La manifattura additiva o Additive Manufacturing, spesso nota come stampa 3D, rappresenta un game changer nel panorama industriale, poiché mette in campo le tecnologie atte a produrre oggetti tridimensionali – da piccoli particolari a grandi componenti meccanici – con un alto grado di flessibilità, precisione e controllo.
Gli impatti positivi di questo processo industriale si manifestano nella fase di prototipazione, progettazione e realizzazione, a livello di tempi e costi di produzione con un controllo della qualità di cui è possibile farsi carico anche a distanza. Il tutto con un approccio che permette una gestione efficiente e sostenibile delle risorse, e una capacità di rispondere in modo agile e personalizzato alle esigenze dinamiche del mercato e alle mutevoli richieste dei clienti.
Tuttavia, l’adozione efficace della tecnologia additiva in azienda implica una revisione completa del processo produttivo, dall’ideazione alla post-produzione, che presuppone una scelta oculata di materiali, fornitori e tecnologie adeguate.
È parimenti cruciale investire nella formazione del personale e stabilire collaborazioni strategiche con fornitori specializzati per ottenere supporto tecnico e soluzioni personalizzate. Un cambiamento culturale e organizzativo che può risultare difficile soprattutto agli occhi delle PMI.
Ed è qui che si inserisce Madeinadd con il preciso intento di colmare il gap che allontana l’Italia da altri Paesi rispetto al tasso di adozione della stampa 3D. Ma procediamo per gradi.
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Cos’è e come funziona l’Additive Manufacturing
Quando si parla di “Additive Manufacturing” ci si riferisce ad un processo industriale che opera per addizione, in cui i componenti, semilavorati o prodotti finiti prendono forma attraverso l’aggiunta progressiva di materiale fino al completamento.
Esistono diverse tecnologie di stampa 3D: sinterizzazione laser o Selective Laser Sintering (SLS), stereolitografia (SLA), Multi Jet Fusion (MJF)… Ma ciò che le accomuna è l’utilizzo di una sorgente (che può essere un laser, un fascio di elettroni o luci ultraviolette) che permette di realizzare oggetti sovrapponendo materiale “strato dopo strato”, sulla base di un disegno tridimensionale costruito in ambiente CAD (Computer Aided Design) che viene codificato da un software e dato in pasto alla macchina.
Una delle tecnologie più industrializzate e diffuse è la Fused Filament Fabrication (FFF), anche conosciuta come Fused Deposition Modeling (FDM) che utilizza un filo di materiale plastico termoplastico o feed-stock metallico, riscaldato ed estruso per creare oggetti mediante strati sottili che si uniscono per stampare una varietà di prodotti anche di notevoli dimensioni.
Tra quelle emergenti si annovera invece il Binder Jetting, in cui una testa di stampa deposita gocce di materiale legante su una piattaforma di costruzione, stampando ogni strato similmente alle stampanti 2D. Tuttavia, per ottenere un oggetto ready to use, la stampa necessita di una post-elaborazione come la sinterizzazione.
La differenza tra produzione tradizionale e additiva
Ciò che contraddistingue la manifattura additiva dalla manifattura tradizionale è che quest’ultima lavora per sottrazione. Esempi di questo approccio sono tecniche come fresatura e tornitura, in cui gli oggetti sono ricavati sottraendo materiale da un blocco iniziale. Lavorazioni che possono essere eseguite manualmente o tramite sistemi a Controllo Numerico Computerizzato (CNC).
Tutto parte da un modello virtuale generato con software CAD, che assieme alle istruzioni fornite dall’operatore, attraverso sistemi CAM (Computer Aided Manufacturing), generano percorsi per eseguire tagli, canali, fori e altre operazioni secondo una geometria predefinita e una velocità di taglio in funzione al materiale.
Anche l’Additive Manufacturing si basa su modelli CAD, che ma recentemente è emerso il CAE (Computer-Aided Engineering), un insieme di applicazioni software per risolvere problemi tecnologici attraverso il calcolo numerico avanzato. L’integrazione con l’Intelligenza Artificiale (AI) permette poi di tradurre facilmente e velocemente il progetto in un modello stampabile.
Le tecnologie di stampa 3D consentono la creazione di geometrie più robuste e leggere come di forme complesse e personalizzate e quindi, l’introduzione di modifiche rapide al design senza l’investimento in macchinari costosi specifici per ogni prodotto. Una opportunità rara nei processi di produzione tradizionali che tendono invece a generare grandi quantità di prodotti identici con limitate possibilità di customizzazione.
Una ulteriore differenza è la netta riduzione del quantitativo di materiali scartati nell’Additive Manufacturing rispetto alla produzione tradizionale sottrattiva, dove la lavorazione per rimozione genera scarti considerevoli.
Il valore dell’Additive Manufacturing: focus sui settori
Inizialmente impiegata per la prototipazione rapida dalla metà degli anni ’80, questa tecnologia ha recentemente conosciuto una diffusione più ampia grazie alla riduzione dei costi delle macchine, alla capacità di produrre oggetti più grandi in tempi più brevi e alla possibilità di sfruttare opportunità di produzione su larga scala attraverso una vasta gamma di materiali (dalla plastica al metallo) e filamenti disponibili.
Esempi di Additive Manufacturing si riscontrano nella creazione di componenti destinati al settore medicale, aerospaziale, automotive, nonché al comparto del wearable e del lusso, ma si sta affermando anche nel mercato delle costruzioni e dell’energia.
Questa tecnologia viene impiegata per la produzione in serie altamente personalizzata, per la creazione di oggetti destinati a sistemi orientati al just in time e per affrontare situazioni di emergenza derivanti dalla mancanza di componenti necessari per la produzione in linea.
I vantaggi della stampa 3D ad uso industriale
Anzitutto, attraverso il processo di addizione progressiva di materiale “layer by layer”, l’Additive Manufacturing riduce consumo e scarti di materie prime e ottimizza l’uso di risorse energetiche.
A ciò si aggiunge la possibilità di impiegare materiali ecosostenibili o provenienti da riciclo. Ma anche quella di estendere la vita utile dei prodotti e diminuire le necessità di smaltimento in un’ottica di economia circolare stampando in 3D parti danneggiate. Sempre in termini di sostenibilità, la produzione distribuita riduce il traffico logistico, e quindi le emissioni legate al trasporto.
L’Additive Manufacturing è ideale non solo per prototipi o piccole quantità di prodotti ma anche per la produzione in serie. I cicli di produzione sono più rapidi e meno costosi rispetto ai metodi tradizionali, consentendo una produzione su larga scala personalizzata. Rispondendo così alle logiche di mass customization e produzione on demand.
Questo approccio elimina inoltre la necessità di eccessive scorte fisiche, consentendo la creazione di un inventario virtuale che conserva nel cloud le informazioni sui componenti e le stampa quando necessario. Ciò consente la riproduzione di pezzi difficili da reperire, risolvendo problemi di obsolescenza dovuti al ritiro di stampi dal mercato.
L’AI Driven Design permette ai progettisti di risparmiare tempo e concentrarsi sulla creatività e la possibilità di passare rapidamente dalla progettazione alla produzione permettendo di arrivare più velocemente sul mercato con nuovi prodotti, adatti alle richieste dei clienti.
Il modello “as a service” a confronto la stampa in outsourcing
In certi contesti, come produzioni ad alto grado di riservatezza o quelle caratterizzate da bassi volumi o ancora di pezzi personalizzati, una soluzione interna può risultare preferibile.
Inoltre, non è sempre necessario acquistare direttamente le macchine, poiché il noleggio operativo si configura come un’alternativa funzionale grazie ad un canone mensile fisso che include stampante, manutenzione e una quantità definita di consumabili.
Questo modello consente maggiore flessibilità nella produzione e preserva la confidenzialità mantenendo i progetti CAD internamente, rendendolo ideale per progetti “one shot” o sperimentazioni tecnologiche.
La decisione tra noleggio e acquisto richiede comunque una valutazione caso per caso, considerando che le agevolazioni governative dell’Industria 4.0 possono incidere sulla convenienza economica.
Una soluzione intermedia è separare la proprietà intellettuale dalle stampanti, affidando la produzione a servizi specializzati. Gli svantaggi potenziali includono costi leggermente più alti e questioni di riservatezza, ma nei vantaggi rientra la capacità produttiva “on demand” e l’accesso a macchinari aggiornati.
Una opzione rapida potrebbe essere l’acquisto del know-how, coinvolgendo partner specializzati per assistere l’azienda nella selezione della tecnologia o dei materiali e nella formazione del personale addetto.
Madeinadd, un ecosistema digitale per l’Additive Manufacturing
Oggi però esistono piattaforme digitali avanzate come Madeinadd che propone un approccio atto a ridurre le barriere di ingresso alla stampa 3D industriale grazie ad un ecosistema digitale che consta di servizi di advisory ed ingegneria digitali uniti al manufacturing, che vanno dallo sviluppo dei processi al design dei componenti, dalla selezione dei materiali alle simulazioni per la valutazione delle prestazioni.
Madeinadd è una iniziativa del Fondo Boost Innovation, il corporate venture builder di CDP Venture Capital che co-crea nuove startup insieme alle grandi aziende italiane, MIMETE, produttore di polveri metalliche per il mercato della manifattura additiva, e PUNCH Torino, azienda specializzata nello sviluppo di sistemi di propulsione innovativi e già attiva nel settore della manifattura additiva.
Si distingue nel coniugare i vantaggi della produzione in house con quelli dell’outsourcing, migliorando l’esperienza cliente e mitigando i rischi tipicamente correlati con la fornitura “conto terzi”.
Nello specifico, Madeinadd offre un servizio di advisory digitale per comprendere le esigenze del cliente, ovvero le caratteristiche che dovrà avere l’oggetto da produrre, e garantire la scelta ideale della metodologia di stampa 3D. Si passa poi ad un servizio di design for additive che permette di ridisegnare i componenti al miglior prezzo e in tempi ridotti. A cui si aggiunge un servizio che comprende stampa, post-processo, validazione e spedizione del prodotto finito.
Grazie alla piattaforma digitale di Madeinadd, le aziende possono affrontare questa evoluzione tecnologica con semplicità, attraverso una consulenza tecnica “on-demand”, curata e perfezionata da ingegneri esperti, e alla ricezione di un preventivo su misura in tempo reale per l’acquisto del servizio di stampa.
Articolo originariamente pubblicato il 27 Nov 2023
