Velocità, personalizzazione, economicità, praticità. L’elenco dei vantaggi della stampa 3D nella produzione cresce con l’evoluzione e i continui progressi tecnologici dell’Additive Manufacturing
di Patrizia Ricci
“Si prevede un anno rivoluzionario per il 2024 nel settore della stampa 3D, con significative innovazioni e progressi tecnologici”. A sostenerlo è HP, azienda leader del settore, che a dicembre dell’anno scorso ha condiviso alcune riflessioni dedicate al settore della stampa 3D per l’anno in corso. Nel 2024, il settore vedrà una crescita esplosiva, trainata da innovazioni sorprendenti e applicazioni sempre più diversificate.
Una prima e immediata conferma arriva dai dati del mercato di questa tecnologia che sta crescendo ad un ritmo rapidissimo: valutato oltre 22 miliardi di dollari nel 2023, dovrebbe superare i 105 miliardi entro il 2030, con un tasso di crescita annuo composto del 24,9%.
Un’altra arriva dal recente rapporto sul mercato della stampa 3D rilasciato dall’Ufficio Europeo dei Brevetti (EPO), nel quale si osserva nell’ultimo decennio una crescita del settore sei volte maggiore rispetto agli altri settori tecnologici e un aumento medio annuo di domande di brevetto del 26,3% tra il 2013 e il 2020. Una crescita 8 volte superiore a quella di altri settori tecnologici, che sottolinea la dinamicità di questo mercato in termini di innovazione. A guidare il settore, con un fatturato globale stimato in 16 miliardi di euro, sono Stati Uniti e Europa. Gli Stati Uniti sono il Paese con il maggior numero di brevetti nel settore della produzione additiva, con il 40% di IPF tra il 2001 e il 2020. Per quanto riguarda l’Europa, la Germania ha registrato il maggior numero di domande, la Francia è al secondo posto, davanti al Regno Unito. L’Italia è al 6° posto in Europa con 574 brevetti depositati, pari al 3% del totale europeo. Tuttavia, quando si tratta del settore dei sistemi industriali di produzione additiva, anch’essi in rapida crescita a livello globale, l’Italia ottiene una posizione di maggior rilievo. Occupa infatti il secondo posto in Europa per numero di sistemi di stampa industriale installati (4,7% del totale globale cumulativo degli impianti), preceduta solo dalla Germania (8,5%), secondo un rapporto del 2023 di Wohlers Associates.
Negli ultimi anni, quindi la stampa 3D ha fatto passi da gigante sia nella qualità che nella velocità di stampa. Crescono costantemente le aziende che stanno adottando questa tecnologia per la produzione di prototipi, componenti e prodotti finiti. Soprattutto in questo periodo, caratterizzato da profonde incertezze economiche, da problemi alla supply chain dovuti a condizioni climatiche estreme e, soprattutto, ad una situazione geopolitica particolarmente delicata e instabile determinata da diversi conflitti a livello globale, la dinamicità della stampa 3D può fare la differenza. Anche per questo, il 2024 potrebbe rivelarsi fondamentale per questa tecnologia.
Uno dei principali driver della crescita riguarda l’accessibilità della tecnologia. La progressiva diminuzione dei prezzi delle stampanti 3D le stanno rendendo disponibili per un pubblico sempre più ampio. E a seguito dell’aumento della domanda, crescono le aziende che stanno investendo in ricerca e sviluppo per migliorare le prestazioni delle stampanti e ridurre i costi di produzione. Così come sono in crescita le aziende che ricorrono sempre più spesso alla stampa 3D per la produzione di componenti per automobili, aeromobili, apparecchiature mediche e molti altri prodotti perché la tecnologia 3D consente di ridurre tempi e costi di produzione. Vantaggi che vengono conseguiti migliorando al contempo la qualità complessiva dei prodotti, ripetendo con precisione le operazioni di assemblaggio e realizzando geometrie sempre più complesse.
La stampa 3D sta anche trasformando il modo in cui vengono progettati e realizzati i prodotti. Dal momento che la stampa 3D e l’additive manufacturing consentono di creare prototipi e prodotti in pochi giorni, anziché in settimane o mesi, è possibile rispondere in maniera tempestiva a tendenze e picchi di vendita del mercato, diversamente dalla produzione di massa che impone la creazione di stock che la supply chain tradizionale non riesce a gestire.
Inoltre, la stampa 3D consente di creare forme e geometrie complesse difficilmente realizzabili con altre tecnologie di produzione di tipo tradizionale e soluzioni che hanno una notevole flessibilità, potendo essere impiegate in diversi ambiti, dalla produzione di componenti per il settore dell’automotive, quello medico, il dentale, fino alla produzione di ortesi e protesi personalizzate e di modelli in 3D di organi per la formazione chirurgica, il settore aerospaziale, quello della mobilità, della moda, del design, dell’istruzione, dei beni di consumo, dell’elettronica di consumo e molti altri.
Un altro trend emergente nel 2024 riguarda la necessità di trovare alternative produttive sostenibili: la stampa 3D potrebbe rivelarsi una chiave di volta per molte aziende. Molte aziende dichiarano di essere interessate alla stampa 3D e all’Additive Manufacturing (AM) perché riducono il numero di materiali e promuovono l’economia circolare. Questo è particolarmente significativo per il raggiungimento di obiettivi di sostenibilità ambiziosi, una tendenza propria di alcuni settori specifici, come ad esempio in quello degli imballaggi. Per produrre in modo realmente sostenibile, i prodotti devono essere progettati tenendo conto dell’impatto ambientale fin dall’inizio. La stampa 3D è un elemento chiave per il raggiungimento di una manifattura digitale più sostenibile e le nuove partnership di settore che “democratizzano” l’accesso alla tecnologia stanno accelerando l’innovazione e l’ottimizzazione della progettazione, rendendo possibile ad un numero sempre maggiore di aziende l’integrazione di pratiche ecosostenibili nei processi produttivi esistenti.
Quest’anno e i prossimi vedranno inoltre un impiego crescente di modelli di intelligenza artificiale (AI) per supportare anche coloro che non hanno esperienza di progettazione a diventare più abili nella produzione 3D; questo consentirà di soddisfare in misura maggiore la domanda di prodotti iper-personalizzati e sostenibili. Un mercato, quello della stampa su richiesta, sospinto da un crescente interesse per i prodotti personalizzati. Secondo i dati di McKinsey, il 71% dei consumatori si aspetta prodotti personalizzati, il 76% è deluso quando non li trova. Soprattutto in un contesto di scarsa fidelizzazione, fornire personalizzazione serve per attrarre clienti nuovi e mantenere con sé quelli di vecchia data. Secondo il rapporto, il 48% dei clienti di oggi afferma di essere disposto ad aspettare più a lungo per ricevere il proprio articolo, se ciò significa poter accedere a un prodotto personalizzato.
L’integrazione con le simulazioni virtuali, che prevedono e ottimizzano i risultati della stampa senza che sia necessaria la stampa effettiva, migliorerà il controllo della produzione, aumentando la resa dei cicli di produzione e consentendo all’AM di superare la tradizionale produzione con stampi a iniezione.
Grazie alla stampa 3D, che permette una produzione localizzata e resiliente, le aziende possono facilmente adattarsi all’evoluzione delle preferenze dei consumatori, alle esigenze della supply chain, come l’interruzione delle catene di approvvigionamento, e all’aumento dei costi, ottimizzando i flussi di lavoro e aumentando la competitività rispetto ai metodi tradizionali, anche se per raggiungere il massimo potenziale hanno bisogno di scalabilità. Quest’ultima comporta la gestione di flussi di lavoro sempre più complessi per il settore AM che tuttavia possono essere meglio risolti grazie all’automazione delle fasi della linea di produzione, mantenendo alti i volumi e riducendo i costi. I Digital Twins possono monitorare, analizzare, regolare e ottimizzare i processi e i parametri di stampa non solo per ridurre gli errori e massimizzare i tempi di attività in modo automatizzato; questo consentirà di estendere la produzione anche ai costosi turni di notte e ai fine settimana, aprendo la strada a una nuova fase di produzione. Grazie alla riduzione del costo totale di gestione, il mercato dell’AM potrà così raggiungere nuovi settori verticali.
Significativi cambiamenti nel modo in cui le aziende affrontano la produzione e la supply chain, potranno quindi essere resi possibili da queste ed altre innovazioni nel settore della stampa 3D, spingendo le imprese verso un futuro più efficiente, sostenibile e tecnologicamente avanzato.
Ingegnere civile e PhD in Meccanica delle Strutture, ha svolto attività di ricerca nel campo della Meccanica della Frattura presso l’Università di Bologna e l’Imperial College di Londra. Appassionata di tecnologia e meccanica, con circa 15 anni di esperienza come redattrice e responsabile di redazione di riviste tecniche, da alcuni anni collabora con le riviste di Quine Business Publisher del settore Industry e Building, come autrice di articoli e approfondimenti tecnici.
