Additive Manufacturing cos’è, a cosa serve e perché oggi tutti parlano di manifattura additiva

Additive Manufacturing o Manifattura Additiva, dopo anni di attesa e di fughe in avanti oggi sembra arrivato il momento per una rivoluzione potenzialmente capace, attraverso la stampa 3D, di ribaltare logiche e modalità dell’intero mondo produttivo e, in particolare, di un settore chiave per nostro sistema Paese come la manifattura…

Fino a qui la prosa, le attese, le speranze ma, per non cadere negli errori del passato e in qualche iperbole di troppo proviamo ad andare con ordine: concretamente Additive Manufacturing cosa vuol dire, cos’è, a cosa serve e perché oggi tutti parlano di manifattura additiva?

Sul tema si sono mossi esperti e analisti di ogni forma e dimensione ma uno dei più autorevoli report è sicuramente quello sviluppato dagli esperti del MIT. Si tratta, spiegano dal MIT, del processo di creazione di un oggetto costruendolo uno strato alla volta, da qui deriva il termine “additivo”. È di fatto l’opposto della produzione tradizionale o sottrattiva, in cui un oggetto viene creato tagliando un blocco solido di materiale fino al completamento del prodotto finale. Tecnicamente, la manifatturaadditiva può riferirsi a qualsiasi processo in cui un prodotto viene creato costruendo qualcosa ma in genere si riferisce alla stampa 3D. 

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La manifattura additiva è stata utilizzata per la prima volta per sviluppare prototipi negli anni ’80: questi oggetti di solito non erano funzionanti. Questo processo era noto come prototipazione rapida perché consentiva alle persone di creare rapidamente un modello in scala dell’oggetto finale, senza il tipico processo di configurazione e i costi legati alla creazione di un prototipo. 

Con il miglioramento della manifattura additiva, i suoi usi si sono estesi, migliorati fino a creare stampi per i prodotti finali. All’inizio degli anni 2000, l’Additive Manufacturing veniva utilizzata per creare prodotti funzionanti. Più recentemente, aziende come Boeing e General Electric hanno iniziato a utilizzare la manifattura additiva come parte integrante dei loro processi aziendali. 

Come funziona l’Additive Manufacturing

Per creare un oggetto utilizzando la manifattura additiva, qualcuno deve prima creare un design. Questo viene in genere fatto utilizzando la progettazione assistita da computer, o CAD, software o eseguendo una scansione dell’oggetto che qualcuno vuole stampare. Il software traduce quindi il progetto in una struttura, strato per strato, che la macchina di manifattura additiva deve seguire. Il progetto viene inviato alla stampante 3D, che inizia immediatamente a creare. 

«Si passa direttamente dal digitale al fisico, il che è un bel cambiamento», ha affermato Thomas Roemer, docente senior del MIT Sloan. «La manifattura additiva utilizza un numero enorme di materiali, dai polimeri, ai metalli alla ceramica passando per schiume, gel e persino biomateriali». «Puoi usare praticamente qualsiasi cosa – ha affermato Arvind Kalidindi, dottorando in scienze dei materiali e ingegneria al MIT – Finché trovi un modo per unire localmente due parti, puoi stamparlo in 3D».

L’effettivo processo di manifattura additiva può essere eseguito in diversi modi, che possono richiedere da alcune ore a diversi giorni, a seconda delle dimensioni dell’oggetto. Un metodo comune utilizza un ugello per sovrapporre strati successivi di materiale l’uno sull’altro fino al completamento del prodotto finale. Un altro processo utilizza polveri, tipicamente di metallo. Funziona «riempiendo un letto di polvere e sciogliendo le parti della polvere che vuoi formare una parte solida strato dopo strato. Dopo averlo fatto, tutta la polvere sciolta cade dalla tua parte finale», ha detto Kalidindi. Questo di solito viene fatto utilizzando laser o fasci di elettroni, ma un’altra tecnica prevede l’uso di un polimero per far aderire strati di polvere. Il pezzo viene quindi posto in un forno dove la plastica si scioglie e le polveri si interpongono, formando la parte finale. 

Vantaggi della Manifattura Additiva

L’additive manufacturing ha alcuni vantaggi chiari. Con la produzione tradizionale, l’intera catena di approvvigionamento può richiedere mesi e un investimento, a volte milioni o miliardi di dollari, che può essere recuperato solo con una produzione ad alto volume. Con la manifattura additiva, gran parte dei passaggi intermedi della catena di approvvigionamento vengono rimossi. «La velocità con cui è possibile ottenere una singola parte è straordinaria – ha affermato Roemer -, poiché le persone possono inviare un progetto direttamente dal proprio computer alla stampante 3-D. La produzione di qualcosa in modo additivo consente anche di creare oggetti con materiali classificati funzionalmente, il che significa che possono avere materiali diversi all’interno e all’esterno. Immaginate di volere qualcosa che abbia un’elevata conduttività, ma sia anche resistente all’abrasione- ha affermato Roemer – All’esterno ci sono i materiali resistenti all’abrasione, come la ceramica, e all’interno, i materiali conduttivi, come i metalli. Creare qualcosa del genere è abbastanza difficile da realizzare con la produzione convenzionale». 

Roemer ritiene, tuttavia, che i due maggiori vantaggi della manifattura additiva siano la creazione di geometrie complesse e la produzione di piccoli lotti. «Con la produzione additiva, si produce, strato dopo strato, qualsiasi geometria tu voglia creare. Puoi creare entità 3D che sono molto più complesse e hanno proprietà del materiale diverse – ha affermato Roemer -. Con la produzione sottrattiva, alcuni oggetti sono troppo piccoli o hanno un angolo troppo scomodo per sottrarre i materiali nel modo desiderato. La manifattura additiva elimina questa barriera. Ciò significa anche che i produttori possono eliminare il peso da un oggetto. Ciò è particolarmente importante nell’industria aerospaziale e automobilistica, dove il peso può influire sulla funzionalità di un prodotto finale. La manifattura additiva rende anche più facile creare piccole quantità di qualcosa. Con la produzione tradizionale, i costi di installazione rendono la produzione di piccoli lotti non conveniente. Ma con la manifatturaadditiva, i costi di installazione vengono per lo più eliminati, quindi creare solo una manciata di oggetti diventa più ragionevole. Ciò semplifica la personalizzazione dei prodotti, come protesi o impianti, e potrebbe portare a risultati migliori per i pazienti. Gli apparecchi acustici, che sono personalizzati per ogni persona, sono quasi interamente prodotti in modo additivo».

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