Le 5 tendenze della produzione additiva industriale per il 2017

Di Duann Scott
- 12 gen. 2018 - 7 Min. Tempo Di Lettura
tendenze della produzione additiva industriale
Vista interna della macchina XJet. Per gentile concessione di XJet.

La stampa 3D ha mantenuto le promesse nell’ambito della produzione di beni di consumo; poi, nel 2016, ha subito un crollo portando con sé alcuni dei principali attori statunitensi coinvolti. Ma è davvero così strano? Dopo tutto, la produzione additiva è una tecnologia di produzione professionale: se non puoi produrre un modello 3D non puoi sperare di stampare un prodotto in 3D. Oggi, anche in Italia è il momento (o l’anno) giusto per la produzione additiva industriale.

La tecnologia ha impiegato un po’ di tempo a decollare nel settore delle industrie manifatturiere più grandi, ma nel 2016 le cose sono cambiate con l’ascesa della produzione additiva in metallo e un significativo investimento di GE Italia in questo ambito. Anche se lentamente, la produzione additiva sta cominciando ad essere considerata al pari delle altre tecnologie, cioè una parte integrante della linea di produzione. Oggi, finalmente, è possibile lavorare con molte delle aziende con cui si lavorerebbe utilizzando altre tecnologie di produzione: ciò significa che si inizia ad avere molta più scelta di software, materiali e macchine.

Questo è il momento giusto per sfruttare il balzo in avanti compiuto dal settore industriale nel 2016: ecco le cinque tendenze della produzione additiva che caratterizzeranno il 2017 in questo ambito.

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Le nuove macchine per la stampa in metallo di Concept Laser permettono la produzione in serie industriale automatizzata e interconnessa. Per gentile concessione di Concept Laser.

1. Maggiore industrializzazione

La produzione additiva industriale si sta spostando dalla prototipazione alla produzione, e questo è il segno di una maggiore industrializzazione. Negli ultimi anni, l’attenzione è stata rivolta agli strumenti di prototipazione. Ma, nel momento in cui i produttori iniziano a muoversi negli ambienti di produzione, si fa strada la necessità di processi più efficienti e affidabili, sul posto. Se un prototipo non funziona, basta stamparlo di nuovo; ma se la produzione di una serie di pezzi non dà i risultati sperati possono verificarsi problemi seri. Oggi, le industrie stanno lavorando per installare ovunque da dieci a cento macchine per la produzione additiva, anziché un paio come prima.

Molte importanti aziende italiane, tra cui COMAU, Camozzi e MGM Robotics, stanno realizzando sistemi automatizzati (cioè robotizzati) che operano tra le macchine, con funzionamenti differenziati per ciascuna linea di produzione. L’automazione di alcune di queste funzioni per allontanare gli uomini dalle zone pericolose permette di rendere il processo di produzione più ripetibile e industrializzato.

Parlando di processi ripetibili, pensiamo ad aziende come Michelin, che in un anno produce quasi un milione di stampi in metallo per pneumatici. Non si tratta semplicemente di stampare pneumatici, ma un componente che permette di realizzare il prodotto finito. Di questo approccio – stampare un oggetto che permette di realizzarne un altro – si sentirà sicuramente ancora parlare quest’anno. L’ultima mossa verso l’industrializzazione sarà il consolidamento nel settore. Le recenti mosse di GE fanno parte di tutto ciò, e sono il segno di una vera e propria accettazione da parte del settore industriale.

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Il sistema di stampa 3D in metallo MetalFAB1 di Additive Industries è una delle stampanti per metallo più grandi oggi disponibili. Per gentile concessione di Additive Industries.

2. Multimateriale, materiali per applicazioni specifiche e materiali ceramici

Partendo dall’importante balzo avanti verso le macchine per la stampa in metallo avvenuto nel 2016, le aziende continuano a innovare le proprie tecnologie per fornire maggiore flessibilità nei materiali. XJet, ad esempio, ha realizzato un processo di sospensione (getto) delle piccole particelle di metallo in un liquido, invece che utilizzare i laser per fondere le polveri metalliche. Ciò modifica le proprietà del materiale e, permettendo di ottenere una struttura del grano metallico molto più sottile, offre maggiori possibilità di stampare metalli composti da più materiali. Si tratta di un approccio alla stampa 3D in metallo totalmente diverso e di un potenziale vantaggio per il design generativo, perché il processo di sospensione (getto) delle nanoparticelle permette di stampare strutture e supporti interni molto più complessi.

Quello che XJet sta facendo per i metalli, l’azienda Inkbit lo fa per i polimeri. Il suo sistema di stampa a iniezione utilizza inchiostri conduttivi ad alta risoluzione, buone proprietà dei materiali e stampa polimerica a colore pieno. Questo sta spianando la strada non solo alle parti in polimeri funzionali, ma sta anche riaccendendo l’interesse verso i polimeri altamente ingegnerizzati e performanti. Questa tecnologia può essere utile specialmente nel settore automobilistico, dove le plastiche altamente ingegnerizzate sono particolarmente adatte per applicazioni ad alte prestazioni ma attente ai costi.

Lo stesso sta accadendo con l’aumento dell’utilizzo di materiali creati per specifiche applicazioni. Solitamente, se un produttore ha un problema nella progettazione, una soluzione potrebbe essere quella di sviluppare una formulazione personalizzata del materiale per una parte (Nike, ad esempio, utilizza migliaia di materie plastiche personalizzate). Ma con la produzione additiva i produttori hanno generalmente a disposizione materiali pronti all’uso tra cui scegliere. Oggi, però, i principali attori coinvolti, come GM e BMW, stanno iniziando a richiedere formule specifiche per la produzione additiva, e le aziende produttrici di materiali stanno accettando la sfida.

Anche i materiali ceramici stanno diventando un “big player” nell’ambito della produzione additiva, e probabilmente saranno la prossima tendenza nello sviluppo degli inserti per stampi e dei componenti di dettaglio nelle macchine.

industrial additive manufacturing trends XJet ceramic
XJet è una delle aziende che sta facendo ricerca sulla stampa con materiali ceramici. Per gentile concessione di XJet.

3. Ampia adozione della produzione additiva per la lavorazione con utensili

Nell’industria manifatturiera, l’adozione di una qualsiasi tecnologia è guidata dal ciclo di vita del prodotto. E per le industrie che utilizzano la produzione additiva – principalmente quelle automobilistica, aerospaziale e dei macchinari pesanti – questo ciclo di vita del prodotto può essere di tre, dieci o qualche volta anche venti anni. Queste industrie non partiranno con lo stampare intere macchine, ma potrebbero iniziare da un’area come la lavorazione con utensili. In questo modo, per un’auto che uscirà entro tre anni (il primo ciclo di vita del prodotto), due o tre parti deriveranno dalla produzione additiva. Poi, quando arriverà la seconda generazione (entro dieci anni) un terzo dell’auto includerà parti fabbricate con la produzione additiva, in quanto la casa avrà ormai collaudato l’utilizzo di tecnologie additive e saprà utilizzarle in modo efficace.

Nel corso dell’edizione 2016 dell’Autodesk University, GE ha dichiarato che il 25% dei propri prodotti sarà impattata dalla produzione additiva entro il 2020. Impattata è una parola interessante perché non significa che l’intero prodotto verrà creato utilizzando la tecnologia additiva, ma che questa potrà essere utilizzata per la lavorazione con utensili o per includere una piccola parte stampata in un prodotto più grande. Tenete d’occhio le industrie di lavorazione con utensili e stampaggio.

4. La produzione additiva per prodotti piccoli, complessi e costosi

Con l’ampia adozione della lavorazione con utensili la tecnologia additiva permette di produrre oggetti di piccole dimensioni, complessi e costosi. Oggi, tali prodotti si riferiscono principalmente al settore medico e dentale, con oltre 15 milioni di apparecchi acustici stampati sino ad oggi e le applicazioni dentali, dagli allineatori alle corone, che stanno diventando sempre più diffuse. Le industrie aerospaziali e automobilistiche stanno per entrare nello stesso spazio additivo di dimensioni ridotte, complesso e costoso.

Queste parti complesse mostrano il valore della produzione additiva nel mercato e allo stesso tempo semplificano l’utilizzo delle tecnologie da parte dei produttori. Per il momento, nel breve periodo queste parti continueranno ad essere costose. Una volta che saranno disponibili un numero maggiore di macchine e materiali, i prezzi potranno poi cominciare a scendere.

5. Successo grazie ai software

Affinché la produzione additiva abbia successo, è fondamentale che l’hardware, i materiali e il software viaggino di pari passo. I software esistenti, pensati per i processi sottrattivi, non permettono che i designer e gli ingegneri li ottimizzino per i processi additivi. Ma nuovi tipi di software che si stanno affacciando sul mercato, come ad esempio Autodesk Netfabb, sono rivolti ai processi additivi mediante l’ottimizzazione, la simulazione e la preparazione alla creazione destinate a specifiche macchine e combinazioni di materiali.

Questo software richiede inoltre un nuovo formato di file per tradurre e tracciare le numerose informazioni richieste per le tecnologie additive. Il formato 3MF fa ben sperare di poter liberare il potenziale delle macchine additive, sia attuali che future. Questo tipo di file è un’estensione del file STL in quanto fornisce una rappresentazione del modello utilizzando punti e triangoli, ma il formato 3MF offre estensioni per oggetti come i gradienti multimateriale, le strutture in lattice e le proprietà delle macchine, così come la possibilità di utilizzare estensioni per aggiungere proprietà non disponibili con le tecnologie esistenti. Autodesk è membro fondatore del consorzio per lo sviluppo e l’adozione del formato, insieme a 3D Systems, GE, Materialize, Microsoft e molti altri.

Il contenuto aggiuntivo è stato fornito da Raphael Stargrove, lead manager per la produzione additiva e i materiali compositi di Autodesk

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