Intelligenza Artificiale 2019
Hardware
 

17/12/2014

Share    

Stampa 3D, cosa dobbiamo aspettarci

Il nuovo anno sarà denso di novità per tutti coloro che seguono il settore del printing tridimensionale per quanto riguarda il mercato sia consumer sia industriale

 

In questo momento la stampa 3D è un tema molto caldo e popolare, tanto che è possibile trovare anche in edicola un’opera a fascicoli per costruire da sé la propria stampante casalinga. Di questo argomento, il grande pubblico non aveva mai sentito parlare fino al 2012. Nel 2013 ha cominciato a destare interesse anche tra i consumatori e nel 2014 il mercato ha iniziato a decollare in modo deciso. Il mercato della stampa 3D, che negli ultimi 30 anni si è sviluppato a ritmi di crescita a cifra singola, dal prossimo anno dovrebbe conoscere la sua prima vera esplosione. Molte analisi macro-economiche e di mercato, come il Report annuale 2013 di Goldman Sachs, pubblicato nel mese di aprile 2014, considerano la stampa 3D come uno dei tre principali aspetti della rivoluzione tecnologica in atto in questi anni, confermando la tesi che essa sia uno degli otto ‘distruttori creativi’ (creative destructor, in inglese) che daranno nuova forma all’economia globale del futuro. Il termine ‘creative destructor’ fu coniato nel 1942 da Joseph Schumpeter nell’opera “Capitalismo, socialismo e democrazia” per definire un “processo di cambiamento industriale che rivoluziona incessantemente la struttura economica dall’interno, distruggendo il vecchio e creando il nuovo senza soluzione di  continuità”, che costituisce una spinta inarrestabile ad adattarsi o a morire quando si affermano modi davvero nuovi di fare le cose, come è già successo per esempio, nel mondo della fotografia, della musica, della cinematografia, della stampa e degli uffici quando si sono imposti i contenuti digitali.


Secondo Gartner Group, la diffusione della stampa 3D, insieme a smart machine e cloud computing caratterizzerà il mondo digitale nel 2015. Lo stesso Gartner Group riporta che, mentre nel 2014 sono state vendute 108.000 stampanti 3D a livello mondiale, nel 2015 se ne venderanno il doppio, ovvero 217.000, per arrivare a 2,5 milioni nel 2018. La curva di assorbimento del mercato ormai è avviata e crescerà con lo stesso ritmo incrementale almeno per i prossimi cinque anni. Il costo della stampa 3D diminuirà nei prossimi tre anni e il settore registrerà una rapida crescita. Verranno messi in commercio nuovi dispositivi caratterizzati da un più favorevole rapporto prezzo/prestazioni e si intensificherà l’utilizzo di questi sistemi in ambito industriale, nelle applicazioni biomediche e consumer. Per quanto riguarda la spesa, per il prossimo anno il mercato delle stampanti 3D dovrebbe valere circa 1,6 miliardi di dollari, ma questa cifra è destinata a salire fino a 13,4 miliardi entro il 2018, con l’ingresso  di ulteriori tecnologie che si affiancheranno all’estrusione (FDM) anche in termini di consistenza numerica. Le stampanti al di sotto dei 1.000 dollari nel 2014 hanno rappresentato l’11,6% del mercato complessivo, ma secondo Gartner entro i prossimi quattro anni il 28% del mercato sarà rappresentato dalle macchine più performanti comprese nel range di prezzo dai 1.000 ai 2.500 dollari, richieste dal mercato consumer, da quello professionale e dal mondo delle imprese.

 

Come si muove il mercato
Come in tutti i nuovi mercati in forte ascesa, c’è un’eccessiva frammentazione del mercato consumer, i cui prodotti sono proposti da una cinquantina di produttori affermati (tra cui diverse aziende italiane) e oltre 200 startup. Poiché questi numeri sono in via di esplosione, soprattutto a causa dell’impatto dei numerosissimi produttori locali, la frammentazione globale crescerà moltissimo a livello globale ancora per qualche anno. Nonostante il continuo ingresso di nuovi player, il mercato dell’offerta sta maturando e si sta consolidando. Sono iniziate le acquisizioni da parte dei big player delle aziende più piccole, per acquisire nuove quote di mercato e per completare le linee di
prodotti. Per esempio, Stratasys, uno dei principali fornitori di stampanti 3D, che ha una quota del 55% del mercato delle stampanti al di sopra dei 10.000 dollari dopo avere incorporato alcuni produttori storici di stampanti 3D come Object e Solidscape, ha acquisito anche il produttore di stampanti FDM desktop Makerbot, che attualmente detiene il 35% del mercato totale delle stampanti 3D FDM desktop. Anche 3D Systems ha acquisito e continua ad acquisire altre aziende. Ma anche i grandi marchi delle stampanti tradizionali stanno scaldando i motori per entrare nel mercato della stampa 3D. Hewlett Packard, convinta delle potenzialità della stampa 3D applicata ai nuovi processi industriali, ha presentato una stampante 3D basata sulla nuova tecnologia Multi Jet Fusion, che secondo HP sarà più rapida fino a 10 volte rispetto alle attuali tecnologie. Per ottenere questo risultato, la Multi jet Fusion sfrutta la tecnologia Thermal Inkjet, che utilizza un materiale da stampare in polvere sul quale vengono depositati selettivamente agenti chimici da 30 ugelli, con una risoluzione fino a 21 micron, da 2 a 5 volte migliore di quella delle normali stampanti FDM. La progressiva riduzione dei costi rappresenta il driver principale della diffusione della stampa 3D nel mercato consumer, mentre per quanto riguarda il mondo delle imprese al prezzo si associa anche l’importanza di disporre di tecnologie sufficientemente performanti ed economicamente convenienti per la prototipazione rapida e per la produzione in piccoli volumi in comparti differenti, dall’architettura ed edilizia all’aeronautica, dal mondo dell’automotive a quello del design, dalla gioielleria alla pasticceria, raggiungendo anche ambiti artigianali e amatoriali, grazie alla disponibilità di strumenti che facilitano la modellazione e la stampa degli oggetti, primi tra tutti i portali da cui è possibile scaricare, anche gratuitamente, modelli digitali in 3D di oggetti; il solo portale Thingiverse, per esempio, ne contiene oltre 400.000.


Tra motori di ricerca e marketplace
Per aiutare a trovare tra i parecchi milioni di modelli 3D scaricabili da internet quelli che più si avvicinano alle proprie esigenze, sono spuntati come funghi anche i motori di ricerca di modelli 3D, come Yobi3D, yeggi, 3dshap.es e Freebie 3D, che effettuano la ricerca di oggetti all’interno dei diversi repository di modelli. Ovviamente, questi siti sono utili a chi cerca oggetti di uso comune come tazze, lampade, soprammobili o giocattoli, ma non a chi cerca componenti industriali come la girante di un turboreattore o la testata di un motore. Oggetti di design o comunque più complessi sono disponibili  nei marketplace internet specializzati, come Shapeways, dove è possibile comprare e vendere modelli 3D. Alcuni siti offrono anche la possibilità di stampare con diversi materiali il modello acquistato. Anche in Italia esistono marketplace online su cui gli artigiani del terzo millennio, noti a tutti ormai con il termine maker, vendono oggetti da loro progettati e completamente personalizzabili, come MakeTank, una piattaforma di e-commerce che abbina al design contemporaneo Made in Italy le tecniche di digital fabrication e l’open source hardware Arduino. Il principale valore aggiunto è l’unicità degli oggetti venduti, infatti il cliente può chiedere al maker di personalizzare il prodotto a suo piacimento. Al progetto MakeTank hanno aderito oltre 110 maker che propongono più di 1.200 oggetti innovativi. Tra le categorie merceologiche più diffuse accessori, complementi d’arredo, piccoli mobili e gioielli. Si stanno anche affermando nuovi modelli di business. Uno di questi è 3D Hubs, una community fon- data nel 2013 da un gruppo di imprenditori olandesi e con sede ad Amsterdam, che ha sviluppato una rete mondiale di servizi di stampa 3D a cui sono associate oltre 9.000 stampanti 3D in 160 nazioni, e continua a crescere in modo esponenziale, anche in Italia. Fino a pochi mesi fa, la città che ospitava il maggior numero di stampanti era Milano, solo recentemente superata da New York, vedi tabella in questa pagina che illustra la situazione degli associati nelle cinque città più importanti della rete 3D Hubs a fine novembre 2014.


Nuove applicazioni
La stampa 3D si sta muovendo al di là della produzione di oggetti in plastica e della prototipazione rapida industriale. Oggi, le stampanti 3D possono non solo  gestire materiali che vanno dal titanio alla cartilagine umana, ma anche produrre componenti pienamente funzionali, tra cui complessi meccanismi, batterie, transistor e LED. La produzione additiva continua a espandersi nei settori tradizionali: industria aerospaziale e automobilistica, medicina, oreficeria, stampi per fonderia, dove rimangono molte sfide (i costi e la varietà di materiali, i vincoli per la produzione ad alto volume, la lentezza e gli alti costi delle macchine) e grandi istituzioni come i governi e le multinazionali stanno iniziando a investire pesantemente in queste tecnologie abilitanti della terza rivoluzione industriale. Nel 2014, i risultati più spettacolari la stampa 3D li ha ottenuti nel campo spaziale, dove si attendono notevoli sviluppi nei prossimi anni. La NASA ha sviluppato stampanti 3D per produrre nella base spaziale ISS (International Space Station) parti di ricambio e cibo per gli astronauti. Il prototipo della stampante per le parti di ricambio, in orbita da  settembre 2014, ha prodotto il 24 novembre 2014 il primo pezzo in condizioni di microgravità. Nel novembre 2014, anche ESA (European Space Agency) ha lanciato in orbita la stampante 3D sperimentale POP 3D (Portable On-Board Printer), utilizzata dalla nostra astronauta Samantha Cristoforetti per esperimenti di produzione additiva in microgravità finanziati da ASI (Agenzia Spaziale Italiana). Il progetto POP3D è stato realizzato in Italia da Altran Italia, Thales Alenia Space e IIT (Istituto Italiano di Tecnologia). Produrre direttamente nello spazio alcuni componenti, avrà un valore enorme per le attività spaziali, ancora maggiore nel caso di un viaggio più lungo, per esempio verso Marte. Si parla inoltre del fatto che sia NASA che ESA starebbero pianificando la costruzione di basi su Luna e Marte grazie alla stampa 3D. Nel campo dell’architettura e dell’edilizia, la stampa 3D è già utilizzata con successo per la creazione di modelli e plastici. Oggi però i progettisti sono diventati molto più ambiziosi e si sono spinti nella stampa di veri e propri edifici ed elementi architettonici. A credere maggiormente a questa opportunità sono soprattutto gli architetti spagnoli, italiani e tedeschi. Fuori Europa, soprattutto gli architetti cinesi e statunitensi sono all’avanguardia nella creazione di edifici prodotti con stampanti 3D. Secondo lo European Architectural Barometer report, a partire dal 2015 questa tecnologia avrà un impatto importante anche sui componenti per l’edilizia. Si avranno interessanti sviluppi anche nel mercato degli oggetti promozionali e della personalizzazione, con particolare riguardo ai ‘minime’, i selfie 3D che sono la moda del momento. Sono state create catene in franchising per produrli (come InstaTwin) e 3D Systems ha annunciato la disponibilità di una cabina fotografica 3D appositamente concepita per eseguire facilmente la scansione 3D delle persone, necessaria per realizzare i minime.


Evoluzione dell’offerta e delle tecnologie
Le principali limitazioni tecniche attuali sono dovute alla definizione dei prodotti ottenibili, che costituisce uno dei punti deboli delle stampanti FDM, che hanno risoluzioni tipiche di 100-300 micron. Sono già apparse però sul mercato stampanti FDM di medio costo con risoluzioni di 40-50 micron, che in alcuni casi arrivano fino a 15 micron. Anche il problema delle dimensioni massime di stampa viene parzialmente superato da stampanti  professionali di nuova generazione con dimensioni più generose (fino 1 metro di lato) e costi relativamente contenuti: tra i 5.000 e i 30.000 euro. La varietà dei materiali a disposizione sta aumentando di giorno in giorno, anche se siamo ancora abbastanza lontani dal disporre dei materiali necessari per produrre qualsiasi oggetto. Grazie alla decadenza nel 2014 dei brevetti di base della tecnologia SLS, molte università e molte start-up hanno iniziato a lavorare su macchine SLS economiche per plastica, metalli e ceramiche, che saranno disponibili nel 2015.
Anche nel campo delle stampanti per stereolitografia sono previsti sviluppi interessanti e con costi più contenuti. Per esempio, la startup italiana Lumi Industries, che ha sviluppato lo scorso anno LumiFold, la prima stampante DLP 3D portatile e pieghevole, ha in fase di crowdfunding su Indiegogo la stampante 3D Lumi Pocket, che utilizza la tecnica stereolitografica 3D DLP Printing basata sull’utilizzo di un materiale fotosensibile liquido posto in un contenitore e solidificato a strati da un comune videoproiettore collegato a un computer. Questa tecnica ha tempi di stampa molto veloci e permette di raggiungere qualità di stampa migliori delle stampanti FDM e di scegliere tra una vasta gamma di materiali: dalla plastica simile all’ABS,alla resina per la gioielleria e le fusioni a cera persa, agli oggetti flessibili. Il 2015 si preannuncia quindi come il primo anno della vera diffusione di massa della stampa 3D nelle PMI e nelle aziende artigiane. 

 

TORNA INDIETRO >>