Stampa 3D: la nuova era della produzione digitale

Quando parliamo di produzione digitale, parliamo di stampa 3D. La stampa 3D si posiziona tra le tecnologie esponenziali che possono consentire una crescita trasformazionale nella produzione, secondo uno studio di Deloitte, Singularity University e Compete.

Le tecnologie esponenziali sono quelle che consentono il cambiamento a un ritmo accelerato e non lineare, facilitato da progressi sostanziali e riduzione dei costi.

Lo studio Exponential Technologies in Manufacturing, esplora come le tecnologie esponenziali stanno trasformando il futuro della produzione e in che modo le aziende manifatturiere globali possono sfruttare al meglio questo cambiamento dirompente per evolversi e prosperare.

La stampa 3D e la panoramica attuale della produzione industriale

I produttori e l’ecosistema manifatturiero in generale, hanno urgente bisogno di una mentalità e di un set di strumenti evoluti per sfruttare al meglio le opportunità e superare le potenziali sfide che si presentano.

In tutti i settori e mercati, le organizzazioni stanno affrontando una crescente pressione derivante dal rapido processo di trasformazione.

Da prototipazione a produzione digitale

Più comunemente nota come stampa 3D, la produzione additiva viene sempre più utilizzata da una vasta gamma di industrie e applicazioni per produrre parti:

  • con maggiore velocità, economia e prestazioni migliori
  • per personalizzare i prodotti sul singolo consumatore

All’inizio, la stampa 3D era principalmente utilizzata per realizzare prototipi di nuovi prodotti, ma oggi viene utilizzata anche nella produzione di pezzi finiti. La produzione additiva ha il potenziale per far risparmiare tempo e denaro alle aziende e, cosa più importante, ridefinire gli assi su cui i prodotti vengono valutati per un determinato uso.

La prototipazione rapida sarà sempre un vantaggio della stampa 3D“, afferma John Hart, professore associato di ingegneria meccanica al MIT e direttore del Center for Additive e Digital Advanced Production Technologies (ADAPT), “ma ora si è spostato oltre questo ambito limitato. In alcuni casi, l’additivo non è solo più economico, ma può anche produrre parti di migliore qualità grazie alle libertà geometriche che l’Additive Manufacturing consente “.

Produzione tradizionale versus produzione digitale

I processi convenzionali, come lo stampaggio a iniezione o la fusione, sono altamente efficienti nel produrre grandi quantità di una geometria fissa ad un prezzo basso. Un vantaggio in termini di costi che non si traduce in un egual vantaggio quando è necessario produrre una linea di prodotti variabile, o parti in bassa quantità. In tal caso, con i sistemi convenzionali, si richiedono ingenti investimenti iniziali che non possono essere ammortizzati sul costo di singole unità.

Produzione digitale

La produzione additiva modifica questa dinamica, in quanto può essere sfruttata per creare quantità variabili di parti complesse o personalizzate senza la necessità di un investimento fisso in attrezzature. In molti casi, queste parti non possono essere fabbricate con altri mezzi accessibili. Stiamo assistendo, quindi, ad una rinascita della produzione moderna, dove design, creatività e voce del cliente si uniscono ai processi additivi per creare parti che erano economicamente o fisicamente impossibili pochi anni fa.

La produzione digitale apre nuove possibilità non solo per la forma e la funzione degli oggetti fisici, ma anche per i modelli su cui le aziende offrono valore ai propri clienti.

Il professore John Hart sopra citato, indica Mercedes-Benz come esempio. La casa automobilistica utilizza AM per ridurre i costi di inventario e, in tal modo, sta digitalizzando la sua intera libreria di disegni, trasformando i disegni di carta in modelli digitali 3D.

Quando le persone hanno bisogno di una parte per il loro camion che è guasto in un ambiente rurale, Mercedes non dovrà preoccuparsi di avere l’inventario in magazzino e di spedirlo in tutto il mondo“, spiega Hart. “Invece, potrebbero scaricare un file dalla loro biblioteca digitale e stampare la parte di ricambio, completamente su misura.”.

Previsioni e visioni

Secondo Gartner, il mercato globale della stampa 3D avrà un valore di $ 17,7 miliardi entro il 2020.

Spiegando l’utilità della stampa 3D, John Flannery di General Electric afferma “Non si tratta di fare la stessa cosa in modo diverso, si tratta di ripensare l’intero processo per creare prodotti di qualità superiore“.

produzione digitale

Non si tratta di sostituzione, si tratta di ridisegnare i processi e ripensare le linee di produzione“, ha affermato.

La stampa 3D e la produzione digitale oggi – i 4 settori principali

1. Aviazione / aerospaziale

Di tutte le industrie, l’industria aeronautica sfrutta al massimo la stampa 3D, incorporando la tecnologia nella creazione di nuove parti personalizzabili che erano impossibili da creare prima.

Il 40% di un motore di elicottero progettato da un’azienda che utilizza i servizi di stampa 3D è stato creato con parti stampate in 3D e sono stati in grado di ridurre il numero di parti da 400 a 16.

Un altro pezzo di motore era stato ridotto da 855 parti a 12, il che ha contribuito a ridurre il peso e ha comportato una riduzione dei costi dell’80%. La capacità di produrre parti in miniatura appositamente progettate per ciascun aereo o veicolo spaziale sta cambiando le capacità di questi mezzi di trasporto.

2. Medicina

Alcuni pazienti hanno già subito interventi per sostituire ginocchio e spalla con parti stampate in 3D. I professionisti del settore medicale sono ora in grado di realizzare parti stampate in 3D in grado di integrarsi e crescere con l’osso, per creare un giunto più robusto di prima.

Sono stati stampati in 3D mandibole, strutture facciali, organi con materiali organici e organi per facilitare i chirurghi negli interventi, dando loro strumenti per fare pratica.

3. Energia

General Electric sta incorporando la stampa 3D in molte fasi del processo di produzione. I trapani che prima erano costosi e si rompevano spesso ora sono stampati in 3D  sono più resistenti che mai.

Per il petrolio, il gas e le energie rinnovabili, GE e altre società utilizzano la stampa 3D per ridurre il costo dei materiali e accelerare i tempi di produzione. Sono in grado di stampare parti sostituibili sul posto invece di aspettare settimane per nuovi pezzi. Inoltre, la stampa 3D per metalli viene utilizzata sia per le turbine eoliche che per le attrezzature minerarie.

4. Manifattura

Secondo Manufacturing Business Technology, la stampa 3D nel settore manifatturiero sta diventando più accessibile e più facile da usare.

Le moderne strutture di produzione stanno adottando la stampa 3D, l’intelligenza artificiale, la robotica e innovazioni simili per automatizzare e migliorare lo spazio.

La stampa 3D, ad esempio, può aiutare ad accelerare la velocità e l’avanzamento di progettazione, test, prototipazione e altro ancora. Nella prototipazione, una volta deciso il disegno iniziale, è possibile stampare un modello fisico in ore o minuti.

produzione digitale Anello stampato in 3d metallo gioielleria

Inoltre, il costo della stampa con questa tecnologia non cambia mai. È lo stesso costo per stampare un componente o un articolo, se ne occorre uno o 10.000.

Ma l’elemento più importante è che i prodotti, i disegni e gli oggetti possono essere stampati ovunque. Le aziende e le organizzazioni non hanno più bisogno di avere una struttura separata solo per la produzione.

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