Stampa 3D: i 10 principali vantaggi derivanti dall’utilizzo dell’Additive Manufacturing

La tua azienda ha già compiuto scelte strategiche legate all'Additive Manufacturing? Se la risposta è no, è il momento di farlo, considerando i vantaggi legati a questa tecnologie e ai processi industriali di stampa 3D.

L'innovazione legata all'Additive Manufacturing sta infatti accelerando a ritmo vertiginoso: macchine sempre più efficienti e meno costose, unitamente a nuovi materiali, consentono di creare pezzi che competono e talvolta superano per caratteristiche quelli prodotti in modo tradizionale.  

Senza dimenticare che l'interesse del pubblico per i prodotti stampati in 3D è in costante crescita. 

Di seguito una lista dei motivi e dei vantaggi per cui un’azienda dovrebbe quantomeno considerare l'utilizzo dell'additive manufacturing all'interno dei processi produttivi industriali. 

1) Sostenibilità e risparmio di risorse 

La sostenibilità, come sappiamo è un fattore sempre più rilevante. La stampa 3D permette di ridurre lo spreco di materiali oltre a far risparmiare risorse fondamentali come quelle energetiche.‍

La produzione additiva prevede addizione progressiva di materiale “layer by layer” fino a ottenere il pezzo desiderato. Il processo viene avviato attraverso la stesura di uno strato iniziale di materiale, procedendo poi con l'aggiunta di ulteriori strati che vengono processati e consolidati a quelli sottostanti fino al completamento dell’oggetto.
Qualora intervengano bave o supporti che trattengono il pezzo durante la stampa, è possibile rimuoverli mediante tecniche tradizionali di post processo. Tuttavia, il livello di spreco complessivo è minimo. 
Inoltre, la produzione simultanea di più pezzi identici tra loro, oppure completamente diversi, consente di risparmiare energia e di abbattere i costi relativi al materiale.

2) Non solo prototipi ma sistemi vantaggiosi anche per la produzione in serie 

L'additive manufactiring è spesso la scelta ideale per la produzione di prototipi o di piccole quantità di prodotti, con opportunità sempre maggiori di avviare produzioni in serie in modo efficiente oltre che vantaggiose sia in termini economici che di qualità dei prodotti realizzati.

I cicli di produzione sono più rapidi e meno costosi rispetto ai processi tradizionali. Ad esempio, se hai bisogno di un numero limitato di componenti, invece di creare uno stampo, potrebbe essere più utile stamparli utilizzando un file di progettazione, ricorrendo semplicemente a una macchina ad hoc e al materiale necessario.  

La stampa 3D risulta particolarmente vantaggiosa anche in termini di mass customization e produzione on demand. Con riferimento al primo aspetto occorre ricordare le numerose opportunità concesse dall’Additive Manufacturing in merito alla produzione di beni personalizzati su larga scala.

È infatti possibile adattare rapidamente il design e la produzione di un oggetto per soddisfare le specifiche esigenze dei committenti. Ciò consente di ottenere prodotti unici e personalizzati, che rispecchiano i requisiti richiesti. 

È quindi possibile realizzare articoli specifici solo quando necessario, evitando l'accumulo di scorte, riducendo gli sprechi. Quando si applicano entrambi questi principi si raggiunge un grande livello di efficienza anche su larga scala, risparmiando 

tempo e risorse, senza compromettere la qualità del prodotto finale. 

Non va inoltre dimenticato che, i produttori di piccoli lotti possono trarre grandi vantaggi dall’utilizzo della fabbricazione additiva.

3) Ridurre le scorte legate alla produzione 

La fabbricazione additiva fa sì che non sia più necessario avere eccessive scorte a disposizione. La produzione tradizionale, solitamente, genera un magazzino ricolmo di parti preconfezionate da utilizzare in caso di bisogno. Tuttavia, se si decidesse di realizzare lo stesso oggetto con un nuovo design, i componenti già creati sarebbero obsoleti.

Grazie alla stampa 3D, invece, è possibile dotarsi di un inventario virtuale. Le informazioni su i componenti vengono mantenute nel cloud per l'intero ciclo di vita del prodotto e stampate solo quando necessario.  

Questo sistema elimina la necessità di avere uno spazio adibito a magazzino, oltre a personale dedicato. 

4) Capacità di ricreare pezzi che, diversamente, non sarebbero reperibili 

Può capitare la difficoltà a reperire un oggetto specifico nel caso, per esempio, in cui gli stampi utilizzati per la produzione siano stati ritirati dal mercato.

L'Additive Manufacturing può rappresentare la soluzione per ovviare a questa problematica: attraverso le specifiche o i file disponibili (memorizzati nel cloud PLM), è possibile ricreare il pezzo desiderato utilizzando una stampante 3D. 

5) Miglioramento della qualità legata ai nuovi materiali 

L’organizzazione snella legata alla stampa 3D può offrire l’opportunità di valutare la scelta di nuovi materiali al fine di migliorare la qualità complessiva dei prodotti finali.  
Ogni anno vengono infatti introdotti nuovi polimeri, metalli e compositi utilizzabili all’interno dei processi di Additive Manufacturing.  

In questo modo, è possibile creare nuovi pezzi più affidabili, evitando future chiamate di assistenza e riducendo i costi di rilavorazione. 

6) Tecnologia aperta al futuro, dal CAE (Computer-Aided Engineering) alle applicazioni di Driven Design basate su AI - Intelligenza Artificiale

L’utilizzo di progettazione generativa guidata dall’intelligenza artificiale (AI) sta rivoluzionando il modo in cui i progettisti cerano gli oggetti.

Una prima rivoluzione si è avuta con il computer-aided engineering (CAE). Si tratta di un'applicazione basata su tecniche di analisi e simulazione matematica connessa al processo di sviluppo di prodotti.  

Il CAE combina la progettazione assistita tramite computer (CAD) con discipline come l'analisi agli elementi finiti (FEA), la dinamica dei fluidi computazionale (CFD), la multifisica e il calcolo ingegneristico.  

L'obiettivo iniziale del CAE era quello di creare prodotti, assiemi e parti che non solo siano validati per l'uso in specifiche condizioni operative, ma anche ottimizzati in base a caratteristiche specifiche come peso e robustezza. 

Lo sviluppo successivo ha portato il CAE a diventare un sistema di driven design ovvero di design automatizzato che crea modelli 3D partendo da requisiti funzionali e da target di ottimizzazione strutturale e fluidodinamica.

A breve questo processo si integrerà sempre di più con l'AI driven design basandosi sui principi di maching learning. In questo modo sarà ancora più semplice tradurre i progetti delle aziende committenti in modelli 3D facilmente stampabili. 

7) L’arrivo dell’AI Driven Design

Grazie al Driven Design connesso al sistema di Intelligenza Artificiale è sufficiente inserire alcuni parametri, come le dimensioni, i materiali e il metodo di produzione desiderati, e le applicazioni suggeriranno una serie di elementi progettuali in grado di soddisfare tali requisiti.  

Ciò significa che i progettisti sono messi nelle condizioni di risparmiare tempo prezioso per quanto riguarda il design e concentrarsi maggiormente sulla progettazione stessa. 

In particolare, grazie alla capacità dell'Additive Manufacturing di produrre forme organiche, il generative design può suggerire soluzioni innovative che altrimenti non sarebbero realizzabili.  

Queste idee possono essere conformi alle specifiche richieste e, allo stesso tempo, offrire soluzioni creative e originali. L'utilizzo di progettazione AI-driven offre quindi un'opportunità unica per le aziende di esplorare nuovi territori di design e creare prodotti unici e innovativi. 

8) Additive Manufacturing e Mass customization

L'Additive Manufacturing offre una flessibilità senza precedenti all’interno dei sistemi produttivi, permettendo di soddisfare le esigenze individuali dei clienti, aprendo contestualmente le porte a un'era di produzione su misura.  

Sono già molti i casi pratici di Mass Customization realizzati grazie a un approccio che mira a combinare i vantaggi dell'efficienza della produzione di massa con l’elevata personalizzazione dei prodotti.  

Fino a poco tempo fa questi due fattori sembravano contraddittori, ma grazie alla produzione additiva ora è possibile realizzare prodotti customizzati su larga scala.  

I clienti possono richiedere oggetti unici, adattati alle loro preferenze e alle esigenze specifiche, senza dover pagare costi e tempi di produzione elevati. 

Un esempio concreto di come l'Additive Manufacturing e la Mass Customization arriva dal settore della moda. Grazie alla stampa 3D è infatti possibile creare abiti e accessori personalizzati, perfettamente adattati alle misure e ai gusti individuali dei singoli clienti.  

Ma i vantaggi non si limitano al contesto del Fashion. La tecnologia additiva sta trovando applicazioni in molti altri settori, come quello medicale. Pensiamo, per esempio, alla possibilità di stampare protesi differenti, per soggetti diversi, all’interno di un unico ciclo di produzione. Grazie all’innovazione continua i casi pratici sono in continuo aumento. 

Per approfondire l'argomento potrebbe interessarti anche: "Teconologie di Advanced Manufacturing con possibilità di Distruption del mercato"

9) La rivoluzione del design industriale attraverso la realizzazione di forme complesse e strutture trabecolari

Grazie alle tecnologie di Additive Manufacturing è possibile realizzare forme complesse che erano inimmaginabili con i metodi tradizionali di produzione. Soluzioni che aprono la strada a nuove possibilità di design, consentendo a ingegneri e designer di esplorare un territorio creativo completamente innovativo. 

Una delle caratteristiche distintive dell'Additive Manufacturing è la sua capacità di realizzare oggetti strato dopo strato, senza le limitazioni derivanti dalle tecniche sottrattive. Ciò significa arrivare a forme geometriche complesse, tra le quali quelle organiche o irregolari, che possono essere facilmente realizzate, permettendo alle aziende di creare prodotti unici ed esteticamente accattivanti.  

Fino a pochi anni fa sarebbe stato difficile o addirittura impossibile realizzare tali strutture, tuttavia, l'Additive Manufacturing consente di stampare oggetti con le caratteristiche precedentemente indicate, in modo efficiente e preciso, offrendo ulteriori vantaggi relativi, per esempio, circa l'ottimizzazione del peso e le prestazioni dei prodotti.  

10) Stampaggio di materiali prima impossibili da lavorare

L'Additive Manufacturing (AM) permette lo stampaggio di materiali che in passato erano considerati difficili o impossibili da lavorare. 

Attraverso i singoli processi tradizionali, come la fresatura o la tornitura, alcuni materiali possono infatti presentare difficoltà nell'essere lavorati a causa della loro composizione chimica, delle proprietà termiche o di altre caratteristiche specifiche. Con le tecniche additive, al contrario, è possibile superare queste limitazioni. 

L'Additive Manufacturing consente infatti di lavorare una vasta gamma di materiali, inclusi metalli, polimeri, ceramici e compositi.  

Ciò significa che materiali come titanio, leghe ad alta temperatura, materiali biocompatibili o materiali ad alte prestazioni possono essere utilizzati nella creazione di oggetti specifici. 

Realizzazione di pezzi più leggeri

L'Additive Manufacturing (AM), oltre agli altri aspetti già trattati, permette di realizzare pezzi più leggeri senza compromettere la resistenza e la funzionalità dei prodotti stessi, aprendo nuove possibilità all’interno di una vasta gamma di settori industriali. 

Uno dei vantaggi principali della produzione additiva consiste nel ridurre il peso degli oggetti creati e, conseguentemente, offrire una maggiore libertà di progettazione.  

Utilizzando i metodi di produzione tradizionali, la complessità geometrica e la riduzione del peso spesso si scontrano con le limitazioni imposte dai processi di lavorazione.  

I plus delle metodologie additive riguardano, per innanzitutto, l’utilizzo di materiali leggeri ad alte prestazioni. Molti esempi arrivano dal settore dell'industria aerospaziale. Qui, ogni grammo di peso risparmiato si traduce in un miglioramento delle prestazioni dei velivoli.  

Ecco allora che la produzione additiva permette di realizzare componenti aerei complessi, come strutture interne e parti di motore, che sono significativamente più leggeri rispetto alle controparti tradizionali, migliorando l'efficienza e la manovrabilità complessiva dei velivoli.