La produzione a strati rimpiazzerà la produzione manifatturiera convenzionale?

[Traduzione di Francesco D’Eugenio da: Will Additive Manufacturing Replace Conventional Manufacturing? | Stratfor

Oggigiorno tutti abbiamo sentito parlare della produzione a strati, più comunemente nota come stampa 3D. Una macchina deposita strati successivi di materiale in un disegno tridimensionale creato da un modello generato al computer. Non molti sono a conoscenza però della prossima evoluzione industriale: la stampa 4D. Le prime dimostrazioni 4D risalgono ai primi mesi del 2013, ma il 22 ottobre l’Università del Colorado-Boulder ha rilasciato un comunicato stampa dove spiega che i suoi ricercatori hanno compiuto un altro passo avanti producendo materiali compositi in 4D.

Rispetto alla stampa 3D, quella 4D aggiunge la dimensione della trasformazione, cioè il fatto che i materiali prodotti cambino se soggetti a certe condizioni, come l’immersione in acqua o l’esposizione a temperature alte o basse. I ricercatori dell’Università del Colorado-Boulder hanno creato una scatola che si piega da sola usando materiale stampato in 4-D nelle giunzioni. Nel futuro, le produzioni che operano in condizioni difficili o imprevedibili potrebbero beneficiare della creazione di questi materiali. Ulteriori ricerche potrebbero creare materiali che potranno essere spediti e immagazzinati in poco spazio, facilitandone il trasporto e lo stoccaggio. Questo tipo di tecnologia potrebbe creare strutture che si auto-assemblano, da usare dove la costruzione tradizionale è impossibile.

Sebbene occorra ancora qualche anno prima che progetti di questo tipo vengano commercializzati, i miglioramenti in atto nella produzione a strati hanno il potenziale di migliorare la produzione industriale USA. Fino a tempi recenti, la stampa 3D è stata usata prevalentemente per creare modelli e prototipi. Ma l’industria sta assistendo ad un aumento dell’uso per produrre componenti per prodotti più grandi. Mentre è improbabile che sostituisca le catene di rifornimento della produzione di massa di prodotti poco costosi, esso ha il potenziale di ridurre significativamente i costi e il tempo di produzione nello sviluppo di nuovi prodotti perché la stessa macchina può produrre numerosi prodotti diversi, rimuovendo la necessità, costosa e laboriosa, di produrre stampi o altre modifiche di produzione.

Inoltre, la stampa 3D potrebbe contribuire alla crescita della produzione basata negli USA, in particolare nei mercati di nicchia per prodotti ad alto valore e basso volume. I prodotti di consumo personalizzati rappresentano al momento la fetta più consistente dell’industria, ma prodotti ad alto valore e basso volume hanno un grande potenziale di crescita. In particolare, nei prossimi cinque anni le apparecchiature mediche, le industrie automobilistiche e aerospaziali potrebbero vedere un aumento significativo nell’uso della stampa 3D.

La stampa 3D ha le potenzialità di prosperare in queste industrie in quanto non deve affrontare le stesse limitazioni degli stampi tradizionali. Prodotti complessi che venivano prima assemblati a partire da numerosi componenti ora possono essere stampati da un semplice modello informatico. Inoltre viene consumato meno materiale; la stampa 3D utilizza solo quel che è necessario strutturalmente. Ciò si traduce in componenti più leggeri rispetto a quelle prodotti utilizzando i metodi convenzionali, cosa che potrebbe migliorare l’efficienza nell’uso di combustibile. Siccome la produzione tradizionale è sottrattiva mentre la stampa 3D è additiva, c’è la possibilità di ridurre il materiale sprecato fino al 70%.

I produttori convenzionali di componenti automobilistici ed aerospaziali potrebbero vedere presto una maggiore competizione da parte dei produttori che usano la stampa 3D. La Boeing utilizza già la stampa 3D su circa 200 componenti distinti, e la NASA ha completato con successo i test su un iniettore di carburante per razzi prodotto da una stampante 3D. Poiché la stampa 3D può ridurre i costi di trasporto spostando i componenti di produzione nei siti di assemblaggio, per i produttori convenzionali potrebbe diventare difficile difendere la loro fetta di mercato. In realtà, la dimensione del mercato d’esportazione di componenti automobilistici ed aerospaziali potrebbe invece contrarsi globalmente.

L’impatto più significativo della stampa 3D sulle catene di approvvigionamento globali non sarà sul movimento di prodotti finiti, ma sulle scorte di magazzino. L’uso della produzione additiva elimina la necessità di mantenere i depositi, specialmente per i componenti di uso meno comune. Potrebbe poi essere utile in località remote, dove lo spazio per le scorte è limitato, condizioni che è possibile trovare nelle operazioni militari e nelle attività spaziali. A breve è infatti previsto l’inizio dei test per una stampante 3D sulla Stazione Spaziale Internazionale. L’Agenzia Spaziale Europea ha da poco annunciato il lancio del progetto AMAZE, incentrato sul miglioramento dei processi di manifattura additiva basati sui metalli per creare componenti di metallo di qualità aerospaziale.

Sebbene la stampa 3D abbia il potenziale per cambiare certe industrie di nicchia, e contribuirà verosimilmente ad un’eventuale rinascita dell’industria manifatturiera negli USA, è improbabile che essa sostituisca i centri di produzione industriale comune nell’immediato futuro, lasciando così la porta aperta per la crescita ai due estremi dello spettro della manifattura. Ma nel futuro, con nuove scoperte tecnologiche per creare materiali e strutture in grado di adattarsi alle condizioni circostanti, la dimensione del settore della manifattura additiva potrebbe sicuramente allargarsi.