Stato dell’arte e sviluppi delle tecnologie AM

“Conoscenza, utilizzo e sviluppi futuri delle tecnologie additive” è il titolo di uno studio promosso da SPS Italia che ha permesso di stabilire il grado di conoscenza e utilizzo delle tecnologie additive, e di individuare le tendenze future all’interno del sistema manifatturiero italiano.

Le tecnologie additive si stanno diffondendo su larga scala e rappresenteranno presto una rivoluzione nel comparto manifatturiero. Sono smart, si inseriscono nel contesto 4.0 e vengono riconosciute come abilitanti per l’industria del futuro, parte integrante del processo produttivo, complementari alle altre soluzioni per la Fabbrica Intelligente. Sono il punto di svolta per tre delle principali sfide in ambito industriale: digitalizzazione, sostenibilità e personalizzazione. Permettono di accorciare il time to-market e favoriscono la risoluzione dei problemi nella supply chain. Con lo scopo di approfondire il grado di diffusione di queste tecnologie nel sistema manifatturiero italiano, SPS Italia ha promosso lo studio “Conoscenza, uso e sviluppi futuri delle tecnologie additive”, realizzato con i partner Politecnico di Milano/MADE, Politecnico di Torino/+CIM4.0, Università degli Studi di Pavia e Porsche Consulting, e presentato in occasione del primo evento digitale del 2021 sulla piattaforma Contact Place.

Il Politecnico di Milano (POLIMI) conduce da molti anni attività di formazione e ricerca su tematiche interdisciplinari e di frontiera relative alle tecnologie additive: dal “design for” ai nuovi materiali, dallo studio e simulazione di processo alla progettazione di nuove tecnologie, dalla qualifica in tempo reale con big data alla caratterizzazione metrologica e funzionale. Nei suoi laboratori, POLIMI ospita tutte le tecnologie protagoniste delle sfide aperte al momento sui temi dell’AM.

Insieme a altri 47 partner, POLIMI è socio fondatore di MADE, il centro di competenza dell’industria 4.0 dedicato alla manifattura digitale e sostenibile. Il Centro IAM e il CIM 4.0 operano in modo integrato e sono punti di riferimento internazionali per la tecnologia di Additive Manufacturing per la dotazione di attrezzature, l’attività di ricerca e trasferimento tecnologico e l’offerta formativa. L’ampia dotazione hardware e software che comprende otto sistemi di fusione selettiva laser a letto di polvere con sorgente laser e fascio di elettroni e due sistemi di deposizione laser a 5 assi, consente di sviluppare attività di ricerca e trasferimento tecnologico da TRL 1 a TRL 9 a 360° sull’AM: dalla produzione delle polveri al collaudo dei componenti con la tomografia.

L’Università di Pavia ha scelto la manifattura additiva come tema strategico di ricerca e sviluppo, combinando progettazione, simulazione numerica, sviluppo di materiali e processi innovativi, applicazioni in settori di interesse manifatturiero, civile e biomedicale. Presso l’Università di Pavia sono infatti attivi laboratori di stampa 3D, dediti alla ricerca e a una forte interazione con il mondo industriale, laboratori dotati di un ampio spettro di tecnologie, in larga parte rese disponibili attraverso il supporto di realtà industriali. Porsche Consulting è invece una società tedesca attiva nella consulenza strategica e operativa, consociata del produttore di auto sportive Porsche AG di Stoccarda.

Seguendo il principio di “visione strategica, implementazione intelligente”, i suoi consulenti supportano i leader del settore in temi di strategia, innovazione, miglioramento delle prestazioni e sostenibilità. La rete globale di dodici uffici di Porsche Consulting fornisce supporto alle aziende nei settori della mobilità, dei beni industriali, dei beni di consumo e dei servizi finanziari.
L’evento organizzato da SPS Italia ha ospitato inoltre una tavola rotonda di confronto tra le più autorevoli aziende del settore: Aidro Hydraulics & 3D Printing, Avio Aereo, Camozzi Machine Tools, EOS, HP – 3D Printing e Stratasys Italia. “L’Additive Manufacturing abilita una completa digitalizzazione del processo manifatturiero. Per questo abbiamo scelto di realizzare uno studio per comprenderne la diffusione e parlare ancora una volta di competenze. SPS Italia continuerà a fare cultura e creare opportunità di relazione attorno a queste tecnologie, la cui applicazione contribuirà significativamente al progresso futuro delle nostre imprese anche in termini di sostenibilità”, ha spiegato Francesca Selva, Vice President Marketing & Events Messe Frankfurt Italia.

Campione significativo di aziende

L’indagine “Conoscenza, uso e sviluppi futuri delle tecnologie additive” è stata svolta su un campione significativo di aziende composto da fornitori di tecnologie AM/costruttori di stampanti, utilizzatori di tecnologie di Additive Manufacturing, aziende che non hanno ancora adottato tecnologie AM, e ha consentito di delineare un quadro generale sullo stato dell’arte e gli sviluppi futuri dell’AM all’interno del sistema manifatturiero italiano, che sempre di più ha bisogno di integrare tecnologie, processi e modelli di business per innovare in modo significativo le operazioni delle imprese.

“Il questionario è stato proposto a una platea estremamente ampia di operatori economici. La scelta del tutto volontaria di prendervi parte, che ha contribuito alla formazione del “campione” di questa indagine, è quindi già un primo, interessante elemento utile all’analisi su quali siano il tipo di azienda e i ruoli aziendali che hanno mostrato interesse verso l’argomento oggetto dello studio”, ha sottolineato Bianca Maria Colosimo, Professoressa del Dipartimento di Ingegneria Meccanica Politecnico di Milano – MADE Competence Center I4.0. “Uno degli elementi più interessanti è la scoperta che le tecnologie additive non interessano solo i tecnici, ma anche imprenditori e top manager che si interessano di strategie, vendite e marketing: l’Additive Manufacturing, insomma, non è percepito unicamente come un “upgrade” tecnologico, ma come una effettiva opportunità di business.
Il secondo elemento interessante è che a rispondere sono state soprattutto micro, piccole e medie imprese, segno questo che si tratta di tecnologie che non sembrano innalzare significative barriere economiche o dimensionali alla loro adozione”. I risultati dell’indagine sono stati presentati seguendo i diversi ambiti di analisi dello studio: grado di conoscenza, grado di diffusione/approccio all’adozione delle tecnologie additive, competenze e ROI – prospettiva strategica di vantaggio competitivo.

Grado di conoscenza

“Dall’analisi dei risultati si conferma il consolidato ruolo di alcune tecnologie (estrusione e letto di polvere) e alcune classi di materiali (polimeri e metalli) come tecnologie dominanti sulla scena al momento, per prototipazione e produzione di piccola serie”, ha spiegato la Professoressa Colosimo. “Risulta anche evidente la necessità di trarre vantaggio dalle tecnologie additive partendo da un re-design del prodotto. In termini di attesa su tecnologie future, il material jetting sembra dominare l’interesse al momento”.

Grado di diffusione/approccio all’adozione delle tecnologie additive

“L’Additive Manufacturing è un mercato in forte crescita, che si stima supererà i 27 miliardi di dollari nel 2023. Il punto di svolta si avrà quando diventerà una tecnologia da grande scala, sostituendo le tecniche tradizionali e generando nuovi business model”, ha affermato Giovanni Notarnicola, Associate Partner Porsche Consulting. “Dall’osservatorio emerge un forte potenziale di medio termine di questa tecnologia, frenato talvolta dalla mancanza di competenze interne e dagli alti investimenti percepiti per l’implementazione. Spinta all’innovazione e volontà di superare i vincoli produttivi sono i principali driver di chi ha già sperimentato con successo una tecnologia che, nell’80% dei casi, ha soddisfatto e superato le aspettative. I potenziali di questa tecnologia impattano diverse fasi della catena del valore, dalla ricerca e sviluppo fino all’after-sales, passando per la produzione. La sfida per le imprese è saper guardare avanti immaginando i possibili scenari evolutivi del proprio settore, avviando allo stesso tempo un percorso sperimentale che sia scalabile e sostenibile. Vincerà chi, grazie a un approccio strategico, trasformerà l’Additive Manufacturing in una leva di vantaggio competitivo”.

Le competenze

“Le principali competenze che mancano nelle aziende per l’adozione dell’AM sono nell’ordine le conoscenze approfondite dei processi, le competenze sul design for AM e le conoscenze sulle metodologie di post-processo e di finitura”, ha spiegato Luca Iuliano, Presidente Competence Center CIM4.0 – Direttore del Centro Interdipartimentale di Integrated Additive Manufacturing (IAM@PoliTo) del Politecnico di Torino. “Per quanto attiene ai servizi destinati a favorire l’adozione dell’AM nelle imprese è il traning on the job per la formazione del personale all’interno di laboratori dedicati quella considerata più strategica seguita dalla consulenza per la tecnologia da adottare e dalla consulenza su design & engineering per l’AM. Le competenze da sviluppare per poter utilizzare in modo efficiente le tecnologie di Additive Manufacturing coincidono con le competenze considerate mancanti. Le risposte alla domanda relativa alla diffusione dimostrano chiaramente che l’AM è reputato in forte espansione in tutti i settori industriali e non, con particolare riguardo ai settori aerospaziale, automotive e medicale”.

Ritorno sugli investimenti

“La manifattura additiva è una tecnologia sufficientemente diffusa ed apprezzata nella sua capacità di fornire un importante valore aggiunto in termini di riduzione sui tempi di progettazione e produzione”, ha commentato Ferdinando Auricchio, Professore di Scienza delle Costruzioni, Dipartimento di Ingegneria Civile e Architettura Università degli Studi di Pavia. “Esiste ancora una limitata percezione sull’impatto in termini di riprogettabilità, ottimizzazione e quindi aumento di competitività ottenibile nel prodotto grazie ad una nuova modalità progettuale/produttiva. Si evidenzia che esiste una quota tutt’altro che trascurabile di utenti AM che hanno una chiara visione dell’impatto in termini di costi della tecnologia di Additive Manufacturing, ma una fetta importante di potenziali fruitori ha ancora poca chiarezza su impatti in termini di costo (e di valore aggiunto da parte della nuova tecnologia). L’AM viene vista come una tecnologia con un ritorno a breve-medio termine. Evidenzia ancora la possibilità di impattare maggiormente con l’uso della tecnologia nello sviluppo di prodotti maggiormente innovativi e quindi con un ritorno a lungo termine”.