Cosa fa effettivamente la stampa 3D?

La stampa 3D, o produzione additiva, è un processo costoso. È usato principalmente per creare prototipi, componenti speciali nella tecnologia aerospaziale o medica. I nuovi processi promettono ora costi significativamente più bassi e quindi l'avanzamento nella produzione di massa. Nello studio "Advancements in Metal 3D Printing", la società di consulenza Roland Berger spiega il potenziale di innovazione nel campo della stampa 3D del metallo. "La produzione additiva attualmente non è ancora competitiva rispetto ai metodi di produzione convenzionali nella produzione di massa", spiega Bernhard Langefeld, partner di Roland Berger. "Non possiamo aspettarci grandi progressi dalle consolidate tecnologie di stampa 3D: il mercato sta aspettando il prossimo grande salto nell'innovazione".

Stampa 3D: a che punto è la Svizzera?

"In Svizzera, alcuni attori affermati e nuovi sono seduti ai blocchi di partenza per beneficiare della tendenza della fabbricazione additiva. Ma la pazienza è ancora all'ordine del giorno al momento, il che non è sempre il caso, soprattutto con le società quotate", dice Sven Siepen, Senior Partner ed esperto del settore alla Roland Berger di Zurigo.

Il processo più comune attualmente è il "Powder Bed Fusion by Laser" (PBF-L). Per questo, una parte 3D viene creata strato per strato con una polvere fine come mezzo di stampa. PBF-L è usato, per esempio, per parti complesse nell'industria aerospaziale o per prototipi. I prezzi di questa tecnologia sono scesi negli ultimi anni ed entro il 2020 sono attesi ulteriori aumenti di efficienza nella gamma di percentuali a due cifre. Tuttavia, i costi sono ancora da 15 a 60 volte più alti rispetto alla costruzione classica di parti identiche.

Molte nuove tecnologie sono ai blocchi di partenza

Nel loro studio, gli esperti della Roland Berger si concentrano principalmente sui nuovi metodi di produzione additiva come la "Direct Energy Deposition" (DED), "Material Jetting", "Material Extrusion" o "Binder Jetting". Con DED, i componenti tridimensionali sono creati da una saldatura a strati con filo o polvere. DED è un processo comune per le riparazioni, per esempio. "Material Jetting" crea oggetti metallici simili a una stampante a getto d'inchiostro applicando gocce di metallo liquido. Nel processo di "estrusione di materiale", la polvere di metallo è incorporata nel materiale legante per creare un'asta o un tipo di filo. Questo viene riscaldato in un ugello e poi depositato strato per strato. Nel processo "binder jetting", il legante viene aggiunto allo strato superiore del letto di polvere in modo da creare un componente attraverso l'accumulo di strati. Negli ultimi due processi si produce un cosiddetto "compatto verde", che deve essere ulteriormente lavorato.

Molti di questi nuovi processi sono ancora in fase di sviluppo, ma diventeranno gradualmente più rilevanti nei prossimi anni e garantiranno la crescita del mercato per le soluzioni di fabbricazione additiva, poiché consentono la produzione con quantità maggiori, tra le altre cose. I vantaggi di costo risultanti rispetto al PBF-L possono essere un fattore dieci, a seconda del processo. "Attualmente, questi processi innovativi completano le tecniche consolidate di stampa 3D, ma a lungo termine potrebbero anche sostituirle", prevede Langefeld. "Tuttavia, non diamo per scontato che una tecnologia prevarrà completamente e sostituirà tutte le altre soluzioni. Come descriviamo nello studio, il futuro appartiene a un mix di processi diversi, ognuno dei quali si rivolge a profili di requisiti specifici in termini di proprietà dei materiali, volumi di produzione e costi".

Le strategie giuste per le tecnologie giuste

La grande varietà di soluzioni innovative offre alle aziende manifatturiere nuove opzioni, ma presenta anche delle sfide. Per analizzare l'intero spettro di possibilità e poi farne un uso mirato, il seguente approccio progettuale si è dimostrato efficace:

1. Sviluppare la comprensione per le soluzioni: Dato l'ambiente complesso, le aziende dovrebbero prima costruire una comprensione dettagliata del panorama tecnologico.
2. Identificare i campi di applicazione: Con queste conoscenze, le aziende possono analizzare il loro portafoglio di prodotti e verificare se possono beneficiare dei processi di stampa 3D.
3. Raggruppare i singoli campi di applicazione: Al fine di ottenere una panoramica sistematica, le singole applicazioni possono essere assegnate a diversi gruppi. Per ognuno di questi cluster, le aziende dovrebbero successivamente sviluppare scenari specifici.
4. Istituzionalizzare il processo: L'analisi descritta non deve essere un esercizio una tantum, ma è concepita come un ciclo. Solo in questo modo è possibile incorporare miglioramenti e innovazioni tecniche.

"Il clamore mediatico che circonda la stampa 3D sembra essersi un po' affievolito, ma la ricerca e lo sviluppo stanno progredendo rapidamente. Le nuove tecnologie, in particolare, stanno alimentando la competizione per l'innovazione tra i vari processi. Pertanto, i produttori di macchine e impianti dovrebbero mettere la produzione additiva in cima alla loro agenda", riassume Bernhard Langefeld.

Fonte: www.rolandberger.com