La stampa 3D per la produzione diretta (rapid manufacturing)

Ecco in quali casi è possibile utilizzare la stampa 3D per produrre oggetti che avranno un impiego diretto all’interno dei prodotti venduti al cliente

Pubblicato il 08 Mar 2017

Figura 2 - Fuel nozzle Avio Aero

Gentili lettori,
prosegue con un nuovo tema la rubrica ESPERTO RISPONDE dedicata alle tecnologie che più stanno impattando sia sul mondo industriale che su quello consumer: la Stampa 3D o stampa additiva.
Vi ricordiamo che con questa rubrica risponderemo anche alle vostre domande, che potete inviare a redazione@internet4things.it

Rispondono i nostri esperti:
ANDREA BACCHETTI (@andreabacchetti) e MASSIMO ZANARDINI, membri del laboratorio di ricerca RISE (Research & Innovation for Smart Enterprises) dell’Università degli Studi di Brescia e della spin-off universitaria IQ Consulting .

Per capire come affrontare il tema del 3D Printing leggi il servizio Stampa 3D: il check-up online di IQC per capire e orientarsi l’additive manufacturing

La stampa 3D nella produzione diretta (rapid manufacturing)

Proseguiamo nella descrizione degli ambiti applicativi in cui può essere impiegata la manifattura additiva. Dopo aver discusso i principali vantaggi abilitati dal suo utilizzo in prototipazione e per la produzione di utensili e attrezzi a supporto delle fasi produttive, allarghiamo ancor più il raggio di azione arrivando sino alla produzione di componenti/prodotti finiti.
Come mostrato in Figura 1, le applicazioni in questo ambito (“Digital Manufacture”) hanno solo da poco intrapreso la scalata fino al raggiungimento asintotico del classico plateau di Gartneriana origine, previsto non prima del 2035.

Figura 1 – Ambiti applicativi delle tecnologie di stampa 3D

La principale differenza rispetto all’ambito applicativo descritto nella puntata precedente è relativa al fatto che per questo caso d’uso gli oggetti prodotti mediante stampante 3D hanno un impiego diretto all’interno del prodotto venduto al cliente.

Pre-requisito essenziale affinché un’azienda decida di realizzare tramite stampa 3D componenti e oggetti finiti è la possibilità di trovare e impiegare un materiale equivalente rispetto a quello impiegato nel processo produttivo tradizionale. Grazie all’evoluzione delle tecnologie di stampa 3D, e grazie alla continua attività di ricerca e sviluppo, la rosa dei materiali effettivamente lavorabili per via additiva sta crescendo sensibilmente.

Qualora un’azienda riesca a trovare una corrispondenza tra il materiale impiegato tradizionalmente e uno processabile da stampanti 3D, si dovrà poi porre delle domande relative a quali vantaggi perseguire tramite una produzione additiva:

Modificando la forma e/o la geometria del prodotto, è possibile incrementarne le funzionalità e le performance in utilizzo, per esempio prevedendo strutture cave o geometrie interne più complesse?
Modificando la forma e/o la geometria del prodotto, è possibile ridurre l’incidenza delle attività di assemblaggio dei componenti?
Grazie alla flessibilità introdotta dalla stampa 3D, è possibile realizzare in maniera economica anche la produzione di piccole serie o addirittura pezzi unici?

Con riferimento ai primi due punti, il caso più noto è sicuramente quello di Avio Aero. I prodotti realizzati in modalità additiva, oltre ad avere forme e geometrie così complesse da non poter essere realizzate con metodi sottrattivi, possono raggiungere caratteristiche meccaniche e fisiche migliori.

In particolare, l’azienda stampa diversi componenti delle proprie turbine (in particolare le palette e gli ugelli per l’iniezione del carburante) con tecnologie additive, per un volume complessivo di circa 40.000 pezzi/anno, ottenendo benefici in termini di performance di utilizzo (turbine più leggere e durevoli), ma anche di efficienza del processo produttivo. Infatti, gli ugelli necessari per l’immissione del propellente vengono ora realizzati in un unico pezzo, mentre con le tecnologie tradizionali serviva lavorare singolarmente 20 componenti, poi da assemblare (Figura 2).
Con riferimento al punto 3, sono oramai diverse le applicazioni della tecnologia per la produzione di componenti e oggetti unici, legati a personalizzazioni richieste da singoli clienti. Nel settore machinery, uno dei maggiormente interessati alle tecnologie additive, si segnala Savio Macchine Tessili, che da diversi anni utilizza la stampa 3D per la produzione di componenti con geometrie non ottenibili per asportazione di truciolo. Nello specifico, l’azienda produce circa 1.000 pezzi all’anno, con un costo di sviluppo dell’ordine di 1/10 rispetto alla situazione originaria.[1]