Se pensi ancora che le stampanti 3D siano adatte solo per la prototipazione, faresti bene a rivedere le tue posizioni. E anche se siete tra coloro che concedono qualche vantaggio alla tecnologia additiva rispetto alla produzione di piccole serie di componenti speciali, fareste bene a cambiare idea. Perché è vero che da qualche anno, monitorando il miglioramento delle tecnologie di produzione additiva, si presume che un giorno, in un lontano futuro, queste macchine potranno competere con le tradizionali tecnologie sottrattive. Ebbene, la notizia è che quel lontano futuro è già qui. 

La sfida alle tecniche tradizionali è stata lanciata da Stratasys, con un fatturato di 520 milioni di dollari nel 2020 (25% da applicazioni di produzione), leader nella stampa additiva di polimeri, che il 28 aprile ha presentato tre macchine in grado di creare parti "Production grade" , di grandi dimensioni, con qualità che richiedono poca o nessuna rifinitura, in tempi rapidi e con costi contenuti e certi. A questo aggiungiamo che le tre macchine (F770, H350 e Origin One) non sono nemmeno correlate tra loro, in quanto utilizzano tre tecnologie di stampa additiva completamente diverse, a dimostrazione che i progressi in questo settore sono di ampio respiro, e non solo un'unica meccanica forse declinata in più varianti.

Stratasys ha da tempo tra i suoi obiettivi quello di ampliare la sfera di utilizzo - e di utilizzatori - degli additivi, che per troppo tempo è stata ristretta ai progettisti e alla prototipazione tecnica. Non per niente nel suo portafoglio troviamo la tecnologia PolyJet, che ha permesso di realizzare macchine pensate per l'utilizzo negli uffici stile, marketing o produzione moda. E anche le macchine Fdm (Fused Deposition Modeling) progettate per il Metal Replacement, ad esempio utilizzando la fibra di carbonio come materiale. Ma questa volta la sfida è davvero grande, perché affronteremo la tecnologia manifatturiera “tradizionale” sul nostro terreno, quello della produzione di massa. Non si tratta più di modernizzare una nicchia, ma di stravolgere un settore che da decenni produce più o meno allo stesso modo: quello dello stampaggio di parti in plastica.

"Stiamo entrando rapidamente nell'era dell'Additive Manufacturing 2.0, in cui vedremo i protagonisti della produzione globale andare oltre la prototipazione per sfruttare appieno tutta la flessibilità che la stampa 3D apporta all'intera catena del valore della produzione - ha affermato Yoav Zeif, CEO. di Stratasys - Le interruzioni nelle catene di approvvigionamento globali a cui stiamo assistendo oggi, sia dal punto di vista dell'offerta che della domanda, dimostrano chiaramente che qualcosa non funziona in questo momento.La produzione additiva offre alle aziende la massima flessibilità per decidere quando, dove e come produrre parti. il nostro impegno a essere un fornitore completo di soluzioni di stampa polimerica 3D per la nostra base di clienti globale." Ecco un riepilogo delle caratteristiche principali delle tre nuove macchine e le date di disponibilità fornite dal produttore. 

La prima stampante annunciata si chiama F770 ed è basata sulla tecnologia Fused Deposition Modeling (inventata dal fondatore di Stratasys e nota anche come Fused Filament Fabrication), in cui un filamento di materiale plastico viene fuso da un ugello di estrusione riscaldato che, spostandosi una superficie, forma strato dopo strato il prodotto finito. Questa macchina presenta la camera di costruzione riscaldata più lunga oggi sul mercato, con dimensioni di 1000x610x610mm. Inoltre, l'F770 ha una precisione dell'asse XY di 0,25 mm e queste due caratteristiche significano che può essere utilizzato sia per produrre parti molto grandi, sia per produrre un gran numero di piccole parti contemporaneamente. Altre caratteristiche pensate per l'utilizzo in produzione sono ad esempio la possibilità di operare 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con la possibilità di stampare fino a 140 ore consecutive in modalità non presidiata; l'utilizzo di materiale di supporto solubile, che riduce al minimo gli interventi di finitura post stampa; la connessione (tramite MTConnect) alle applicazioni aziendali.

La F770 è già ordinabile, il prezzo è sotto i 100.000 dollari e le prime unità saranno consegnate a fine giugno. Un beta tester della stampante, il produttore di elettrodomestici Sub-Zero Group di Madison, Wisconsin, ha affermato che con la F770, il suo laboratorio di sviluppo ha tagliato i costi per la produzione di parti in plastica del 30/40%, non dovendo inoltre contattare esterni servizi per stampare pezzi di grandi dimensioni. E soprattutto ha velocizzato notevolmente l'elaborazione.

La seconda stampante annunciata è il modello H350, basato sulla tecnologia Saf (Stratasys Absorbing Fluid), in cui il prodotto viene formato, strato dopo strato, spruzzando su un letto di polvere polimerica, tramite testine piezoelettriche, un fluido sensibile ai raggi infrarossi, allo stesso modo una stampante a getto d'inchiostro spruzza inchiostro su un foglio di carta. Ogni volta che uno strato viene completato, una sorgente a infrarossi fonde insieme le particelle polimeriche bagnate dal fluido sensibile, quindi il processo ricomincia con un nuovo strato.

Stratasys spiega che l'H350 è progettato per offrire alle aziende manifatturiere coerenza di produzione, costi per componente competitivi e prevedibili e controllo completo della produzione per volumi di migliaia di parti. Il cliente tipo è il settore automobilistico, commerciale e dei beni di consumo o dell'elettronica, ma anche i produttori di servizi e conto terzi. Tra i beta tester c'è un service tedesco, Goetz Maschinenbau (che già utilizza macchine Stratasys Fdm e PolyJet), che ha riscontrato ottime prestazioni in termini di uniformità su tutto il volume di costruzione, ed elevata affidabilità del sistema, che è stato utilizzato sia per parti di grandi dimensioni e di produrre contemporaneamente decine di parti più piccole, sfruttando il volume di costruzione di 315x208x293 mm.

Da segnalare l'efficiente sistema di recupero e riutilizzo della polvere non fusa (Big Wave), le testine di stampa a lunga durata (non sono considerate materiali di consumo), la presenza di un unico liquido di fusione che ne facilita il calcolo dei costi. del singolo pezzo, e la completa tracciabilità di tutti i dati di produzione e di processo. Una particolarità dell'H350 è che al suo interno sono presenti una decina di pezzi costruiti con la stessa tecnologia additiva Saf. La stampante sarà disponibile a partire dal terzo trimestre, ma alcune macchine sono già operative all'interno del servizio Stratasys Direct Manufacturing.

La terza e ultima macchina presentata è Origin One. Questo annuncio è il risultato dell'acquisizione di Origin, avvenuta nel dicembre 2020. La macchina annunciata è in realtà molto diversa da quella con lo stesso nome che Origin ha presentato lo scorso anno: il vassoio è più grande, il flusso di lavoro (hw & sw) è stato rinnovato e le prestazioni sono aumentate. La macchina sarà distribuita a partire dal quarto trimestre del 2021. 

Origin One utilizza la tecnologia P3 (Programmable PhotoPolymerization), che utilizza come materiale di produzione resine liquide che polimerizzano, a strati, sotto l'azione della luce ultravioletta. Questa tecnologia consente un grado di precisione molto elevato ed è in grado di stampare dettagli inferiori a 50 micron con elevata consistenza e isotropia. I pezzi stampati hanno superfici lisce che non necessitano di ulteriori rifiniture, come sabbiatura, verniciatura o altre lavorazioni successive. Il volume di costruzione è 192x108x370 mm, con una capacità massima del vassoio in resina di 2 litri. Attualmente sono state certificate 10 resine industriali prodotte da terze parti, inclusi materiali ad alta temperatura, alta resistenza, elastomerici, per uso generale e per uso medico. Nei prossimi mesi è prevista, tra l'altro, la presentazione di una versione speciale di questa macchina specificatamente dedicata all'utilizzo in campo odontoiatrico.

Ma perché un'azienda manifatturiera dovrebbe passare da tecnologie di produzione di stampaggio comprovate alla produzione additiva? Ci sono molte ragioni, ma qui ne menzioneremo tre.

In primo luogo, l'eliminazione delle muffe. Tutti sanno che la progettazione e la fabbricazione di uno stampo è la parte più lunga e costosa dell'attuale processo di produzione di oggetti in plastica. Talmente costoso da non essere giustificato per produzioni inferiori alle migliaia di pezzi, e oltre qualche decina di migliaia lo stampo deve essere sostituito con uno nuovo, creando un costo aggiuntivo ricorrente. Nell'additivo non è necessario alcuno stampo, viene prodotto il numero richiesto di parti e ciascuna ha lo stesso costo. Inoltre vengono eliminati i tempi di attesa per la produzione e la messa a punto dello stampo, spesso misurabili in settimane e inaccettabili in caso di produzione rapida e magari con pezzi diversificati su piccoli lotti se non in lotto uno.

In secondo luogo, le tecnologie additive consentono di costruire oggetti complessi in un unico pezzo. Le tradizionali tecnologie di stampaggio ad iniezione producono infatti solo oggetti a bassa complessità, e per produrre parti complesse devono essere divisi sullo stampo in più elementi che vengono poi separati e assemblati tra loro. Nell'additivo, le parti con livelli di complessità molto elevati vengono stampate già complete. L'utilizzo di materiali di supporto facilmente rimovibili ha efficacemente eliminato i problemi di realizzazione di oggetti con sottosquadri che affliggevano le prime macchine anni fa. Resta invece il problema per le tecnologie tradizionali basate su stampi.

In terzo luogo, l'utilizzo di stampanti 3D consente di ridurre drasticamente il magazzino ricambi, e di allungare potenzialmente indefinitamente la vita utile di un prodotto, consentendo di conservare a catalogo le relative parti per un tempo indefinito, senza immobilizzazione di capitale e senza costi. rispetto allo spazio occupato. Il magazzino viene infatti sostituito da una stampante e da una libreria di progetti archiviati su un computer. Quando è necessario un pezzo di ricambio, viene stampato "on demand" e inviato al cliente. Si può infatti pensare di posizionare una stampante presso ogni filiale nazionale, oppure di individuare una rete di servizi dotata di stampante 3D, per affidare la stampa del pezzo di ricambio al servizio più vicino a casa del cliente. In questo modo ci proteggeremo anche da problematiche legate alla circolazione delle merci su lunghe distanze, come quelle causate dalla pandemia (con la riduzione del numero di container disponibili per la rotta Cina/Europa) o da eventi imprevedibili ( come il blocco della Suez).

Con questo lancio, Stratasys si candida alla leadership in un mercato molto interessante. Si stima che il segmento della stampa additiva industriale nel 2023 varrà circa 5,66 miliardi di dollari, con un CAGR di oltre il 27% per gli anni 2018-2023 (fonte M&M), mentre l'intero settore della stampa 3D valeva già nel 2019 circa 27 miliardi di dollari nel mondo e cresce intorno al 30% annuo secondo Idc, mentre per Markets & Markets il settore è stato di 9,9 miliardi nel 2018 e raggiungerà i 34,8 miliardi nel 2024. E se la pandemia inizialmente ha abbassato il giro d'affari dei produttori di stampanti 3D, il il consenso generale è che nel prossimo futuro ci sarà un ulteriore incremento del settore, proprio perché la manifattura additiva si è dimostrata sul campo una tecnologia utile per migliorare l'agilità e la resilienza delle aziende manifatturiere. 

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