Manifattura additiva: tendenze e opportunità

In qualità di direttore del Lab 22 del CSIRO, il centro australiano per l'innovazione additiva, ho assistito alla crescita rapida e impressionante del settore della produzione additiva (AM).

Autore: Dott. Daniel East – capogruppo, Advanced Manufacturing and Metals, CSIRO

Quando abbiamo fondato Lab 22 nel 2015, il nostro obiettivo principale era presentare la tecnologia pionieristica della stampa 3D alle aziende australiane e dimostrarne i potenziali vantaggi.

Da allora, l’AM si è evoluta in un settore maturo e fiorente, abbracciato dalle aziende australiane in diversi settori per la sua efficienza ed efficacia nella produzione.

Le aziende aerospaziali hanno utilizzato l’AM per creare parti leggere e complesse, riducendo i costi e migliorando l’efficienza del carburante. Nel settore sanitario, l’AM è stata determinante nella produzione di impianti e protesi personalizzati, portando a risultati migliori per i pazienti. Le aziende automobilistiche hanno adottato l’AM per la prototipazione rapida e la produzione di componenti, accelerando il processo di progettazione.

E le aziende di beni di consumo hanno sfruttato l’AM per offrire prodotti unici e personalizzabili, differenziandosi in mercati affollati.

Tutte queste aziende hanno beneficiato della capacità dell'AM di fabbricare geometrie complesse, ridurre i tempi di consegna, minimizzare gli sprechi e consentire la personalizzazione di massa, favorendo così l'efficienza, promuovendo l'innovazione e migliorando la soddisfazione del cliente.

Questi processi aprono anche la finestra di progettazione per componenti che potrebbero non essere stati fabbricabili o economici attraverso altri processi.

Un ottimo esempio di ciò è l’AM metallica che si è ritagliata una propria nicchia di mercato producendo piccole parti geometricamente complesse, come scambiatori di calore, impianti biomedici, articoli sportivi personalizzati, miscelatori e stampi di produzione dotati di canali di raffreddamento conformati.

Negli ultimi anni, la crescita dell’AM ha subito un’ulteriore accelerazione, catalizzata dalle interruzioni causate dal COVID-19 che hanno messo in luce le vulnerabilità nelle catene di approvvigionamento convenzionali.

In mezzo al caos, l’AM è emersa come un sistema di produzione versatile e modulare, ottenendo il riconoscimento per il suo potenziale nella produzione distribuita e nei punti di utilizzo in grado di eliminare i singoli punti di guasto. In questo caso, l’AM offre resilienza, riduce la dipendenza dalle catene di approvvigionamento globali ed è diventata sempre più apprezzata come tecnologia abilitante.

Questo modello di lavoro decentralizzato è particolarmente vantaggioso per le aziende australiane, data la nostra lontananza dai principali centri produttivi in ​​Asia ed Europa. I settori più remoti, come la difesa, l’estrazione mineraria, le risorse e l’agricoltura, ne trarranno particolare beneficio. Queste industrie spesso affrontano sfide logistiche per accedere alle risorse di produzione tradizionali e ai pezzi di ricambio.

La crescita dell’AM è stata supportata dai miglioramenti tecnologici e dalle capacità delle attrezzature disponibili. Da notare è l’espansione delle capacità delle stampanti di formato più grande, in particolare quelle che sfruttano tecniche robotiche. Tale progresso ha avuto un impatto significativo sulle dimensioni e sulla complessità delle parti che possono essere prodotte, aprendo la strada a molte nuove applicazioni e vantaggi.

Le stampanti di formato più grande con armature robotiche dotate di teste di deposizione ci consentono di produrre componenti molto più grandi rispetto ai tradizionali sistemi AM. Ciò consente strutture che prima non potevano essere prodotte in un unico pezzo.

Il risultato è un aumento dell’integrità strutturale e tempi di assemblaggio più rapidi.

Tuttavia, non è solo una questione di dimensioni. Queste stampanti sono ideali per creare parti meno complesse dal punto di vista geometrico, il che può essere utile quando la funzionalità e la resistenza strutturale sono più importanti del design complesso.

Abbiamo assistito anche ad una notevole espansione delle tecniche basate sullo stato solido – ovvero quelle che trasformano i materiali dalla forma solida alla parte finale senza passare attraverso una fase liquida. I vantaggi includono stress termici ridotti, minore distorsione e capacità di lavorare materiali difficili da fondere o miscelare.