Stampa 3D – Negli ultimi decenni, la tecnologia medica, così come innumerevoli altri settori industriali, ha spostato la produzione di componenti o di interi prodotti in luoghi con costi di manodopera più bassi, lontani dal mercato di destinazione
di Patrizia Ricci
Secondo Markus Glasser, Senior Vice President EMEA di EOS, la pandemia ancora in corso, ha mostrato la vulnerabilità delle catene di fornitura completamente ottimizzate e come lo sviluppo e la produzione di prodotti concentrati in singole parti del mondo ha portato a colli di bottiglia nelle forniture, abbia indebolito i mercati nazionali e ridotto l’autonomia. Lo stesso Glasser ha tuttavia evidenziato come la situazione stia anche fornendo alcuni preziosi insegnamenti. Uno importante è che, adottando tecnologie alternative per innovare, e con la collaborazione dell’industria, sia possibile rendere le nostre catene di fornitura più affidabili, economiche ed efficienti, non solo ora ma anche nel lungo termine. La stampa 3D industriale e la produzione decentrata possono trasformare il modo in cui progettiamo, creiamo, distribuiamo e ripariamo i prodotti su larga scala. Una soluzione che non solo fornisce un accesso immediato alle forniture critiche, on demand, ma offre anche un’enorme flessibilità e una consegna più rapida delle merci, perché rese più vicine all’utente finale. Quasi tutti i settori industriali possono beneficiare dell’innovazione che ne deriva, contribuendo a creare una catena di fornitura più efficiente e sostenibile.
Stampa 3D contro il Coronavirus
A inizio 2020, quando i tassi di infezione di Covid-19 sono saliti drasticamente in tutto il mondo, il potenziale della stampa 3D per la produzione rapida di componenti è stato sfruttato da molti, al fine di produrre apparecchiature e macchinari medicali. Numerosi paesi e aziende si sono rivolti a produttori locali e alla stampa 3D industriale per contribuire ad affrontare l’impennata della domanda di nuovi prodotti come i DPI, schermi facciali, protezioni per gli occhi, ventilatori e tamponi nasali. Ad esempio, in Europa e in Nord America, nel marzo 2020, un consorzio di aziende si è costituito in collaborazione con le autorità sanitarie canadesi e spagnole, per produrre il primo tampone nasale stampato in 3D certificato da un’agenzia governativa. Attualmente il consorzio sta collaborando con il governo spagnolo per produrre centinaia di migliaia di tamponi nasali medici da utilizzare nei kit di test per COVID-19, oltre ad aiutare gli ospedali nordamericani e i sistemi sanitari pubblici ad aumentare le capacità produttive e a contrastare l’esaurimento delle scorte. I test clinici hanno dimostrato che, a livello di prestazioni, il tampone nasale stampato in 3D rappresenta un’opzione efficace rispetto alla versione commerciale e che, grazie alla produzione additiva (AM), tamponi di questo tipo possono essere prodotti ovunque nel mondo, utilizzando una produzione decentralizzata e su richiesta.
Come funziona la produzione distribuita
“La tecnologia AM – spiega Glasser – aumenta la flessibilità dei processi manifatturieri e di lavorazione, riducendo sia la nostra dipendenza dalle catene di fornitura globali, sia le spese logistiche. Nei periodi di incertezza, quando i produttori sono sempre più sotto pressione per fornire prodotti e servizi essenziali, il fatto che la stampa 3D possa orientarsi quando e dove è più necessaria è estremamente vantaggioso”. Sebbene si tratti di una tecnologia relativamente nuova, oggi viene utilizzata in numerosi e diversi modi per produrre componenti rilevanti per la fornitura, e si stima che le dimensioni del mercato raggiungeranno i 23,75 miliardi di dollari entro il 2027.
La stampa 3D industriale consente una produzione orientata alla domanda, snellisce i processi e rende più solida la catena di fornitura, grazie al fatto che i prodotti possono anche essere migliorati o creati ex-novo per quanto riguarda la loro complessità, l’integrazione funzionale o la leggerezza della costruzione. La combinazione della stampa 3D industriale con le strutture di produzione digitale che collegano le macchine e i sistemi software di controllo della produzione in località sparse in tutto il mondo garantisce la massima trasparenza, grazie alla reportistica in tempo reale, alla flessibilità e alle prestazioni. “Questo approccio – continua Glasser – presenta molti vantaggi, tra cui una maggiore trasparenza delle catene di fornitura, prodotti facilmente adattabili ai gusti individuali o regionali, e una ridotta impronta ecologica dei prodotti. Tutti questi vantaggi sono molto più difficili da ottenere con un sistema di produzione centralizzato e tradizionale”.
I benefici in termini di produttività in Italia
“Ad oggi – spiega Giancarlo Scianatico, Regional Manager per l’Italia di EOS – l’additive manufacturing (AM) può essere considerata una delle tecnologie più dirompenti nell’ambito dell’Industry 4.0 e dello Smart Manufacturing, che potrà rivoluzionare il futuro dei processi produttivi in ambito industriale in Italia, come nel resto del mondo. Le tecniche di produzione additiva si aprono ad una vastità di applicazioni in diversi ambiti industriali, dall’automotive, al meccanico, dall’aerospaziale al biomedico. E in ogni ambito produttivo, la vera svolta è stato il passaggio che ha visto l’utilizzo dell’additive manufacturing dalla “semplice” fase di prototipazione alla produzione in massa di oggetti finiti, elemento che ha ridefinito oggi l’AM come la reale forza trainante verso lo sviluppo della fabbrica 4.0, digitale e intelligente”.
Sia a livello globale che in Italia, un numero sempre maggiore di aziende stanno dimostrando un interesse crescente nei confronti dell’additive manufacturing, sia per proteggere il proprio business attuale, potendo re-inventare i processi industriali, che crescere nei propri ambiti di competenza. “Ma, per poter passare ad una catena di produzione in chiave additive, – continua Scianatico – i decision maker aziendali hanno oggi la necessità di esplorare le reali potenzialità dell’AM, che possono essere sintetizzate nell’illimitata libertà relativa alla fase di design degli oggetti, con infinite possibilità di personalizzazione di piccoli e grandi lotti di prodotti finiti, e la riduzione delle complessità dei processi produttivi, con relativo minor impatto sui costi e time-to-market più rapido”.
Un’opportunità per le aziende
“Dal nostro canto – afferma Scianatico – sempre più ci accorgiamo che l’additive manufacturing viene percepito come un’opportunità dalle aziende, proprio per la flessibilità e la precisione nella riproduzione degli oggetti garantiti dalle tecniche di AM. E come EOS stiamo lavorando tantissimo per aumentare questo livello di percezione, con team di consulenti esperti che condividono con i responsabili aziendali diversi contenuti educativi, accompagnati da esempi pratici sulla qualità, la produttività e i costi che si è in grado di raggiungere con l’utilizzo delle tecnologie di additive manufacturing. In questo percorso i nostri esperti guidano la clientela in maniera assolutamente coscienziosa, ad esempio cercando di spiegare cosa è ancora utile e conveniente produrre con metodologie tradizionali, e quali sono gli ambiti e i prodotti per i quali risulta assolutamente più efficiente la produzione con tecnologie additive. Non ultimo, per aumentare ancora di più il livello di percezione sul valore aggiunto dell’AM e ridurre i tempi di apprendimento, EOS offre alle aziende, attraverso il team di Additive Minds, la possibilità di ricevere anche consulenze specifiche su diversi temi quali il part screening, il design, la progettazione, la formazione e l’ottimizzazione dei prodotti e dei processi”.
Produzione distribuita: i trend 2021 nel mondo – Settori chiave e tendenze nel 2021 e oltre
La produzione additiva non è affatto limitata all’ambito medico, anche se, per ovvie ragioni, nel 2020 abbiamo visto molti esempi di stampa 3D degni di nota in quel campo, come testimoniato dalla diffusione dell’AM in tutti i settori, dall’aerospaziale alla mobilità, ai beni di consumo. Afferma Glasser, che per il futuro prossimo e di medio termine prevede alcuni scenari e argomenti chiave.
Aerospaziale: mentre gli aerei sono a terra a causa della pandemia, la stampa 3D viene impiegata per la manutenzione e la ricostruzione degli interni della cabina. L’interruzione delle operazioni di volo degli aerei ha messo in pausa la necessità di gran parte della manutenzione, basata sulle ore o sui cicli di volo. Tuttavia, una buona parte della manutenzione è legata al calendario, comprese le procedure di parcheggio. Dove ci sono gli aerei, c’è la manutenzione.
Beni di consumo: da un po’ di tempo la personalizzazione non è più solo un trend, che si tratti di attrezzature sportive come caschi, suole di scarpe o montature per occhiali. L’utilizzo della stampa 3D industriale per questo tipo di applicazioni aumenterà ulteriormente in futuro, poiché i vantaggi per i consumatori e i produttori sono evidenti: oltre ad offrire un maggiore comfort a chi li indossa, i prodotti personalizzati aprono possibilità completamente nuove per la personalizzazione della moda. Poiché l’AM è un processo completamente digitale, gli elementi di tendenza possono essere messi insieme utilizzando scansioni della suola del piede o della testa, per poi essere trasformati in prodotti personalizzati dalla stampa 3D industriale. La combinazione di questo con la produzione distribuita e la produzione on demand consente alle aziende di variare i prodotti in base alle richieste locali e di produrli solo quando necessario. Ciò aumenta la flessibilità e riduce i costi di stoccaggio e di trasporto.
La sostenibilità diventa sempre più importante per le aziende e i clienti finali di tutti i settori. Ciò è direttamente collegato ai vantaggi della stampa 3D e giocherà un ruolo determinante nel 2021 e oltre. La maggior parte delle attuali tecniche di produzione è restrittiva, dispendiosa e piuttosto inefficiente. In EOS, c’è la convinzione che la produzione avanzata possa superare questi limiti, dalla sua capacità di produrre localmente e su richiesta, ridurre gli scarti rispetto alla produzione convenzionale, e anche, potenzialmente, ridurre le emissioni di CO2 del 5% entro il 2025. Nei prossimi anni, anche i materiali per la stampa 3D saranno sempre più spesso prodotti da fonti rinnovabili. La poliammide 11 di plastica ad alte prestazioni EOS (PA 11), ad esempio, è già realizzata al 100% con semi di ricino rinnovabili.
Magazzino digitale: la pandemia da COVID-19 ha dimostrato la necessità di resilienza della catena di fornitura, di digitalizzazione della produzione e di un processo manifatturiero flessibile, distribuito e più regionale. Con il continuo aumento della varietà e della complessità dei prodotti, le attività relative ai ricambi odierne e future subiranno un forte impatto. L’aumento dei costi e della complessità della supply chain per la pianificazione, la produzione, lo stoccaggio e la consegna richiederà uno spostamento dalle parti fisiche verso prodotti e servizi digitali. Nell’ambito di questo cambiamento, in relazione alla produzione additiva, mi aspetto di vedere emergere nuovi modelli di business, guidati da tre tendenze chiave 1.) digitalizzazione della produzione 2.) crescente attenzione al post-vendita, all’assistenza e alla complessità in aumento 3.) produzione sostenibile ed efficiente on demand. L’AM risponde perfettamente a questi requisiti e svolgerà un ruolo sempre più importante nel risolvere le imminenti minacce alla catena di fornitura, come l’obsolescenza di una singola parte, le carenze sistematiche della catena di fornitura e gli elevati costi di inventario.
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.
