3D printing e stampisti: utopia o opportunità?

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La stampante 3D Cube di 3D Systems

Cos’è il “3D printing”? La tecnologia così definite è veramente ampia sia per quanto riguarda le metodologie impiegate che per i materiali che possono essere considerati “lavorabili”. In pratica l’idea deriva dal concetto di “rapid prototyping”, introdotto ormai parecchi anni fa, ovvero poter ottenere prototipi non virtuali (come ad esempio al Cad) ma fisici di oggetti in tempi brevi. Le applicazioni del rapid prototyping erano quindi limitate, come il nome chiaramente lascia intendere: possibilità di realizzare prodotti di prova per studiarne, ad esempio, la montabilità o le caratteristiche di design, ma niente (si fa per dire) di più. Oggi il 3D printing supera abbondantemente questo concetto dando la possibilità di lavorare innanzitutto su materiali non necessariamente polimerici (si possono realizzare oggetti metallici) e per la produzione non solo di prototipi ma anche di prodotti destinati all’uso quando realizzati in piccole serie, o addirittura personalizzati o con geometrie non affrontabili con le tecniche di asportazione di truciolo. Queste peculiarità gli hanno conferito anche il più altisonante nome di “tecniche additive di produzione”. Ma si tratta di un mercato di nicchia? Non proprio: il mondo del 3D printing è già ampio e lo diventa ogni giorno di più. Si parla di 2.2 miliardi di dollari spesi nel 2012 nell’ambito dei servizi collegati al 3D printing e di una stima attorno ai 6 miliardi nel 2017. Un mercato quindi in continua e rapida evoluzione in grado di cambiare il modo in cui una sorprendente varietà di prodotti viene realizzata, praticamente senza realizzare le attrezzature produttive e con una varietà altrettanto sorprendente di materiali. Oggi, ad esempio, si va dalla “stampa” (anche se dovremmo più correttamente dire “produzione”) dei tacchetti da calcio a quella dei cioccolatini, a quella dei complementi di moda. Materie plastiche e metalliche, quindi, ma anche alimenti e siliconi nonché carta. Per quanto riguarda le macchine per realizzare il 3D printing si va da quelle pensate e vendute per applicazioni domestiche (per chi vuole costruirsi i propri pezzi) a qualche migliaio di euro, a quelle molto più costose e grandi per la sinterizzazione laser di polveri metalliche. Ma vi sono veri vantaggi? Un esempio per tutti: la General Electric spera di riuscire a realizzare con queste tecniche additive un ugello per il suo nuovo motore a reazione in un unico pezzo che sia più leggero e più resistente di quello attuale che viene ottenuto tramite 20 parti separate. Al momento i tempi di realizzazione sono ancora troppo lunghi, a conti fatti, per rendere interessante questa soluzione, ma la rapidità di evoluzione delle tecniche additive fa ben sperare nei prossimi anni. Sempre General Electric spera di riuscire a “produrre sul campo” le parti di ricambio in giro per il mondo riducendo i costi di trasporto e di stoccaggio ed i tempi per l’approvvigionamento soprattutto nelle aree più remote. Il futuro può quindi essere orientato verso la decentralizzazione della produzione di parti man mano il 3D printing si diffonde sempre più riservando le operazioni nella sede principale ai soli componenti complessi o grandi. Nel futuro è facile supporre che i grossi impianti di produzione centralizzati rimarranno interessanti solo per produzioni non di tipo manifatturiero. I sempre maggiori costi per la logistica e la necessità di rispondere nei tempi più brevi possibili alle richieste dei clienti renderà sempre più diffusa la scelta di decentrare i poli produttivi laddove i prodotti sono richiesti, specie per le parti di ricambio. Altro enorme vantaggio è che le modifiche progettuali introdotte sui pezzi in via di realizzazione hanno effetto immediato senza dover attendere rilavorazioni di stampi e/o attrezzature. Tempi di risposta quindi estremamente ridotti. E ancora, l’ottenimento di prodotti complessi con un minore numero di componenti se non addirittura in un unico pezzo, rendono queste tecnologie ancora più interessanti per i risparmi che possono introdurre. La cosa fantastica, se così si può dire, è che il formato digitale STL (derivante dalla vecchia definizione di stereolitografia) necessario a descrivere il prodotto da realizzare è quanto di più semplice e standard possa esistere.

C’entra questo settore con gli stampisti? Sì, per tre motivi. Il primo è che si tratta di una tecnologia che può essere considerata sussidiaria e di supporto alla classica iniezione plastica permettendo, a fianco della produzione di grandi numeri di prodotti, la realizzazione anche di piccole serie o di prodotti personalizzati. Il secondo è che trovandoci di fronte ad un mercato ancora in forte espansione ed evoluzione vi si possono trovare ambiti di investimento per differenziare la tipologia dei prodotti forniti in termini di numeri e materiali mantenendo però la stessa connotazione di conto terzisti. Il terzo è che le stampanti 3D permettono la realizzazione di geometrie estremamente complesse che possono essere rappresentate matematicamente ma che non possono essere ottenute con gli approcci convenzionali come nel caso, ad esempio, di componenti ottimizzati per l’impiego in turbine per la generazione di energia. Settore questo, tra l’altro, ad elevato valore aggiunto. E come al solito, chi primo arriva …

Claudio Giardini, Università di Bergamo, direttore tecnico della rivista Stampi

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