SCENARI/ Il rilancio della manifattura: si torna agli atomi passando dai bit

- Michele Orioli

MICHELE ORIOLI e la nuova frontiera della lavorazione dei materiali: stampanti 3D e Additive Manufacturing, nato nel 1986 e ora in pieno fermento tecnologico.

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Stampante 3d

Le tradizionali tecnologie di lavorazione dei materiali, come la fresatura o l’estrusione, si basano sulla sottrazione della materia secondo ben precisi profili geometrici. Ma è possibile realizzare oggetti e manufatti con tecnologie di produzione di tipo additivo, cioè attraverso l’aggiunta di materiale. è ciò che fanno le stampanti 3D e per questo la tecnologia incentrata sullo sviluppo della stampa 3D è denominata Additive Manufacturing. L’additive manufacturing è stato utilizzato per la prima volta nel 1986 con l’invenzione della stereolitografia, una tecnica di prototipazione rapida in grado di realizzare oggetti tridimensionali a partire da un progetto realizzato da un software CAD/CAM. Un notevole vantaggio di questo processo produttivo è che permette la riduzione o il totale annullamento degli scarti di produzione tipici dei metodi classici; una riduzione che diventa tanto più significativa, anche economicamente, quanto maggiore è la complessità dell’oggetto da realizzare. La stampa 3D sta assumendo un ruolo crescente nei nuovi scenari del digital manufacturing, come quelli delineati nei giorni scorsi durante la 51esima edizione del Congresso Nazionale AICA (Associazione italiana per l’Informatica ed il Calcolo Automatico) dedicata al tema “Dal Bit agli Atomi: rilancio della manifattura e nuove competenze digitali”. Una delle ricerche illustrate nell’occasione, “Il rilancio delle imprese manifatturiere italiane e le nuove tecnologie digitali”, condotta da AICA in collaborazione con la Direzione Studi e Ricerche di Intesa Sanpaolo, Prometeia e Netconsulting, ha approfondito lo stato della diffusione della “fabbrica digitale” nel nostro paese presso grandi e piccole imprese e aziende artigianali. Ne è emerso tra l’altro – con riferimento alle microimprese che sono circa il 90% del totale in Italia – come la tecnologia dell’Additive Manufacturing rappresenti una fondamentale occasione per rafforzare la competitività: «Infatti, da una simulazione condotta su 29 microsettori potenzialmente interessati all’additive manufacturing, si evidenzia che se la produttività del capitale delle piccole imprese si riallineasse a quella delle medio-grandi, il loro fatturato aumenterebbe di 16 miliardi di euro, valore equivalente all’incremento atteso per l’intero settore manifatturiero nel 2015». Il principale impiego per cui è stata ideata la tecnologia di stampa 3D riguarda il suo utilizzo nella produzione di modelli (prototipi) prima dell’avvio della produzione industriale, evitando quindi il setup di macchinari particolarmente costosi ed utilizzati per la produzione di massa. La stampante 3D ha inoltre il pregio di poter realizzare in un unico blocco strutture particolarmente complesse e altrimenti realizzate in più stampi tramite le tradizionali tecniche di produzione: questa caratteristica risulta apprezzata in settori quali l’automotive (dove è possibile realizzare forme con particolari angoli di curvatura non ottenibili con i metodi classici) e l’aeronautica (sia civile che aerospaziale, grazie alla produzione di componenti resistenti ma allo stesso tempo più leggeri). Tuttavia, osserva il Rapporto AICA, «se i vantaggi di questa tipologia produttiva sono indubbi, riassunti in bassi o nulli costi di setup (equivalenti per la maggior parte al costo del CAD) e ridotti costi logistici (data la possibilità di produzione in loco) o, addirittura, nella totale o parziale eliminazione della catena produttiva, si è tuttavia registrato uno scarso grado di adozione fino al recente passato, anche in Italia, e spesso concentrato presso grandi realtà multinazionali dell’aerospaziale, della difesa o dell’automotive, nonostante siano stati introdotti nuove tecnologie, processi e materiali»

 La bassa penetrazione è dovuta in primis al costo per macchinario di livello industriale e ai limiti fisici dei macchinari disponibili, tuttora generalmente lenti e comunque onerosi dal punto di vista hardware, e pertanto ammortizzabili solo nel lungo periodo.È peraltro vero che, a partire dal 2009, questo processo produttivo ha cominciato a richiamare nuovamente l’attenzione a seguito della scadenza di alcuni brevetti che hanno permesso la realizzazione dei primi modelli di stampanti low-cost accessibili a un pubblico di massa. Si osserva anche come stampa 3D sia una tecnologia adatta alla produzione di oggetti sofisticati, o che richiedono elevate personalizzazioni e, pertanto, uno degli ambiti elettivi di applicazione sono i mercati di nicchia (con margini maggiori rispetto alla produzione di massa).A tale proposito, in diversi comparti settoriali si sta osservando come la produzione industriale stia gradualmente volgendo sempre più verso un prodotto personalizzato o customizzabile, rispetto a quello di massa. Ma la Digital Fabrication, altro nome della stampa 3D, è solo uno dei cinque Megatrend tecnologici che stanno modificando il tradizionale sistema produttivo; ci limitiamo a indicarli, seguendo il modello tracciato da Netconsulting. C’è il Cloud computing, che permette alle imprese di ogni dimensione di usufruire della potenza computazionale necessaria a sfruttare i Big Data, ovvero l’enorme mole di informazioni provenienti da sensori, componentistica collegata in rete e qualsivoglia strumento dotato di una connessione internet, al fine di individuare sprechi, semplificare processi ed efficientare la produzione. Ci sono l’Internet of Things (IoT) e la robotica applicate alla fabbrica che consentono di incrementare l’automazione dei processi permettendo tuttavia una gestione flessibile grazie alle piattaforme che possono gestire eventi scatenati da dati e informazioni in real (near) time. C’è poi l’utilizzo della realtà aumentata, ad esempio per la manutenzione di impianti critici attraverso l’intervento di figure tecniche e il supporto di documentazione relativa al prodotto da supervisionare, le certificazioni, la localizzazione dei componenti, la presa di fotografie pre e post intervento, come nel caso dei gasdotti, di piattaforme chimiche, di serbatoi, di impianti di grandi dimensioni. Infine l’Integrated Enterprise Ecosystem: i nuovi sistemi permetteranno inoltre una maggiore collaborazione tra i diversi comparti della fabbrica; con conseguente riduzione degli sprechi in fase di prototipazione, oltre che una maggiore comprensione dei cambiamenti e il tracciamento in real time del prodotto durante tutto il ciclo produttivo. Trasversale a questi MegaTrend c’è il concetto di sostenibilità, che comporta un utilizzo ottimale dell’energia e delle risorse disponibili, con contingente riduzione del rischio. L’evoluzione della fabbrica come quella così come disegnata non avverrà certo in tempi brevi, ma i programmi di trasformazione avviati da molte aziende in questi anni si muovono già in questa direzione.

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