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17/07/2014

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Quelli che la Stampa 3D

Al primo appuntamento organizzato sul tema da Soiel International a Milano, oltre 200 professionisti si sono confrontati con i temi di scenario, culturali e di business che ruotano attorno al modello della produzione ‘additiva’

Lo scorso 4 Giugno si è svolto presso l’hotel Ramada Plaza di Milano il primo convegno ‘La Stampa 3D Le tecnologie, gli scenari evolutivi, le aree di applicazione per il mondo business’ organizzato da Soiel International. Evento che dopo questa prima edizione verrà riproposto in altre due occasioni nel prossimo autunno a Bologna (28 ottobre) e a Torino (19 novembre). L’iniziativa, a cui hanno partecipato con interesse oltre duecento visitatori, ha illustrato i concetti fondamentali relativi all’ecosistema della stampa 3D: tecnologie disponibili, grado di maturità e affidabilità, applicazioni già esistenti e futuribili, vantaggi e svantaggi della stampa 3D rispetto alle altre tecnologie di prototipazione e produzione, nuovi modelli di business, opportunità ma anche rischi sotto il profilo della proprietà intellettuale e della contraffazione. Se è vero che il mercato della stampa 3D è ancora in via di definizione e l’ecosistema di offerta sta delineando ora i possibili ambiti applicativi, stiamo parlando di una famiglia di tecnologie che già offrono concrete opportunità alle imprese, grazie alla possibilità di produrre in un nuovo modo oggetti esistenti, ma anche di crearne di nuovi, riducendo drasticamente i tempi di realizzazione e il time-tomarket, abbassando le barriere di ingresso e aprendo nuovi modelli di business prima impensabili.


Un’occasione per tanti
La stampa 3D rappresenta quindi un’importante occasione per una diversificata tipologia di utilizzatori: dai professionisti che vogliono semplificare la loro catena di fornitura di piccoli manufatti fatti ad hoc, a chi pensa che possa essere utile offrire a terzi servizi di stampa 3D, ma anche e soprattutto a un’industria manifatturiera che cerca il rilancio dopo gli anni di crisi, che, nonostante tutto, non hanno scalfito in questo ambito la posizione dell’industria italiana: secondo Paese manifatturiero in Europa, e quinto a livello mondiale. La stampa 3D può essere quindi una importante occasione per il Sistema Italia nel suo complesso, e per il Made in Italy in particolare.
I procedimenti di produzione di un oggetto ‘strato dopo strato’, detti di fabbricazione additiva (d’ora in poi anche FA), ma anche produzione additiva o manifattura additiva, sono sempre più utilizzati dalle imprese iitaliane, in molti ambiti della manifattura industriale, artigianato, design, architettura, edilizia, beni culturali, biomedicale e gioielleria. Questi procedimenti si affiancano ai sistemi di fabbricazione sottrattiva come torni, frese e macchine CNC, che realizzano i pezzi asportando materiale.
Il primo famoso articolo sulla stampa 3D rivolto al grande pubblico, pubblicato da The Economist nel 2011, si intitolava ‘Print me a Stradivarius’ e riportava in copertina un violino Stradivari, ovvero proprio un oggetto simbolo dell’artigianato italiano. Per moltissime industrie tipiche del Made in Italy, come food, artigianato, moda, prodotti di design, industria motociclistica, automobilistica, aerospaziale, industria meccanica, medicale e in generale progettazione e prototipazione, esistono soluzioni basate sulla stampa 3D che consentono di realizzare vantaggi competitivi. La vocazione della stampa 3D alla produzione in piccola serie di oggetti complessi e di valore medio-alto, si sposa perfettamente con la produzione delle PMI italiane che tendono a produrre oggetti pregiati in quantità limitate.
In virtù di queste ‘affinità elettive’, l’Italia è uno dei principali mercati europei per la fabbricazione additiva, anche grazie al successo a livello mondiale della piattaforma di prototipazione elettronica open source Arduino ideata nel 2005 da Massimo Banzi nella scuola di Interaction Design di Ivrea – che fornisce un dispositivo per il controllo digitale economico e di facile utilizzo per artisti, designer e hobbisti. Le schede Arduino sono molto utilizzate come ‘cervello’ nelle stampanti 3D e sono diffuse in tutto il mondo con un parco installato di milioni di esemplari, tanto che dal 2013 anche Intel ha iniziato a produrre schede Arduino.
In Italia esistono molti produttori di stampanti e scanner 3D, software per stampa 3D, centri servizi (progettazione, prototipazione e produzione), FabLab, negozi in franchising: nuovi rami di attività di aziende esistenti o società nuove, tra cui diverse startup. Chi realizza un prodotto digitale può vendere il brevetto, il modello 3D (file CAD), kit per realizzare il prodotto, prodotti finiti, pacchetti di prodotti e servizi, prodotti speciali personalizzati.

Come cambia in genera le 
lo scenario della produzione


Andrea Bacchetti, SCSM Supply Chain and Service Management Research Group dell’Università degli Studi di Brescia, nel suo intervento ‘The digital manufacturing revolution: la stampa 3D e il nuovo rinascimento della manifattura’ ha tracciato un ampio scenario storico e di mercato, mostrando come la manifattura additiva (o stampa 3D) sia una famiglia di tecnologie ‘disruptive’ che potranno stravolgere la manifattura tradizionale, abilitando una nuova rivoluzione industriale. Grazie alle recenti evoluzioni delle stampanti e dei materiali, il principale ambito applicativo non è più soltanto la prototipazione rapida, ma anche la produzione in piccola e media serie di manufatti realmente impiegabili in esercizio, talvolta con prestazioni superiori rispetto agli stessi prodotti realizzati con le tecnologie tradizionali. Le società di ricerche di mercato Wohlers stima che oggi più del 30% dei componenti di un qualsivoglia prodotto finito possa già essere realizzato con questa tecnica. Percentuale destinata a salire al 50% prima del 2020.
Lo scenario globale del mercato sta cambiando: i volumi tendenzialmente sono in calo e frammentati su una gamma di varianti sempre più ampia. I clienti non vogliono più solo acquistare un prodotto fisico, bensì una soluzione o un servizio, e non vogliono più un prodotto standard, bensì un prodotto personalizzato. Di conseguenza anche i paradigmi produttivi della produzione di massa (lottizzazione, economie di scala, prodotti standard e maturi) stanno evolvendo verso la ‘mass customization’ (prodotto/servizio, flessibilità, produzione in piccola serie, prodotti unici), e stanno maturando varie tecnologie di produzione digitale (come fabbricazione additiva, robotica, e nanotecnologie e materiali avanzati) in grado di abilitare la terza rivoluzione industriale: la manifattura digitale. La manifattura additiva viene oggi adottata con successo in alcuni ambiti applicativi come prototipazione rapida (rapid prototyping), produzione di stampi e attrezzature (rapid tooling), di componenti finiti (rapid manufacturing) e di parti di ricambio.


Ma cosa si vuole fare 
con la stampa 3D?


Marco Marcuccio, Cmf Marelli, distributore delle stampanti realizzate da 3D Systems e SolidScape, nel suo intervento ‘Stampanti 3D, una rassegna delle possibilità realizzative. Tecnologie, materiali, prezzi’ ha illustrato una panoramica tecnologica e applicativa delle varie soluzioni disponibili sul mercato; fasce orizzontali di utilizzatori (personal, professional, production/industrial); tipologie verticali di soluzione (a polvere di gesso, con multijet a resina, a cera per fusione, in sinterizzazione di plastiche e metalli); e campi di applicazione tipici come, tra gli altri, il visuale/architettonico, il funzionale/ingegneristico, la gioielleria e il medicale. 
Tutto parte dalla domanda fondamentale che dovrebbe porsi chiunque si avvicini a questo nuovo mondo “Sei interessato alla stampa 3D? Bene!.. Ma cosa ci vuoi/puoi fare davvero?”; infatti queste tecnologie offrono possibilità inedite ma presentano anche limiti oggettivi. I principali vantaggi
della stampa 3D rispetto alle tecnologie tradizionali sono i tempi ridotti di realizzazione di prototipi e prodotti finiti, anche con forme e geometrie complesse non possibili con tecnologie tradizionali, con costi bassi anche per piccole tirature e pezzi unici. È inoltre possibile realizzare direttamente prodotti finiti anche con parti mobili (giunti e cerniere) senza operazioni di assemblaggio e finitura. Infine si riduce lo scarto dei materiali e si riducono i consumi energetici, poiché il processo additivo è meno energivoro rispetto alle tecniche tradizionali.
I limiti della stampa 3D rispetto a tecnologie tradizionali sono i costi delle macchine e dei materiali, le dimensioni del piano di lavoro e le possibilità ancora limitate di utilizzare differenti materiali nello stesso processo di stampaggio.

Centro servizi ma non solo
I centri servizi svolgono un ruolo fondamentale poiché permettono alle aziende di usufruire immediatamente dei benefici della stampa 3D senza affrontare ingenti spese iniziali in macchine e personale specializzato. L’intervento di Alberto Barberis di Protocube ‘Oltre il service ‘Metodologie di lavoro e applicazioni professionali della stampa 3d’, ha approfondito le tematiche inerenti il processo di stampa 3D, con l’obiettivo di fare chiarezza sullo stato dell’arte di un segmento professionale in forte evoluzione, che sta suscitando sempre più l’interesse nell’opinione pubblica, ma sul quale ancora esiste molta confusione. Perché sta interessando così tanto la stampa 3D? Cosa si intende realmente per terza rivoluzione industriale? Quali sono le principali applicazioni della stampa 3D a livello professionale? Che scenari futuri possiamo immaginarci? Nata nel 2006, Protocube è un’azienda innovativa che opera a servizio delle imprese coadiuvandole nello sviluppo dei propri prodotti e promuove l’utilizzo delle tecnologie di stampa 3D in settori creativi.
È composta da un team multidisciplinare di designer, architetti, ingegneri, sviluppatori e grafici, che seguono il cliente dalla fase di avvio del concept iniziale fino alla messa in produzione. Le principali applicazioni della stampa 3d negli ambiti creativi sono: realizzazione di prototipi, oggetti per merchandising, allestimenti museali, modelli in scala, produzione ‘industriale’ e i gioielli innovativi, che l’azienda realizza con il brand Falabrac.


Più potenza al software 3D
Il software 3D di nuova generazione richiede sistemi sempre più potenti per permettere ai progettisti di lavorare in modo produttivo, i gruppi di progettazione sono sempre di più sparsi in tutto il mondo; le tecnologie di virtualizzazione e i servizi di cloud computing hanno raggiunto nuovi traguardi. Per rispondere a queste nuove esigenze è necessario rendere accessibile la grafica 3D da qualsiasi dispositivo e da qualsiasi luogo con la stessa userexperience di una workstation grafica tradizionale.
Alessandro Varago di Sinthera ha dimostrato che l’eliminazione delle tradizionali barriere nell’utilizzo della computer graphics, ottenuta passando dalle tradizionali workstation locali ai workspace collocati nei data center accessibili in cloud, apre nuovi scenari e benefici quali la project collaboration, l’accesso da dispositivi mobili, la formazione a distanza e l’accesso ai servizi nel cloud. I campi di applicazione sono molteplici: dalla progettazione di prototipi, alla ricerca medico/scientifica, al calcolo strutturale e ingegneristico, alla formazione, passando per la ricerca e l’analisi dei giacimenti di gas e petrolio, il video broadcasting, la ricerca aerospaziale e molto altro ancora.


Digital prototyping e CAD
Poiché per utilizzare le stampanti 3D è indispensabile partire da un modello digitale progettato attraverso un sistema CAD o prodotto come risultato di una scansione 3D, il software per la progettazione e l’acquisizione di oggetti 3D è di fondamentale importanza. Graziano Lento ha illustrato il ruolo di Autodesk, protagonista di primo piano nel campo del software per la progettazione e la fabbricazione digitale, che conta oltre 10 milioni di utenti in oltre 800.000 società e offre una completa gamma di prodotti per modellazione software, cattura dell’esistente e digital fabrication.
Grazie a questi strumenti, tutti possono realizzare prodotti eccellenti con il digital prototyping, che consente di arrivare sul mercato prima degli altri, abbattendo i costi di produzione e quindi concentrandosi sulla componente innovazione per offrire prodotti di qualità e affidabilità sempre crescente in tempi sempre più ridotti. La soluzione per il digital prototyping, unita alla nuova piattaforma software aperta Project Spark, che renderà più facile la stampa di modelli 3D, forniscono tutti gli strumenti necessari per velocizzare il workflow di sviluppo prodotto, dalla fase di concept alla produzione, passando attraverso l’ingegnerizzazione, la simulazione, la documentazione tecnica e il marketing.


Riprogettazione come chiave del successo della stampa 3D

Le tecniche di Fabbricazione Additiva (FA) nate alla fine degli Anni ‘80 come soluzioni per la realizzazione di prototipi rapidi si sono progressivamente evolute sia in termini di prestazioni che di materiali disponibili sino a diventare delle valide alternative alle tecniche di produzione convenzionale laddove i volumi produttivi sono ridotti, come nell’industria aerospaziale, dei veicoli a 2 e 4 ruote di altagamma e nel biomedicale. Negli ultimi anni, la continua ricerca sui materiali per la fabbricazione additiva ha consentito la commercializzazione di nuove polveri metalliche adeguate per la produzione di prodotti definitivi nei settori aerospaziale, dentale e medicale. Però il successo della fabbricazione additiva dipende dalla corretta progettazione dei componenti, che devono essere ottimizzati per la stampa 3D.
Luca Iuliano, responsabile dell’Advanced Manufacturing Technologies Research Group del Politecnico di Torino e del Rapid Manufacturing Lab, ha dimostrato con dettagliati esempi pratici come la fabbricazione additiva può essere un’alternativa economicamente conveniente ai processi produttivi tradizionali, se gli oggetti da produrre vengono riprogettati per sfruttare al meglio i vantaggi intrinseci della tecnologia. Negli esempi forniti è stato inoltre identificato il punto di pareggio della FA in funzione del volume produttivo. La FA è stata sperimentata come alternativa allo stampaggio a iniezione alla pressofusione o alle lavorazioni per asportazione di truciolo nella produzione di componenti in polimero o metallo ad elevata complessità e con elevate richieste dal punto di vista delle proprietà meccaniche.
Obiettivo della progettazione per la fabbricazione additiva (design for additive manufacturing – Dfam) è “la massimizzazione delle prestazioni del prodotto attraverso una sintesi delle forme, dimensioni, strutture gerarchiche e composizione del materiale soggetta al potenziale delle tecnologie additive”. Per perseguire tali obiettivi i progettisti devono considerare che la FA consente di avere sottosquadri, spessore di parete variabile e canali profondi e di geometria complessa; attraverso la FA è possibile produrre componenti con complessità geometrica illimitata, che ammette forme contorte e svergolate, fori ciechi e filettature/viti con un elevato rapporto resistenza/peso; infine la FA consente la riduzione del numero di parti, poiché: è possibile produrre direttamente un assemblato come unico componente integrando giunti e cerniere. Non appena le tecnologie additive si diffonderanno ulteriormente e diventeranno processi produttivi comuni, diminuirà il costo dei macchinari e di conseguenza, nel prossimo futuro, queste soluzioni saranno utilizzabili per volumi di produzione crescenti.
L’integrazione con le produzioni artigianali tradizionali
Mentre sono note e spesso mature le applicazioni di fabbricazione additiva nei processi industriali ad alto contenuto tecnologico, come industria aerospaziale, automobilistica, biomedicale, non è sempre è evidenziato o compreso a fondo come queste tecnologie aprano una nuova frontiera e importanti opportunità per i settori tradizionali del Made in Italy.


Daniele Montani, della Promo Design (PMD) ha ripercorso nell’intervento ‘Le tecnologie 3D related, stampa 3D e non solo, applicate ai settori tradizionali del Made in Italy’ le esperienze dal 2006 a oggi di virtualizzazione e digitalizzazione con l’applicazione di tecnologie 3D in settori tradizionali del Made in Italy, quali vetro, ceramica, calzatura, moda, beni culturali e restauro per l’incremento dell’efficienza e dell’efficacia del ‘time to market’ in tali settori, dalla realizzazione di statue di 5 metri di altezza alle repliche ‘personalizzate’ di manufatti storici ad altissimo valore aggiunto.
Le tecnologie 3D possono dare un contributo fondamentale e nuova vita ai beni culturali, per eseguire restauri, repliche di opere d’arte per studi e mostre, come nel caso delle formelle del Battistero di San Giovanni di Firenze o dell’altare d’argento di San Jacopo nel Duomo di Pistoia. Particolarmente interessante in questo caso la forma di finanziamento delle attività di restauro. “Attraverso una società nata specificamente , la “Guild of the Dome”, ingaggiamo gli appassionati d’arte italiana in tutto il mondo, che sono milioni e in particolare coloro che possono finanziare il restauro di opere importanti anche con decine di migliaia di euro ricevendo in cambio una copia personalizzata dell’oggetto che verrà restaurato, oltre al riconoscimento del contributo con l’apposizione del nome sul retro delle repliche che sostituiranno gli originali, trasferiti presso le strutture museali. Grazie a tale meccanismo in questo anni abbiamo generato un valore aggiunto per la filiera del restauro stimabile nel complesso in 9 milioni di euro, portando benefici concreti agli operatori artigianali tradizionali che inizialmente vedevano la stampa 3D come il fumo negli occhi”.
Ma anche nei prodotti italiani di lusso, come moda e cristalleria ci sono ampi spazi. Soprattutto per produrre velocemente e a basso costo prototipi e campioni, ma soprattutto per produrre e proporre prodotti ‘on order’ personalizzati sul cliente, anche a livello ‘artigianale’, in ogni parte del mondo con estrema efficacia. Rimane aperto il problema della protezione della proprietà intellettuale. PMD sta lavorando per realizzare un sistema di protezione per i file CAD 3D che sia ‘embedded’ nel formato digitale, per irrobustire il più possibile la protezione “intrinseca” del file stesso non vincolata solo al rispetto di pur severi accordi di riservatezza.


Come trovare finanziamenti per una startup della stampa 3D
Come in tutte le nuove ondate tecnologiche, anche nel campo della stampa 3D stanno partendo innumerevoli startup, che devono fare i conti con i problemi cruciali della ricerca di finanziatori.
 La relazione di Monica Dalla Bona di Eurocons sulla gestione finanziaria delle start up, ha illustrato i metodi da seguire per reperire i finanziamenti (incubatori di imprese, business angel, venture capital, banche) e gli strumenti di pianificazione, comunicazione con gli stakeholder e verifica del proprio progetto imprenditoriale. La soluzione è avere al proprio fianco un partner che possa indicare la strada da intraprendere, con un percorso ritagliato sulle esigenze delle singole realtà e in grado di esaminare a fondo ogni singolo aspetto della futura impresa: consulenza gestionale, finanza agevolata, consulenza direzionale, qualità ed energia per portare le start up ad essere dinamiche e competitive in un contesto che richiede flessibilità e tempestiva capacità di intervento.


Protezione intellettuale, contraffazione e concorrenza sleale
Il tema della protezione della proprietà intellettuale è stato approfondito dall’avvocato Francesca Rimoldi dello Studio ISL Alberto Savi & Associati nel suo intervento ‘Opportunità e anche rischi con la stampa 3D: difesa della proprietà intellettuale, contraffazione e concorrenza sleale’. La sempre maggior diffusione della tecnologia di stampa 3D sta generando problemi potenziali o reali legati al furto di proprietà intellettuale con conseguenti risvolti di tipo legale. A tal proposito è necessario conoscere le azioni e le strategie che possono essere messe in atto a difesa della creazione intellettuale e per evitare sgradevoli problemi con la contraffazione dei prodotti. Ma le stesse aziende devono essere in grado di riconoscere il contraffattore dal concorrente sleale, figure che dal un punto di vista legale sono sottoposte a sanzioni. Nel mondo della stampa 3D esistono due grandi categorie di attori: i ‘maker’ e le aziende. La ‘filosofia maker’ prevede la condivisione dei risultati dei progetti e ampio utilizzo delle tecnologie digitali in modalità open-source. La Carta dei diritti dei maker (‘Maker Bill of Rights’) afferma che un progetto deve essere open hardware permettere a disposizione di tutti il patrimonio di conoscenza e si riassume nello slogan: “Prima fai, poi chiedi, infine condividi”. Questa è un’ottima cosa per gli hobbisti e per le community no-profit, ma non è certo la filosofia più conveniente per le aziende che hanno nel loro design e nel proprio marchio il maggiore vantaggio competitivo e devono quindi tutelare strenuamente la proprietà intellettuale dei loro progetti e delle loro soluzioni. La legislazione italiana con il Codice della Proprietà Industriale (CPI) offre vari tipi di tutele ai marchi di impresa registrati. Le invenzioni, i disegni e i modelli registrati sono tutelate tramite i brevetti, mentre le opere dell’ingegno di carattere creativo sono tutelate dal diritto d’autore. Il codice civile prevede anche la tutela dalla concorrenza sleale.
Nel contesto della stampa 3D, gli impatti della proprietà intellettuale riguardano le stampanti 3D stesse, i materiali, i modelli digitali e, di conseguenza, gli oggetti che vengono costruiti. Su molte stampanti 3D la filosofia è quella della condivisione: infatti, scaduti i brevetti iniziali, molti successivi sviluppi sono stati realizzati da persone che hanno lasciato la tecnologia nel pubblico dominio, in quanto interessati a ottenere miglioramenti della tecnologia a vantaggio di tutti. Sui modelli digitali, la filosofia dei maker è quella della condivisione, concezione che stride con la tutela della privativa. Ma anche tra gli stessi maker viene sollevata l’esigenza che venga riconosciuto all’ideatore qualche tipo di beneficio economico. Se l’oggetto stampato è una mera copiatura di un oggetto tutelato, non è una situazione diversa da ciò che accade da sempre. La singolarità ‘aggravante’ sta nella circostanza che, con la stampa 3D, si dispone di un modello di produzione più veloce, più facile, meno costoso, e più alla portata di tutti. Diventa quindi più facile riprodurre oggetti protetti dal codice della proprietà industriale e dal diritto d’autore, o magari tutelato dalla disciplina della concorrenza leale.
Con la conseguenza che i ‘titolari dei diritti’, come gli artigiani e gli stilisti italiani del Made in Italy, dovranno affrontare, dalla loro prospettiva, contro contraffattori o concorrenti sleali, una guerra ancora più vigorosa.

 

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