Produzione additiva nel cambiamento tecnologico

L'industria aerospaziale è tra i beneficiari degli sviluppi attuali nella stampa 3D metallica. Piccole quantità e l'elevata complessità di componenti leggeri e ad alte prestazioni sono già tra i punti di forza della produzione additiva. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch e Dr. Stefan Leuders concordano: L'industria aerospaziale è uno dei beneficiari degli sviluppi attuali nella stampa 3D metallica. Piccole quantità e l'elevata complessità di componenti leggeri e ad alte prestazioni sono già tra i punti di forza della produzione additiva. © Fraunhofer ILT, Aachen, Germania

Il Dr. Stefan Leuders sottolinea il potenziale di sostenibilità dell'AM, in particolare attraverso la riparazione e il recondizionamento di utensili e componenti, un aspetto fondamentale per una futura economia circolare. © voestalpine / Il Dr. Stefan Leuders evidenzia il potenziale dell'AM nel migliorare la sostenibilità, soprattutto tramite la riparazione e il recondizionamento di strumenti e componenti. La capacità di riparare e recondizionare componenti e strumenti è un aspetto cruciale di una futura economia circolare. © voestalpine

Il dott. Tim Lantzsch (a sinistra) del Fraunhofer ILT e il dott. Stefan Leuders (a destra) di voestalpine discutono delle attuali tendenze nella stampa 3D metallica, che hanno il potenziale di cambiare in modo sostenibile la produzione industriale. © Fraunhofer ILT, Aachen

Il Dr. Tim Lantzsch e il Dr. Stefan Leuders discutono delle prospettive a lungo termine della produzione additiva, inclusa l'integrazione nei processi di produzione esistenti e il ruolo della produzione additiva nell'economia circolare. © Fraunhofer ILT, Aquisgrana / Il Dr. Tim Lantzsch e il Dr. Stefan Leuders discutono delle prospettive a lungo termine della produzione additiva, inclusa l'integrazione nei processi di produzione esistenti e il ruolo della produzione additiva nell'economia circolare. © Fraunhofer ILT, Aquisgrana, Germania

Il Dott. Tim Lantzsch e il Dott. Stefan Leuders spiegano le sfide tecnologiche della produzione additiva, in particolare la sfida di sviluppare nuovi materiali e garantire l'affidabilità del processo nella produzione di massa. © Fraunhofer ILT, Aachen

La produzione additiva, in particolare la stampa 3D metallica, si è sviluppata negli ultimi anni da una tecnologia promettente a una componente seria della produzione industriale. Settori come la meccanica, l'aerospaziale, l'automobilistico e la lavorazione dei metalli si trovano di fronte a un cambiamento tecnologico che potrebbe avere ripercussioni profonde su design, produzione e sostenibilità. Il dottor Stefan Leuders, Responsabile di Tecnologia & Innovazione presso il voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH di Düsseldorf, e il dottor Tim Lantzsch, Responsabile del reparto Laser Powder Bed Fusion presso l'Istituto Fraunhofer per la Tecnologia Laser ILT di Aachen, discutono delle tendenze attuali della produzione additiva (AM), analizzano opportunità e rischi e mostrano quali settori possono trarne maggior beneficio.

Siamo lieti di parlare con due esperti riconosciuti del futuro della stampa 3D. Quali sono le tendenze attuali nella produzione additiva? Quali sviluppi ritiene promettenti?

Il dottor Tim Lantzsch: Una tendenza importante che vedo è l'aumento dell'adattamento dei materiali e delle applicazioni alle esigenze specifiche della produzione additiva. Molti dei materiali attuali sono stati originariamente sviluppati per metodi tradizionali. Inoltre, vediamo che la tecnologia, sebbene ancora costosa, può chiaramente evidenziare il suo valore attraverso riduzioni mirate dei costi e focalizzandosi su applicazioni di nicchia.

Il dottor Stefan Leuders: Le tendenze attuali nella produzione additiva si concentrano molto sul valorizzare e sfruttare appieno i vantaggi specifici della tecnologia in diversi campi applicativi. Particolarmente promettente per me è la crescente disponibilità a ripensare approcci di sviluppo ormai consolidati e a non applicarli semplicemente così come sono ai nuovi prodotti, che successivamente potrebbero essere realizzati tramite un processo additivo. Per me, non si tratta principalmente di sostituire i metodi esistenti, ma di aumentare il valore del prodotto attraverso l'AM.

Si sente spesso dire che l'AM è "troppo costosa". Con quali sfide economiche si confronta la produzione additiva?

Il dottor Tim Lantzsch: Le sfide economiche riguardano principalmente i costi elevati di impianti e materiali. Questi costi determinano in modo significativo i prezzi dei componenti, e c'è ancora molto spazio per ottimizzazioni. Particolarmente critica è la sicurezza del processo, che ancora non è garantita su larga scala. Stiamo lavorando per sviluppare la produzione additiva da una nicchia di specialisti a una tecnologia robusta e ampiamente applicabile, competitiva anche nella produzione di massa.

Il dottor Stefan Leuders: Un fattore economico centrale rimane il costo orario degli impianti, e sono d'accordo. Tuttavia, vediamo sempre più movimento nei costi degli impianti, soprattutto a causa della concorrenza extraeuropea, che aumenta anche la quota di costo del materiale impiegato, esercitando ulteriore pressione sulla riduzione dei costi. Tuttavia, la riduzione dei costi rimane un elemento chiave per l'uso industriale dell'AM, per poter esplorare ulteriori campi applicativi in futuro.

Quali sono, secondo lei, i potenziali e i limiti della produzione additiva? Cosa può offrire l'AM in particolare in termini di sostenibilità?

Il dottor Stefan Leuders: La produzione additiva offre notevoli potenzialità di sostenibilità, in particolare grazie alla possibilità di ridurre drasticamente l'uso di materiali. A differenza dei metodi sottrattivi, qui si fonde solo il materiale effettivamente necessario per il componente. Anche nella fase di utilizzo successiva, si evidenziano spesso vantaggi, come tassi di scarto ridotti o tempi di ciclo più brevi nella pressofusione di alluminio o nello stampaggio a iniezione di plastica, resi possibili da utensili prodotti tramite AM con raffreddamento vicino alla superficie. Un altro aspetto importante è la riparazione e il riutilizzo di utensili e componenti, facilitata dall'AM. Questo può prolungare significativamente la durata dei prodotti e ridurre il consumo di risorse. Tuttavia, ci sono anche sfide: la tecnologia è ancora relativamente giovane per un uso industriale, e ci sono margini di miglioramento, ad esempio nell'automazione e nella sicurezza del processo.

Il dottor Tim Lantzsch: I potenziali dell'AM risiedono soprattutto nella capacità di realizzare geometrie complesse e soluzioni su misura, difficili o impossibili da ottenere con metodi tradizionali. E certamente, attraverso un uso mirato del materiale, in cui si lavora solo con quello effettivamente necessario, si può ridurre notevolmente il consumo di risorse. Questo è particolarmente rilevante considerando l'intero ciclo di vita di un prodotto. Tuttavia, bisogna anche considerare che la produzione e la preparazione del materiale sono energivore. Inoltre, l'integrazione nei processi produttivi esistenti può essere difficile, poiché l'AM è ancora spesso vista come una tecnologia isolata.

Quali ostacoli tecnologici affronta attualmente la produzione additiva e a cosa state lavorando?

Il dottor Stefan Leuders: Un punto cruciale per noi è lo sviluppo di nuove rotte di processo per soddisfare le esigenze tecniche ed economiche dei nostri clienti. Anche la progettazione e la configurazione dei componenti e degli utensili prodotti sono aspetti fondamentali. Inoltre, l'AM in voestalpine è naturalmente strettamente collegata al tema "materiali". Lavoriamo intensamente nello sviluppo di nuovi materiali e trattamenti, per sfruttare appieno le potenzialità tecnologiche dell'AM.

Il dottor Tim Lantzsch: Esattamente, una delle maggiori sfide tecnologiche attuali è la varietà di materiali. Molti materiali attualmente usati non sono stati originariamente sviluppati per l'AM, il che spesso comporta compromessi in termini di qualità e prestazioni. Per questo collaboriamo con i produttori di materiali per accelerare la qualificazione di nuovi materiali per l'AM.

Inoltre, lavoriamo intensamente presso il Fraunhofer ILT per migliorare la sicurezza del processo e sviluppare ulteriormente gli impianti esistenti, affinché le tecniche additive possano essere utilizzate in modo più stabile ed efficiente. Un altro grande tema è la standardizzazione dei processi, per garantire una qualità costante nella produzione di massa.

Il settore sta cambiando lentamente ma inesorabilmente. Chi sono i vincitori di questo sviluppo nella produzione additiva?

Il dottor Stefan Leuders: I vincitori a lungo termine sono le aziende disposte a investire strategicamente in nuove tecnologie e a gestire le incertezze associate. Esempi prominenti di recenti sono nel settore aerospaziale e anche nella tecnologia medica. Per me, non si tratta solo di risorse economiche, ma anche di cultura aziendale.

Al contrario, i settori e le aziende molto dipendenti dalla produzione di massa a basso costo potrebbero incontrare maggiori difficoltà. Tuttavia, anche qui ci sono molte applicazioni, soprattutto nel settore degli utensili e meno nei prodotti finali.

Il dottor Tim Lantzsch: Concordo. I settori che traggono maggior beneficio sono quelli che richiedono componenti altamente personalizzati e complessi, che possono sfruttare appieno i vantaggi di flessibilità e libertà di design dell'AM. In aerospaziale e tecnologia medica, l'AM permette di ottimizzare i componenti e ridurre peso e consumo di materiali. Anche l'industria automobilistica di alta gamma e il motorsport beneficeranno delle possibilità dell'AM, in particolare per la produzione di componenti più leggeri e performanti.

Grazie per questa interessante conversazione.

Vi aspettiamo dal 19 al 22 novembre a Francoforte sul Meno, alla fiera Formnext, presso lo stand della comunità Fraunhofer in Hall 11, Stand D31, per scoprire di più sulle possibilità dell'AM.