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Manifattura Additiva: la rivoluzione della stampa 3D

Come si riesce a realizzare, in un unico processo di stampa, oggetti tradizionalmente ottenuti in più componenti singoli? Grazie a un processo di produzione additiva, comunemente detto stampa tridimensionale, che rompe col passato e si lega a doppio filo al paradigma di Internet of Things e di Smart Manufacturing

Nell’ambito dell’Industria 4.0 la tecnologia digitale che probabilmente più di altre sta proponendo un modello innovativo e potenzialmente rivoluzionario, scombinando le carte dei consolidati e per certi versi obsoleti paradigmi produttivi in essere, è la stampa 3D. La differenza rispetto alle classiche tecniche di realizzazione di oggetti tridimensionali risiede nel fatto che in questo caso la produzione non avviene per asportazione di materiale da un modello di base grezzo, ma partendo da un modello 3D e procedendo a una stampa strato su strato (da qui il termine ‘additiva’). Ma in cosa consiste esattamente questa ‘rivoluzione’? 

Additive Manufacturing: come funziona e quali sono i benefici per le PMI

Abbiamo detto che il processo di produzione parte da un modello CAD 3D, controllato da un software di gestione che lo “immagina” stratificato, ossia lo suddivide in più strati. L’idea è quella molto semplice delle comuni stampanti a inchiostro che usiamo in casa o in ufficio. Quindi, invece di sottrarre da una base di rifermento (come avviene nel caso della fresatura, per esempio) in questo caso l’azione è di aggiungere successivi strati di materiale fino ad ottenere un oggetto completo che, a seconda della finalità d’utilizzo e dei livelli di proprietà meccaniche e finitura richiesti, andrà o meno sottoposto a operazioni di post-produzione e trattamenti superficiali. La rivoluzione, intendiamoci, non è tanto nella tecnica in sé (il primo brevetto risale a trent’anni fa), quanto piuttosto nella combinazione fra questo tipo di stampa e la grande spinta alla digitalizzazione dell’attività manifatturiera del nostro più recente passato, resa possibile dall’interconnessione fra computer e impianti produttivi. In una parola, grazie allo sviluppo della rete e al paradigma dell’Internet of Things. I vantaggi per l’industria sono notevoli, eccone alcuni:

  • non esistono limitazioni alle forme che si possono realizzare
  • stampando un prodotto già assemblato si riducono i costi di manodopera
  • non ci sono scarti produttivi e di conseguenza vengono significativamente abbattuti i costi di produzione
  • il tempo compreso fra l’ideazione del prodotto e il momento in cui lo stesso viene messo in vendita (il ‘time to market’) diminuisce
  • la prototipazione rapida del prodotto permette di immetterlo sul mercato anche in quantità minima, ricevere dai clienti feedback utili al perfezionamento e apportare conseguentemente migliorie e modifiche per passare alla successiva produzione in larga scala
  • si possono creare prodotti con caratteristiche personalizzate in base alle richieste del cliente, senza costi aggiuntivi

Stampa 3D e Manifattura Additiva sono la stessa cosa?

Il rischio di fraintendimento c’è ed è bene rispondere chiaramente a questa domanda: no, la prima esiste come abbiamo visto da diversi anni, mentre la seconda è figlia dei processi legati alla Smart Manufacturing e all’IoT. Per questo motivo quando parliamo di una produzione additiva che ha come input la realizzazione del modello tridimensionale dell’oggetto, seguita da un processo semi-automatico di conversione del file che prevede la scomposizione dell’oggetto in strati stampabili dalle stampanti 3D, si deve parlare più propriamente di Manifattura Additiva.

Alcuni esempi di Additive Manufacturing

  • Stampa a getto d’inchiostro: una tecnica semplice che si basa sull’utilizzo di un getto di resina o gesso posizionato sul letto della stampante, sul quale viene riversato inchiostro e legante che, solidificando strato su strato, danno vita al prodotto
  • DLP (Digital Light Processing): in questo caso abbiamo una vasca di polimeri liquidi sottoposti all’effetto luminoso di un proiettore che si indurisce. La piastra si muove verso il basso andando man mano a raccogliere nuovo liquido e ripetendo la stessa operazione fino al raggiungimento dell’oggetto finito
  • EBM (Electron Beam Melting): letteralmente parliamo di una ‘fusione a fascio di elettroni’ e siamo in presenza di una fonte di energia ad alta concentrazione (gli elettroni) grazie ai quali si innesca la fusione del materiale
  • LOM (Laminated Object Manufacturing): il materiale protagonista è qui la carta, la plastica o i laminati sottoforma di strati, incollati e tagliati con una lama o un laser fino all’ottenimento della forma richiesta 

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