Nell’ultimo ventennio abbiamo assistito all’evoluzione della stampa 3D, nota anche come fabbricazione additiva, che da rudimentale soluzione di prototipazione si è trasformata in una tecnologia ormai profondamente radicata in ambito manifatturiero. Quella che prima era una risorsa ristretta a un gruppo selezionato di aziende di livello industriale ha prosperato, si è trasformata ed è stata consegnata nelle mani di progettisti, ingegneri e produttori di tutto il mondo, dando vita a un settore globale che oggi vale miliardi di dollari. Abbiamo visto come all’inizio degli anni 2000 si è diffusa in scuole e luoghi di lavoro che si sono dotati di piccole stampanti 3D da tavolo, per poi penetrare in quasi ogni livello delle attività d’impresa nei decenni successivi. Si è sviluppata ed è maturata in modi che non avremmo neanche potuto immaginare: abbiamo visto modelli di organi stampati in 3D salvare vite umane quasi ogni giorno, razzi costruiti con componenti stampati in 3D lanciati nello spazio, abiti stampati in 3D che hanno sfilato sulle passerelle dell’alta moda e tanto altro.
Con il progresso delle tecnologie, gli ingombranti sistemi di prototipazione multiuso degli inizi della fabbricazione additiva sono stati progressivamente rimpiazzati da soluzioni specializzate e focalizzate sulla produzione. In tal senso il settore odontoiatrico ha fatto da apripista quando, di nuovo agli inizi degli anni 2000, le stampanti stereolitografiche sono state modificate e messe a punto per raggiungere nuovi livelli di efficienza e di ottimizzazione dei costi per creare stampi per allineatori dentali. E adesso ci sono interi cataloghi di sistemi e soluzioni dedicati alla produzione nel settore dentale.
La fabbricazione additiva è diventata maggiorenne
Questo approccio ha senza dubbio promosso una sana concorrenza all’interno del settore, consentendoci di andare molto più in profondità nelle applicazioni per fornire soluzioni reali capaci di fare la differenza. Infatti, la stampa 3D ha perso l’immagine che la caratterizzava negli anni ’90, quando era considerata un giocattolo futuristico per pochi designer fortunati. Le soluzioni specializzate di stampa 3D di livello industriale di oggi, insieme a un florido ecosistema di fornitori di materiali avanzati e provider di sistemi di post-lavorazione, hanno visto questa tecnologia trasformarsi in un pilastro formidabile per il settore manifatturiero globale.
Ciononostante, il Santo Graal della produzione in grandi volumi resta ancora un territorio da esplorare.
Sebbene nell’ultimo decennio l’adozione di questa tecnologia all’interno di linee di produzione tradizionali abbia fatto grandi passi in avanti, la realtà è che fino ad oggi l’impiego della fabbricazione additiva si è per lo più limitato alla produzione di volumi ridotti. Quando si è trattato di realizzare migliaia o decine di migliaia di unità, il business case economico di confronto con lo stampaggio a iniezione semplicemente non è stato elaborato. Per fortuna il mercato è maturato e anche le macchine si sono evolute di pari passo, determinando l’avvento di nuove tecnologie capaci di soddisfare il sogno di molti produttori: usufruire dei vantaggi della fabbricazione additiva anche su larga scala.
Il business case per la produzione di grandi volumi tramite fabbricazione additiva
Una delle tecnologie lanciate negli ultimi dodici mesi è la Saf, una nuova soluzione di fabbricazione additiva basata sull’impiego di polveri che rappresenta il punto di arrivo di oltre un decennio di ricerca e sviluppo. Utilizzando un processo che riunisce stampa e fusione in un solo passaggio, è possibile produrre decine di migliaia di pezzi di uso finale con lo stesso livello di controllo, precisione e omogeneità dello stampaggio a iniezione, ma con un costo unitario che spesso rende lo stampaggio a iniezione o la lavorazione Cnc non competitivi. Se a tutto ciò si aggiunge che ognuno di quei diecimila pezzi possono essere tutti completamente diversi e personalizzati, allora il business case diventa irrinunciabile.
E allora, in quali casi occorre valutare l’impiego della fabbricazione additiva per la produzione di grandi volumi? Quali sono le applicazioni più adatte? Il punto di forza sono senza dubbio quelle applicazioni in cui sono richiesti volumi elevati di pezzi di piccole dimensioni o complessi. Se la complessità del design è una sfida per i metodi di produzione tradizionali, è invece li dove eccelle la fabbricazione additiva. Quindi, poter scegliere tra fabbricazione additiva e stampaggio a iniezione per la produzione di grandi volumi in funzione dell’applicazione offre alle aziende un nuovo livello di flessibilità, sia che si tratti di ottimizzare linee di prodotti esistenti che di sfruttare nuove opportunità commerciali con lotti di dimensioni e gradi di personalizzazione prima irrealizzabili.
Sono già molti i clienti che stanno producendo pezzi stampati con la tecnologia Saf in volumi di produzione diversi e con costi molto più contenuti rispetto allo stampaggio a iniezione. E tutto questo, naturalmente, senza considerare le ulteriori efficienze derivanti dalla possibilità di ottenere parti on demand senza dover stoccare grandi scorte in magazzini fisici. Questo sta accadendo in diversi settori, da migliaia di piccoli attrezzaggi su linee di imballaggio a componenti interni molto complessi per dispositivi medici. Tutti saldamente affidati alla fabbricazione additiva per la produzione di grandi volumi. Per applicazioni che necessitano di parti piccole E complesse, i fabbricanti dovrebbero davvero tenerne conto.
E quando si parla del valore della fabbricazione additiva per la produzione di grandi volumi personalizzati, la prestigiosa agenzia di design tedesca Dqbd rappresenta un ottimo esempio. Il suo obiettivo era quello di produrre selle da bicicletta totalmente personalizzate, stampandone le diverse parti portanti su scala utilizzando la tecnologia Saf. Il successo è stato tale che Dqbd ha recentemente dichiarato di aver ottenuto un risparmio sui costi per il primo lotto di oltre 25.000 € rispetto allo stampaggio a iniezione, riducendo i tempi di consegna da tre/sei mesi a dieci giorni. Questo ha dato alla DQBD la flessibilità di progettazione e la qualità di produzione necessarie per realizzare la sua idea di una sella da bicicletta totalmente personalizzata.
Ma al di là delle efficienze derivanti dalla produzione diretta durante lo sviluppo del prodotto, i fabbricanti dovrebbero anche tener presente altri vantaggi a valore aggiunto spesso trascurati. Progettare le parti pensando già di realizzarle mediante tecnologia additiva significa che possono essere ottimizzate dalla natura stessa del loro design. Gli strumenti di fine braccio robotico sulla linea di produzione sono un ottimo esempio. Abbiamo visto alcuni clienti riuscire a ridurre il peso di strumenti di questo genere di quasi il 50%, grazie alla loro riprogettazione con strutture interne leggere e complesse, sapendo che potevano essere stampate in additivo. La maggiore leggerezza riduce notevolmente lo sforzo sui bracci robotici, incrementandone la velocità di movimento e la produttività e, al contempo, riducendo il tasso di usura del robot. Se si pensa che adesso questi attrezzaggi possono essere prodotti su grande scala, in modo economico e on demand, è evidente che i fabbricanti hanno una grande opportunità per ottimizzare le loro linee di produzione. E le possibilità di migliorare l’efficienza della fabbrica in questo modo sono infinite.
Un futuro luminoso
Guardando al futuro della fabbricazione additiva per la produzione di grandi volumi, non si può che essere entusiasti. A mano a mano che i macchinari progrediscono e si specializzano, il settore della fabbricazione additiva nel suo complesso diventa più sofisticato, più competitivo e più ricco di sfumature, arricchendosi di nuove soluzioni che puntano esclusivamente ad abbattere le barriere che ne impediscono l’accesso da parte di diversi segmenti. Se ripenso alla mia esperienza con la tecnologia Saf, fino a pochi anni fa i progressi fatti sarebbero sembrati un sogno irrealizzabile. Avendo visto questa tecnologia crescere dagli anni ’90, quando produrre una manciata di parti stampate in 3D in una settimana era tutto un successo, oggi, che siamo in grado di produrre più parti di quante ne possiamo immagazzinare, sembra impossibile sovrastimare la trasformazione che questo settore potrà subire nell’arco dei prossimi cinque, dieci o venti anni.
Nel breve termine, tuttavia, data l’incertezza e la volatilità a cui le catene di approvvigionamento devono far fronte, l’esigenza di una maggiore flessibilità della produzione non farà che accendere ulteriormente i riflettori sulla fabbricazione additiva e sul suo ruolo all’interno della produzione di grandi volumi. Come esponente del settore, ritengo che ora siamo veramente pronti a svolgere questo compito e a fornire ai fabbricanti quella maturità tecnologica che attendevano da tempo.
