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Additive manufacturing per l’industria 4.0: cos’è e come funziona

L’additive manufacturing è un approccio rivoluzionario che s’inserisce nel panorama dell’industria 4.0 e che comprende tutte le tecnologie di produzione che permettono di creare prodotti grazie all’additive technology, cioè un processo di “addizione” di strati di materiale.

Come suggerisce il nome stesso, quando si parla di additive manufacturing si intende un processo di produzione additiva che crea oggetti attraverso la fusione di materiali, contrariamente a quanto accade nei processi di produzione tradizionali, basati sul procedimento inverso.

L’additive manufacturing infatti fa riferimento a tecnologie, quali la stampa 3D, che consentono la realizzazione di un prodotto partendo da un modello digitale. Questo viene definito e progettato su un software CAD, convertito in formato STL che taglia l’oggetto in strati ultrasottili stampati dalla stampante 3D e depositati uno sull’altro. Una volta che il materiale sarà raffreddato gli strati si fondono insieme.

Molto spesso si sente parlare di manifattura additiva e di stampa 3D in termini sinonimici: bisogna specificare però che la prima è una tecnologia, il secondo è un vero e proprio processo di produzione.

Principali tipologie di additive manufacturing

Ci sono centinaia di tipologie di additive manufacturing che si differenziano per scelta dei materiali utilizzati e la loro reazione ma alla base di tutte permane il principio di sovrapposizione di strati.

Tra le tecnologie più utilizzate c’è la FMD (Fused Deposition Modeling) che si basa sull’utilizzo di materiali termoplastici fusi attraverso un estrusore riscaldato. Fu introdotta nel settore negli anni ’90, favorendo lo sviluppo della stampa 3D anche in ambiti diversi da quelli industriali.

Ma a dare inizio allo sviluppo delle tecnologie di produzione additiva è stata la stereolitografia. Nel 1983 infatti Chuck Hull sperimentò il primo sistema di stampa 3D stereolitografico per poi commercializzare quattro anni dopo la prima stampante 3D. La stereolitografia utilizza la fotopolimerizzazione, cioè la polimerizzazione di resine fotosensibili attraverso l’esposizione a raggi UV emanati da un laser. Anche la DLP (Digital Light Processing) sfrutta la fotopolimerizzazione, pur utilizzando una sorgente luminosa differente.

Una tecnologia di additive manufacturing interessante per via della sua sostenibilità è quella SLD o LOM (Selective Deposition Lamination / Laminated Object) che sfrutta come materia prima la carta e prevede la sovrapposizione di fogli A4.

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Particolarmente utilizzata in ambito aerospaziale è la EBM (Electro Beal Melting), una fusione a fascio di elettroni che permette di realizzare componenti con caratteristiche fisiche e meccaniche non riproducibili con i sistemi laser.

Vantaggi delle tecnologie di additive manufacturing

Una ricerca condotta da IDTechEx prevede che il mercato relativo alle apparecchiature 3D toccherà i 31 miliardi di dollari entro il 2029. Questo significa che l’additive manufacturing diventerà in breve tempo una tecnologia pervasiva e che i suoi campi di applicazione saranno sempre più numerosi.

Ad oggi il suo impiego riguarda principalmente:

 

  • l’ambito aerospaziale: la Avio Aero di Torino impiega tecnologie additive per stampare componenti metallici preposte al volo come le palette delle turbine dei motori aerei.
  • l’ambito automobilistico: la bergamasca Brembo, azienda che produce sistemi frenanti montati su auto da corsa del calibro di Ferrari e Lamborghini, utilizza l’additive manufacturing per produrre pezzi di consumabili, ad esempio le pinze dei freni.
  • l’ambito medico: la produzione di stent o di protesi, grazie alla personalizzazione consentita dalla produzione additiva, è estremamente vantaggiosa. Lo dimostra la friulana LimaCorporate che produce protesi per l’anca in Trabecular Titanium, già impiantate su oltre 100.000 pazienti nel mondo.

Presto però la velocità e la flessibilità dell’additive manufacturing coinvolgerà anche aziende medio piccole nei settori più disparati.

Questo perché è facilmente applicabile in qualunque tipo di realtà e, come tutti i cambiamenti tecnologici determinati dall’industria 4.0, permette a chi sceglie di investire in soluzioni produttive e innovative di ottenere importanti agevolazioni e sgravi fiscali.

I vantaggi dell’impiego di tecnologie di additive manufacturing sono molteplici. Oltre a garantire una progettazione più libera, permettono di abbattere notevolmente i costi di produzione, eliminando anche i costi legati all’assemblaggio e al trasporto. Senza dimenticare l’impatto positivo che l’autoproduzione da parte delle aziende ha sull’ambiente, dal momento che meno trasporti equivalgono a meno emissioni inquinanti.

La manifattura additiva inoltre non contempla materiali di scarto, è a tutti gli effetti una tecnologia sostenibile.

Infine bisogna considerare anche come si andrebbe a ridurre drasticamente il Time to Market, cioè il tempo che intercorre dall’ideazione di un prodotto alla sua commercializzazione.

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