Economicità, nuovi materiali e strutture: la fabbricazione additiva dà nuovi impulsi alla produzione e consente l'introduzione di nuovi processi e applicazioni nell'industria tradizionale.
Dal 29 al 31 gennaio 2019 circa 300 esperti internazionali si sono incontrati a Dresda (Germania) per il terzo Simposio Internazionale sulla Produzione Additiva (ISAM 2019), per discutere dello sviluppo e delle prospettive future di questa tecnologia nei dei settori industriali. "La sede dell'evento non è una coincidenza", afferma il Prof. Christoph Leyens, direttore dell'ospitante Istituto Fraunhofer per lo sviluppo della ricerca applicata e direttore dell'Istituto di Scienze dei Materiali dell'Università Tecnica di Dresda, annoverata tra le Università Tedesche di Eccellenza. "Dresda è uno dei più importanti siti di ricerca e innovazione per le applicazioni industriali in Europa: solo al consorzio innovativo AGENT-3D, guidato da Fraunhofer IWS, più di 120 partner industriali e scientifici lavorano insieme per il progresso dei processi di produzione additiva, anche conosciuta come stampa 3D. Insieme stanno dando forma all'evoluzione dei processi produttivi e stanno lanciando una nuova era della stampa", aggiunge il prof. Leyens.
Produzione additiva: senza utensili, economica, veloce e puntuale
La produzione additiva, processo in cui i materiali sono stratificati per "stampare" un prodotto, attrezzo o prototipo, è già utilizzata in svariate industrie tradizionali, ad esempio nella tecnologia ferroviaria, ma anche in altri settori produttivi. Con questo processo i componenti usurati si possono produrre in modo economico e veloce anche in piccoli lotti, rendendoli immediatamente disponibili per la manutenzione e i lavori di riparazione. Tutto ciò di cui si ha bisogno per la produzione è un modello informatico, che sostituisce il tradizionale e più costoso stampo. Il principio della stratificazione permette di realizzare qualsiasi geometria complessa o struttura interna e consente una libertà di progettazione e costruzione quasi illimitata. "Non è passata inosservata all'industria aerospaziale, che utilizza questi processi per costruire prototipi di nuovi progetti che possano rendere aerei e veicoli spaziali più leggeri, più flessibili e più economici", ha affermato nel corso del simposio il Dr. Laurent Pambaguian dell'Agenzia Spaziale Europea.
Oggi la produzione additiva utilizza principalmente materiali come plastica, ceramica, resina sintetica o metallo. I materiali compositi come quelli in fibra di carbonio o i nanomateriali hanno acquisito importanza solo recentemente. Oltre a garantire specifiche caratteristiche di prodotto, l'integrazione di nuove funzionalità nei componenti è un obiettivo chiave della moderna scienza dei materiali.
Da una tecnologia di nicchia a una forza dirompente
La produzione additiva è già da tempo sotto gli occhi degli analisti industriali: il mercato sta crescendo rapidamente, nel 2017 ha raggiunto il valore di circa 7 miliardi di dollari. Sempre più aziende cercano e trovano il loro posizionamento nella catena del valore. In particolare, la produzione additiva con i metalli sta già facendo il salto dall'essere una tecnologia di nicchia alla maturità industriale. "La fabbricazione additiva dà un nuovo slancio alla produzione e scuote i settori e i mercati tradizionali", afferma il Prof. Leyens. Fraunhofer IWS supporta i giocatori di questa partita lungo la strada verso il futuro. I ricercatori si stanno concentrando sull'utilizzo di più materiali diversi nello stesso componente, scalandone le dimensioni e ottimizzando topologicamente le sue strutture. "I nostri partner dei settori aerospaziale, produzione utensili e tecnologia medica beneficiano delle nostre infrastrutture uniche", aggiunge il Prof. Leyens. "Offriamo un'ampia varietà di processi nell'ambito della produzione additiva, i nostri comprovati sistemi tecnologici e i sistemi di supporto per i test non-distruttivi".
ISAM 2019: esperti per il prossimo balzo tecnologico
All'edizione ISAM di quest'anno esperti internazionali scientifici e industriali hanno discusso delle nuove applicazioni della produzione additiva in ambiente industriale. Nel suo discorso "Stampiamo per guidare: la mobilità diventa additiva" Stefanie Brickwede di Deutschen Bahn AG ha spiegato quali soluzioni offre la produzione additiva alla mobilità e Chang-Woo Lee di KITECH con "Tecnologia di produzione additiva metallica per applicazioni mediche in Corea del Sud" ha mostrato il modo in cui la tecnologia medica può beneficiare dei processi di stampa. Il prof. Frank Brueckner, direttore dell'unità Produzione Additiva di IWS e coordinatore del Centro Produzione Additiva di Dresda (AMCD), che offre strumenti e soluzioni per i settori aerospaziale, automotive, energetico, utensili, stampi e tecnologia medica, ha affermato: "Questi sono esempi delle molteplici possibilità di applicazione della tecnologia. Più affidabile diventerà il processo, più stabili saranno i componenti e più flessibile sarà la loro applicazione, anche in situazioni critiche dal punto di vista dell'usura. La Cina sta già stampando intere case".
Il focus europeo è più concentrato sull'applicazione nell'ambito della produzione industriale. In questi settori sono richiesti anche nuovi materiali e mix di materiali che possano affrontare le sempre più impegnative sfide in tema di flessibilità e stabilità. Nel frattempo non si possono ignorare i costi. "La qualità del processo e la produttività sono il fulcro del trionfo della produzione additiva – questo è quello sui cui i ricercatori internazionali concentrano tutte le loro conoscenze. Siamo felici che IWS e AMCD abbiano un ruolo fondamentale nello sviluppo della fabbricazione additiva", ha concluso il Prof. Leyens.