Il settore aerospaziale è stato da sempre pioniere nell’adozione di nuove tecnologie, sulla spinta di una ricerca continua di soluzioni per ridurre sia il peso sia i costi dei velivoli. L’introduzione della stampa 3D, ovvero della fabbricazione additiva, soprattutto all’interno della catena di fornitura e del post-vendita ne è un esempio.
Il settore ha fatto molta strada dai primi anni Novanta, quando gli oem hanno iniziato a valutare la fattibilità di prototipi stampati in 3D all’interno del processo di progettazione degli aerei. Grazie ai progressi significativi compiuti da questa tecnologia, e in particolare allo sviluppo dei materiali, la gamma di applicazioni nel settore si è ampliata velocemente. Ormai consapevoli della flessibilità di produzione e delle efficienze che la fabbricazione additiva è in grado di generare, gli oem hanno proceduto rapidamente nell’impiego di questa tecnologia per realizzare maschere e staffaggi capaci di soddisfare le diverse esigenze di attrezzaggio.
La presenza di queste applicazioni nel nostro settore è talmente diffusa che oggi si tende quasi a darle per scontate. Negli ultimi cinque o sei anni l’attenzione si è concentrata sempre di più su un uso crescente della fabbricazione additiva per la produzione di componenti per il volo. Prova ne sia la recente estensione del contratto sottoscritto da Airbus con Stratasys. Avendo utilizzato per molti anni e con successo componenti stampati in 3D all’interno del suo A350, Airbus sta ora estendendo l’impiego della fabbricazione additiva a tutta la gamma di aeromobili dell’azienda per produrre pezzi di ricambio per le attività di manutenzione e riparazione.
Scorporando la categoria dei componenti per il volo, continuiamo a osservare come gli oem utilizzino questa tecnologia in modo sempre più estensivo per applicazioni all’interno della cabina, sebbene di recente abbiamo anche collaborato con i principali operatori del settore per sviluppare materiali in grado di estenderne l’uso per fabbricare pezzi esterni alla cabina. Ad esempio, di recente Boeing ha approvato la conformità del nostro materiale Fdm Antero ai requisiti previsti per questo tipo di applicazioni. Grazie alle sue elevate prestazioni in termini di resistenza chimica e all’usura, questo particolare materiale è in grado di tollerare l’esposizione a fluidi idraulici e carburanti, garantendo l’idoneità per un gran numero di componenti su tutto il velivolo.
Per me, questo è davvero esemplificativo del modo in cui gli oem e i provider di stampa 3D come noi devono collaborare per accrescere ulteriormente il potenziale di applicazione di questa tecnologia.
Raggiungere obiettivi strategici
Al di là delle sfide che i nostri clienti si trovano ad affrontare, l’obiettivo per la maggior parte di loro è quello di arrivare a sfruttare la fabbricazione additiva per stampare in 3D parti più leggere e meno costose. E ci sono diversi modi per raggiungere questi risultati.
Innanzitutto, se si impiegano materiali termoplastici ad alte prestazioni per sostituire i componenti in metallo, è possibile ridurne significativamente il peso. Inoltre, si può ottenere un ulteriore alleggerimento anche durante la progettazione del pezzo. Costruire additivamente strato su strato consente infatti di realizzare geometrie complesse, come le strutture a nido d’ape che non sarebbero fattibili con i metodi di produzione convenzionali. Vediamo che spesso i clienti sfruttano questa libertà geometrica per aggregare un certo numero di componenti in un unico pezzo, a differenza dei metodi tradizionali che richiedono l’assemblaggio individuale di più pezzi con un maggior dispendio di manodopera. Fondamentalmente, tutte queste soluzioni per il risparmio di peso si traducono in un consumo minore di carburante o nella riduzione della massa di batteria necessaria per muovere i nuovi aerei elettrici, a dimostrazione di come la fabbricazione additiva possa incidere direttamente sull’economia del volo.
Siamo assistendo allo sviluppo di molte nuove piattaforme che creano nuovi mercati, come la Urban Air Mobility o eVtol (Electric vertical takeoff and landing), e al rilancio del trasporto supersonico. Grazie alla maturità raggiunta da tecnologie di fabbricazione additiva, queste nuove piattaforme possono trarne vantaggio in fase di progettazione e di sviluppo in una misura semplicemente impensabile per la generazione precedente. Lo notiamo in particolare nello sviluppo dei velivoli della Boom Supersonic, che è stata molto aperta nel condividere informazioni su come sta costruendo i veicoli supersonici di nuova generazione per il trasporto di passeggeri. L’aereo dimostrativo XB-1 monta centinaia di componenti stampati in FDM.
Per quanto riguarda i costi di produzione poi, la natura stessa dell’industria aerospaziale si conforma perfettamente alla proposta di valore della fabbricazione additiva. A differenza del settore dell’automobile che produce milioni di veicoli l’anno, quello aerospaziale produce solo un paio di migliaia di nuovi aerei ogni anno. E la fabbricazione additiva rende superflui gli attrezzaggi ad alto investimento, dando agli OEM e ai loro fornitori la possibilità di produrre piccoli lotti in modo rapido e conveniente, aspetto particolarmente rilevante quando si tratta di pezzi di ricambio. La capacità di sfruttare tutti i vantaggi della produzione localizzata on-demand (ovvero di fabbricare la quantità esatta di parti, nel luogo e nel momento in cui sono necessarie) permette agli OEM del settore aerospaziale di eliminare un’enorme quantità di costi. Non dovendo sottostare a vincoli di ordini minimi, non occorre sovraprodurre e stoccare grandi quantità di scorte, che potrebbero non essere mai utilizzate, con sprechi e costi di smaltimento conseguenti.
Il caso della US Air Force, che sfrutta la fabbricazione additiva per produrre pezzi di ricambio su richiesta dal magazzino digitale, è emblematico in tal senso. Attualmente l’USAF utilizza circa 100 dei vecchi aerei da trasporto C5 Galaxy. Per diversi anni non sono stati prodotti nuovi aerei e per mantenere operativa la flotta, occorrono sempre pezzi di ricambio in quantità estremamente ridotte, a volte singole unità. L’introduzione della fabbricazione additiva per la gestione dei ricambi e la manutenzione di questo tipo di velivolo permette all’USAF di aggirare le frustranti, costose e laboriose procedure di approvvigionamento tradizionali di pezzi di ricambio in quantità ridotte per la sua pluridecennale flotta di C5.
Più ampia accettazione attraverso tutta la catena di fornitura
Naturalmente, ormai da tempo gli oem più importanti come Airbus e Boeing sono consapevoli che queste caratteristiche contribuiscono ad accrescere l’agilità, le prestazioni e l’efficienza. Tuttavia, notiamo sempre più spesso che questa tecnologia viene adottata a valle delle catene di approvvigionamento. Clienti come Bae Systems e Senior Aerospace Bwt ne sono un esempio eccellente. Avendo riscontrato che i loro clienti oem sono ormai pienamente consapevoli dei benefici collettivi offerti dalla fabbricazione additiva, sono stati in grado di integrarla come soluzione effettiva all’interno delle loro operazioni, fornendo parti stampate in 3D robuste e ripetibili ed efficientando i propri processi in termini di tempi e di costi.
Rispetto poi alle grandi capacità della fabbricazione additiva, va sicuramente ricordato il ruolo svolto da questa tecnologia nella prima fase della crisi innescata dal Covid-19 lo scorso anno. Inutile dire che il settore aerospaziale è stato colpito piuttosto pesantemente, con un conseguente calo significativo della produzione di aerei. Sebbene le aziende aerospaziali abbiano cercato di bilanciare il contraccolpo passando rapidamente alla fabbricazione di Dpi, i tassi di produzione degli aerei restano comunque al di sotto di quelli che avrebbero potuto essere in condizioni normali.
E tuttavia, proprio la maggiore richiesta di volumi di produzione su scala ridotta ha evidenziato la forte motivazione ad adottare la fabbricazione additiva, tanto che sia la valutazione di make or buy che il trade-off tra il suo utilizzo o il ricorso alla tecnologia di produzione tradizionale (per grandi tirature, pezzi in serie) si sono spostati.
Infatti, nonostante l’impatto negativo subito dal settore, la snellezza della fabbricazione additiva si è rivelata essere una risorsa considerevole sulla base di un’evidenza indiscutibile: noto per non essere uno dei settori più agili, l’industria aerospaziale è stata in grado di rispondere molto velocemente alla chiamata alle armi all’inizio della pandemia. Dotata già della tecnologia necessaria per convertire la produzione di strumenti e componenti aerei in schermi e protezioni facciali, per poter poi tornare rapidamente sui propri passi, ha aperto gli occhi a chi invece non sapeva e agli scettici all’interno di alcune delle sue aziende, facendo emergere i punti di forza della tecnologia.
Grazie a tutto questo, i responsabili delle decisioni del comparto aerospaziale hanno acquisito una nuova consapevolezza, considerando in modo più fattibile l’adozione della fabbricazione additiva quale strumento per far fronte alle sfide della produzione su scala ridotta e dell’efficientamento dei costi.
Coloro che come noi si occupano dello sviluppo della fabbricazione additiva, ne ha chiari da sempre i vantaggi, che si tratti di far fronte a una pandemia globale o a qualsiasi altro evento. Ad ogni modo, sono fermamente convinto che la fabbricazione additiva abbia molto di più da offrire, mentre noi continuiamo a spingere oltre le frontiere con lo sviluppo di nuovi materiali, aprendo la strada a nuove possibili applicazioni per dare risposta e soddisfare i bisogni continui e sempre più impegnativi dei nostri clienti.
