Nella gamma di tecnologie industriali emergenti in Europa, la produzione additiva (AM) è una delle più rilevanti. La AM amplia i confini del design delle parti, facilita la produzione di parti diverse senza costi aggiuntivi, minimizza l’ingombro produttivo e riduce i costi di inventario. Mentre gli alti costi di magazzinaggio e di trasporto influenzano il presente delle aziende, il futuro sta in strutture flessibili e vicinanza al cliente. La produzione additiva richiede minime operazioni di utensili e crea parti finite direttamente da un file CAD digitale. Ridurrà il time-to-market e aprirà molte possibilità di produzione on-demand.
Man mano che sempre più investimenti vengono investiti nello sviluppo di tecnologie additive, le barriere all’ingresso nell’adozione della AM dovrebbero diminuire nel tempo. Tuttavia, le questioni politiche e normative, se non adeguatamente trattate, possono essere un ostacolo all’ascesa di AM nel nostro panorama industriale. Dalle competenze e l’istruzione alla proprietà intellettuale e la standardizzazione, l’Europa affronta una serie di sfide e sarà imperativo agire in modo rapido e determinato. CECIMO, European Association of the Machine Tool Industries, ha sottolineato che un approccio comune a livello europeo può accelerare lo smantellamento delle barriere tecnologiche e superare importanti ostacoli politici e normativi. Dobbiamo ricordare, infatti, che i nostri produttori di macchine AM e di applicazioni competono oggi su scala globale con paesi come Stati Uniti, Cina e Giappone.
Cos’è la produzione additiva
Comunemente nota come stampa 3D – una definizione che si applica più alle stampanti consumer che alle applicazioni industriali – Produzione Additiva (AM) è il termine ufficiale standard del settore per tutte le applicazioni di tale tecnologia. È definita come il:
Processo di unione di materiali per creare oggetti dai dati del modello 3D, di solito strato su strato, in contrasto con le metodologie di produzione sottrattiva.
AM non è una nuova tecnologia: la sua nascita è tradizionalmente fatta risalire agli anni ’80, quando Chuck Hull iniziò a sperimentare la stereolitografia (SLA), uno dei processi di fotopolimerizzazione vat. Egli brevettò la tecnologia nel 1984 e fondò 3D Systems (1986), ancora oggi brillantemente in attività.
Il processo generale di produzione
Le tecnologie AM si svilupparono in conseguenza dei miglioramenti in diversi settori. Come per altri sviluppi nelle tecnologie di produzione, i miglioramenti nella potenza di calcolo dei computer e la riduzione dei costi di archiviazione sulle memorie di massa hanno aperto la strada alla elaborazione delle grandi quantità di dati tipici della moderna progettazione CAD 3D. Un modello CAD 3D è il punto comune di avvio di tutti i processi AM. Esso consente la “personalizzazione di massa”, ovvero il fatto che un singolo prodotto può essere prodotto in piccole quantità ma a un prezzo conveniente.
Negli ultimi tre decenni, il formato di file STL (Stereolitografia), creato da 3D Systems, è stato lo standard industriale per il trasferimento di informazioni tra i programmi di progettazione e le apparecchiature AM. Tuttavia, il formato STL può descrivere solo la geometria della superficie di un oggetto tridimensionale senza alcuna rappresentazione di colore, trama o di altri attributi presenti nel modello CAD. Dal 2012, un nuovo formato (il formato AMF) è stato sviluppato per superare i limiti di STL. Il file STL/AMT descrive le superfici esterne chiuse del modello CAD originale e costituisce la base per il calcolo delle “fette” trasferite poi alla macchina, che rappresenta la terza fase del processo.
La quarta fase si riferisce alla produzione effettiva e comprende l’impostazione della macchina AM, la costruzione e la rimozione del prodotto, che avrà infine bisogno di una post-elaborazione (ad esempio la lucidatura) e di adattamento all’uso finale.
Due componenti chiave da considerare: tecnologie e materiali
Esistono numerose tecnologie per la produzione additiva, originariamente sviluppate per la produzione di prototipi in plastica utilizzando una tecnica di scansione laser punto per punto. I processi Powder Bed Fusion – e in particolare la Selective Laser Sintering (SLS) – sono stati tra i primi commercializzati e rappresentano oggi la tecnologia leader per le parti in metallo.
Altre tecnologie rilevanti per la AM su metallo sono la Directed Energy Deposition, la Sheet Lamination e la Binder jetting.
Applicazioni della produzione additiva
In termini di sviluppo di applicazioni, le tecnologie AM registrano un interesse crescente dal settore delle macchine utensili. Infatti, mentre fino a pochi anni fa la AM era concentrata principalmente sulla prototipazione, le applicazioni oggi si stanno spostando verso produzioni di massa personalizzate, in particolare nei settori aerospaziale, automobilistico, della difesa, sanitario e dei beni di consumo.
Produzione additiva: opportunità e sfide
Le principali opportunità della AM risiedono nella flessibilità di progettazione e nella personalizzazione di massa, protezione del segreto industriale, sostenibilità dei processi e rapido sviluppo dei prodotti. Le sfide da affrontare sono legate alla protezione della proprietà intellettuale, alla certificazione degli standard, alle applicazioni in produzioni di massa, alle questioni normative e – ad oggi – alla limitata scalabilità. Il prossimo passo per lo sviluppo del settore potrebbe essere rappresentato da macchine utensili ibride che incorporino CNC e AM
