Stampa 3D per metalli: una rivoluzione annunciata

Massardi (Roland Berger): deposizione diretta di energia, getto di materiale, estrusione di materiale e binder jetting sono le nuove tecniche cambieranno il mercato. Ognuna riferita ad una necessità di produzione specifica

Le tecniche di metal 3D printing potrebbero essere "the next big thing" dell'industria manifatturiera. A dirlo è Roland Berger nello studio "Advancements in metal 3D printing - Beyond powder bed - Additive manufacturing on the brink of industrialization".
Ad oggi il costo di produzione di metalli con tecnologie di stampa 3D rimane proibitivo: tra le 15 e le 60 volte superiore rispetto alle tecniche tradizionali, ma per gli esperti di Roland Berger è destinato a diminuire fino al 30% nel 2020. La società di consulenza tedesca prevede uno sviluppo mainstream della stampa 3D grazie alle nuove tecniche che non saranno più limitate alla produzione di parti altamente sofisticate come bruciatori per turbine a gas e protesi mediche personalizzate. La gamma di aree che potranno beneficiare delle straordinarie capacità di Additive Manufacturing si espande continuamente e le nuove tecnologie, oltre a soppiantare la costosa tecnica che oggi domina il mercato conosciuta come Powder bed fusion by laser (PBF-L), potrebbero presto essere accessibili alla produzione di massa, dando vita a una vera e propria rivoluzione dell'industria manifatturiera.

Secondo Paolo Massardi, Senior Partner Roland Berger Italia, "con la versatilità delle nuove tecnologie di additive manufacturing per i metalli, i possibili campi di utilizzo industriali si ampliano notevolmente, sia per i settori industriali coperti (dalla meccanica di precisione all'aeronautica) sia per le fasi della catena del valore o del life cycle dei manufatti (dalla prototipazione rapida, con co-engineering simultaneo di più società, alla bassa serie, alla ricambistica per modelli fuori produzione). Si aprono molte opportunità per chi saprà interpretare le potenzialità di queste nuove tecnologie, per i propri mercati di riferimento ed anche per quelli attigui".

Più tecnologie, meno costi

Le tecniche di Additive Manufacturing di fatto sono ancora una nicchia riservata a poche aziende: la stampa di metallo in 3D è un metodo di produzione molto costoso che viene utilizzato principalmente per la costruzione di prototipi e componenti speciali per i settori aerospaziale e della tecnologia medica. Ma gli esperti di Roland Berger sono pronti a scommettere su un repentino cambio di scenario.

Oggi la tecnologia disponibile più conosciuta è la Power Bed Fusion by Laser (PBF-L) e, anche se per gli esperti di Roland Berger il costo di produzione di tale tecnica è destinato a diminuire fino al 30% entro il 2020, potrebbe essere parzialmente o completamente sostituita dalle nuove tecnologie.
Secondo i consulenti della compagnia tedesca, infatti, quattro nuove tecnologie saranno in grado di apportare sostanziali vantaggi in termini di performance/costi e potrebbero rendere le tecniche di Additive Manufacturing più competitive su più dimensioni (rapporto precisione, volumi di produzione, costi e tempi di realizzazione). Nel dettaglio, oltre le sorelle del PBF_L, ovvero il Power Bed Fusion by Electron Beam (PBF-EB) e Wire by Laser, Plasma /EB, le tecnologie emergenti sono la Direct Energy Deposition (DED) ossia Deposizione Diretta di Energia, quali il Material Jetting, il Material Extrusion e Binder Jetting.
Nicola Morzenti, Principal Roland Berger Italia, ha confrontato le varie performance: "alcune di queste tecnologie hanno il potenziale per essere fino a 100 volte più veloci dell'attuale PBF_L e raggiungere un ottimo compromesso tra precisione/performance e costi, anche in funzione del ?lotto' minimo prodotto.

Lavorazioni di precisione, post stampa, possono essere ottimizzate per ottenere la desiderata funzionalità/livello di finitura dei componenti, nel giusto connubio di performance e costi combinando al meglio trattamenti tradizionali con quelli innovativi dell'additive manufacturing".

Un percorso in 4 step

Gli sviluppi tecnologici sopra descritti avranno importanti implicazioni per il futuro della produzione di metallo. Le aziende devono restare al passo e includerli attivamente nella pianificazione della loro roadmap tecnologica. Nello studio "Advancements in metal 3D printing", la società di consulenza tedesca fornisce un percorso diviso in quattro step per aiutare le aziende a determinare la best choice da adottare tra le tecniche di stampa 3D.
La prima fase consiste in una analisi delle tecnologie presenti sul mercato, per sviluppare una comprensione dettagliata di ciò che ognuna ha da offrire. La seconda prevede una valutazione del proprio portfolio prodotti per verificare se le tecniche di Additive Manufacturing possono apportare benefici nella produzione degli stessi. Il terzo passo sarà segmentare la fase di produzione e associare un metodo di stampa 3D ad ogni cluster.

Ultimo step è l'istituzionalizzazione del processo e la definizione dei regolari aggiornamenti. Quest'ultimo passaggio non va inteso come una attività one shot, ma dovrebbe essere un esercizio regolare. Solo così sarà possibile incorporare i miglioramenti tecnologici e le innovazioni che si verificheranno nel tempo.
Per Francesco Campagna, Partner Roland Berger Italia, "lo scenario più probabile non è quello di una singola tecnologia che spodesta tutto il resto. Non vi è una soluzione unica ed ideale per ogni applicazione, che sappia rispondere ad esigenze di costo, performance e dimensione dei lotti contemporaneamente. È presumibile che numerose tecnologie coesisteranno in una sorta di portfolio di possibili soluzioni a cui le aziende potranno fare ricorso in funzione della specifica esigenza. Andranno monitorati nel tempo i progressi di performance e aggiornati i business case. Pensando anche ai benefici indiretti dell'adozione di nuove soluzioni".