia per gli ultimissimi test sia per la produzione finale – deve garantire delle prestazioni funzionali impeccabili, così come devono esserlo accuratezza e precisione dei singoli pezzi. Alcune tecnologie di stampa 3D permettono di stampare praticamente qualsiasi geometria, senza i limiti tipici dei metodi di produzione tradizionali, offrendo ai progettisti una maggiore libertà di progettazione per raggiungere nuovi livelli di funzionalità dei prodotti. Grazie all’eliminazione delle lunghe e intense fasi di produzione e alla riduzione degli sprechi di materiale grezzo che caratterizzano i tradizionali processi sottrattivi, i costi di produzione sono notevolmente ridotti.
Mercati di riferimento
I settori che già oggi utilizzano in maniera estesa la stampa 3D sono molteplici. L’automotive è stato uno dei primi ad adottarla per la prototipazione e si è poi aperto alla fase di produzione, sia per il mondo consumer che per quello sportivo. Il settore dell’elettronica di consumo è fortemente influenzato dalla stampa 3D, soprattutto per la prototipazione. In ambito aerospaziale ci sono industrie che costruiscono specifici pezzi di velivoli usando esclusivamente la stampa additiva. È inoltre noto che la NASA da anni svolge esperimenti con essa al fine di comprenderne le potenzialità nelle missioni spaziali come sistema per la realizzazione di pezzi di ricambio direttamente sul campo. Tutto il mondo medicale sfrutta ampiamente la stampa 3D per la realizzazione di modellini e protesi, beneficiando in particolare della possibilità di realizzare ogni pezzo ad hoc per il singolo paziente. Anche un settore come quello della gioielleria esplora le opportunità, creando pezzi unici e geometricamente particolari. Un discorso leggermente diverso va fatto per il mondo della comunicazione, dove la tridimensionalità – ma non la stampa 3D – è presente da tempo. Tuttavia recenti innovazioni stanno aprendo nuove prospettive, come è possibile leggere nell’intervista sottostante.
Ignazio Binetti, sales and marketing manager NTG Digital
La stampa 3D wide format di Massivit va a rivolgersi al mercato della comunicazione. Qual è il concept strategico che sta alle spalle di questa mossa?
L’integrazione dell’elemento 3D nella comunicazione bidimensionale apre delle possibilità di evoluzione per un settore come quello della comunicazione prima sconosciute. E questo anche se la tridimensionalità non è completamente nuova, materiali come il polistirolo vengono già usati per realizzare mockup 3D. Le capacità della stampa 3D portano però le cose a un altro livello di qualità e precisione. A livello strategico la sfida sta nel farsi conoscere, nel dialogare con le agenzie di comunicazione per metterle al corrente di queste possibilità di sviluppo delle loro idee.
Quali sono le caratteristiche e i possibili sviluppi di questa tecnologia?
Attualmente, la tecnologia Massivit utilizza un unico materiale, il gel fotopolimerico acrilico Dimengel. Sviluppato appositamente dall’azienda israeliana, Dimengel garantisce alta resistenza e durabilità ai prodotti e permette di stampare dettagli complessi e non lineari. Massivit sa che quello dei materiali è un punto molto sensibile ed è per questo che l’R&D sta lavorando per ampliare la gamma. Di tutto questo non beneficerà solo il mercato della comunicazione visiva in cui Massivit è più attiva, ma anche altri settori quali l’entertainment e l’organizzazione di eventi che sono, a oggi, vere e proprie terre vergini per la tecnologia di stampa 3D.
Avete appena venduto il primo sistema Massivit in Italia: quali aspettative avete per questo mercato?
Il mercato italiano condivide quel desiderio di nuove opportunità di comunicazione che si stanno facendo largo nel resto del mondo. Le agenzie pubblicitarie devono offrire ai loro clienti – siano esse piccole realtà o grandi brand – campagne sempre diverse, innovative e capaci di catturare l’attenzione del cliente. Sotto questo profilo il nostro Paese è pronto per una tecnologia come quella di Massivit. La difficoltà principale è farla conoscere perché molto spesso proprio le agenzie che potrebbero sfruttarla non ne conoscono l’esistenza. Per questo siamo molto orgogliosi di Sismaitalia, la prima azienda italiana ad avere il coraggio di investire nella stampa 3D targata Massivit. Il loro desiderio di essere innovativi in un mercato competitivo come quello della GDO deve essere un esempio per tutti: le potenzialità sono vastissime e siamo sicuri che il passo compiuto da Sismaitalia sia solo il primo all’interno di un generale sviluppo del mercato nazionale.
Il settore in cifre
Descrivere il mondo della stampa additiva in numeri è un compito complesso,in quanto non esistono ricerche veramente esaustive sul tema. Tuttavia alcune cifre sono note e parlano di un mercato in grande crescita: una ricerca condotta da UPS e TCA (Consumer Technology Association) all’inizio del 2016 lo valuta in 7,3 miliardi di dollari. A livello geografico il mercato nordamericano è quello col maggior tasso di adozione (40% del totale), seguito dall’Europa e dall’Asia/Pacific (28% e 27%). Parlando invece di settori di mercato, quelli più rilevanti sono automotive e elettronica di consumo (20%), con il medicale che segue al 15%. I materiali più usati sono i metalli, seguiti dalle gomme, le plastiche per alte temperature, le fibre di carbonio e i materiali conduttivi.
Chiavi per il futuro
La stampa 3D si sta dunque prepotentemente affermando in svariati mercati, ma è ben lungi dall’essere una tecnologia matura. Le sue possibilità di espansione sono ancora molto elevate e alcune di esse sono tutte da esplorare. La stampa 3D garantisce una riduzione degli scarti molto elevata grazie alla sua natura additiva, che offre altresì un’efficienza migliorata rispetto ai sistemi di manifattura tradizionale. È una tecnologia che si presta a una personalizzazione di massa di beni e prodotti – per comprenderlo basta pensare al fenomeno dei Mini-me, in 3D che possono essere a loro volta declinati in mille varianti. La prototipazione, che come abbiamo visto è stato il primo mercato di riferimento del 3D, può diventare ancora più rapida e qualitativamente elevata, mentre la produzione beneficerà sempre più di tempi ridotti per il lancio dei prodotti sul mercato. Tuttavia, non bisogna dimenticare che la strada non è tutta in discesa: le potenzialità della stampa 3D continueranno a rivelarsi solo se ci saranno aziende e persone che lavoreranno per affrontare le sfide che questa tecnologia si troverà a dover fronteggiare. A oggi, l’investimento necessario è oneroso, il processo di stampa 3D complesso, i costi di produzione ancora elevati. Riuscire ad abbattere questi ultimi, per esempio, potrebbe far fare un salto in avanti non indifferente. Allo stesso modo, l’attuale gamma di materiali stampabili è ancora limitata, ampliarla è una sfida che va continuamente vinta per non far navigare la stampa 3D in un mare troppo stretto. Vale la pena ricordare che ci sono diversi settori in cui si è ancora in una fase molto iniziale, come quella dell’inclusione dell’elettronica stampata.
Marco Marcuccio,
sales manager CMF Marelli
Quali sono i trend che il settore della stampa 3D vivrà nei prossimi anni?
Come sempre avviene nella diffusione delle nuove tecnologie, la stampa 3D ha vissuto una fase pionieristica di diffusione, in cui i numeri assoluti delle macchine vendute erano contenuti ma i tassi di crescita relativa annuale altissimi. Si è più recentemente assistito all’esplosione nella domanda di stampanti nel segmento consumer e del connesso fenomeno Fab-lab. Attualmente il mercato è ben lontano dalla maturità, ma sta entrando in una fase di maggiore coscienza: i clienti cominciano ad avere chiara la differenza tra le diverse tecnologie disponibili e chiedono soluzioni sempre più adatte alle loro specifiche esigenze. Pertanto nei prossimi anni ci si attende una dinamica di mercato polarizzata: da una parte macchine consumer, in quota relativamente marginale e stabile, con prodotti poco performanti e una competizione soprattutto di prezzo; dall’altra macchine di prototipazione professionale e di produzione a uso finale, in quota maggioritaria e crescente, dove la competizione sarà guidata dalla qualità e dalla versatilità (scelta di materiali, produttività, precisioni ecc.). In particolare, nel segmento industriale, è facile prevedere una forte dinamica sulle richieste – e soluzioni – in metallo.
L’Italia è uno dei Paesi più vivaci nella stampa 3D. Quali sono gli aspetti che lo rendono un punto di riferimento a livello mondiale?
Storicamente il nostro paese è stato all’avanguardia nel settore e rimane un centro importante a livello internazionale, sia per quanto riguarda le competenze che il mercato: qui sono stati sviluppati sistemi, materiali, professionalità. In Italia ci sono alcuni dei rivenditori più importanti del mondo, aziende che hanno dato notevoli contributi nel miglioramento delle macchine e nella comprensione delle possibili applicazioni. Un’azienda come CMF Marelli – presente nel settore da oltre 20 anni – ha svolto un ruolo pionieristico e, nel suo piccolo, ha fatto la sua parte per arrivare dove si è oggi. In tutto il settore ci sono svariate qualità che vengono riconosciute agli italiani: capacità manifatturiera, reattività alle situazioni impreviste, capacità di trovare soluzioni alternative, adattamento a livello umano. Non a caso ci sono diversi italiani che ricoprono ruoli chiave di alta responsabilità nelle principali multinazionali del settore.