La chiave per trasformare la stampa 3D

Stratasys ha sviluppato GrabCAD Additive Manufacturing Platform, un software di produzione additiva basato su cloud, progettato per semplificare il processo di stampa 3D e fornire un flusso di lavoro continuo dalla progettazione alla stampa.

di Adriano Moroni

Negli ultimi decenni, le tecnologie di stampa 3D si sono diffuse in diversi settori, come quello automobilistico, medico, aerospaziale e dei beni commerciali. La sua adozione è stata associata principalmente alla prototipazione, grazie alla capacità di produrre rapidamente forme geometriche complesse che sono più costose o quasi impossibili da produrre con le tecnologie di produzione tradizionali.
Oggi, grazie ai progressi della scienza dei materiali e dell’hardware delle stampanti, l’additivo è in grado di produrre rapidamente parti personalizzate di alta qualità per uso finale. Ciò ha permesso all’Additive Manufacturing di diventare un’opzione praticabile per le aziende, da includere nel loro processo di produzione. Tuttavia, il passaggio della produzione additiva dalla prototipazione alla realizzazione di pezzi finali su larga scala richiede una piattaforma software in grado di soddisfare le esigenze e i flussi di lavoro specifici.

Lo stato dell’arte della stampa 3D

La produzione additiva è in costante crescita e sviluppo da oltre trent’anni. Il metodo più comune di Additive Manufacturing è la modellazione a deposizione fusa (FDM). Attualmente esistono otto processi di produzione additiva standardizzati, ciascuno con i propri punti di forza e di debolezza. Le seguenti tecnologie polimeriche sono considerate il gold standard per la creazione di pezzi di produzione di alta qualità:
– Fusione ad assorbimento selettivo (SAF™);
– Modellazione a deposizione per fusione (FDM);
– PolyJet (PJ);
– Stereolitografia (SLA);
– Fotopolimerizzazione programmabile (P3™ DLP).
La stampa 3D è stata anche in grado di sfruttare nuovi materiali come l’Ultem™, la fibra di carbonio e altri materiali termoplastici per produrre parti ad alta resistenza per uso finale. Grazie a queste nuove tecnologie e materiali, la produzione additiva ha iniziato ad abbandonare il suo vecchio ruolo di produzione di soli prototipi per passare alla realizzazione di pezzi per uso finale, contribuendo alla crescita complessiva del mercato globale della stampa 3D.

Perché le aziende adottano la produzione additiva?

Le capacità delle macchine e dei materiali hanno contribuito a spianare la strada alla crescita dell’additivo nelle applicazioni aziendali, ma ci sono stati anche vantaggi specifici che solo la produzione additiva può aggiungere al processo produttivo di un’azienda. Il primo è la capacità di produrre rapidamente geometrie complesse. Ad esempio, le aziende possono ora produrre parti complesse con l’Additive Manufacturing in un unico ciclo di lavoro, invece del metodo tradizionale che prevede la produzione di più parti e il loro assemblaggio una volta che tutti i pezzi sono stati prodotti. Questo esempio ci porta al secondo grande vantaggio che l’additivo porta ai produttori: la riduzione delle catene di fornitura.
Una singola stampante 3D può produrre una moltitudine di pezzi diversi in un unico ciclo di stampa, all’interno dello stabilimento, in poche ore o giorni. La produzione tradizionale, invece, richiede in genere uno stampo o un utensile specializzato, costruito su misura per una macchina specifica. Questo metodo è efficace per produrre grandi quantità dello stesso pezzo. Tuttavia, significa anche che se un’azienda deve cambiare una macchina per produrre un pezzo diverso, possono essere necessarie settimane o addirittura mesi per progettare, creare e spedire alla fabbrica un nuovo stampo.
La capacità dell’additivo di produrre una moltitudine di pezzi diversi con la stessa stampante, senza bisogno di utensili, stampi o modifiche, si traduce in una catena di fornitura semplificata che può far risparmiare tempo e denaro all’azienda. Il terzo motivo per cui le aziende manifatturiere stanno adottando la stampa 3D è la sostenibilità e l’utilizzo dei materiali.
La stampa 3D consente alle aziende di utilizzare la minima quantità di materiale possibile per produrre un pezzo. Ciò avviene grazie alla costruzione di un pezzo strato per strato, a differenza del metodo sottrattivo tradizionale che taglia il pezzo da un blocco di materiale. Ciò significa che l’Additive Manufacturing può aiutare il processo di produzione di un cliente a risparmiare sull’acquisto di materiale, sullo stoccaggio/inventario e sugli scarti. Per questi motivi l’additivo viene adottato e ricercato come soluzione per accompagnare l’attuale processo produttivo verso la fabbrica del futuro. Tuttavia, prima di poter integrare completamente l’additivo nel processo produttivo, c’è ancora del lavoro da fare.

Cosa frena la stampa 3D

Sebbene la manifattura additiva stia crescendo in termini di adozione e popolarità come componente della fabbrica del futuro, si tratta ancora di un modello di produzione “giovane”. Attualmente la produzione additiva non dispone della stessa infrastruttura software consolidata della produzione tradizionale. Alcune sfide degne di nota sono:
– integrazione con le infrastrutture IT e OT di produzione esistenti;
– gestione efficiente di grandi flotte di stampanti 3D in un ambiente di fabbrica locale o remoto;
– gestione efficiente delle scorte, necessaria per qualsiasi previsione di produzione;
– tracciabilità di ogni fase del processo di produzione di un pezzo realizzato con l’additivo, per garantire protocolli di qualità e conformità adeguati;
– monitoraggio e controllo della qualità dei pezzi prodotti.
In generale, la stampa 3D non dispone delle capacità operative guidate dal software per affrontare efficacemente questi problemi in un ambiente di fabbrica. Ciò impedisce all’Additive Manufacturing di raggiungere il suo pieno potenziale come parte della fabbrica del futuro. Per integrarsi in un ambiente di fabbrica, la produzione additiva ha bisogno di solide soluzioni di esecuzione della produzione (MES).
L’esecuzione della produzione non è tuttavia un argomento nuovo. Infatti, oggi il MES viene utilizzato per gestire i flussi di produzione consolidati basati su tecnologie tradizionali. Purtroppo, le attuali soluzioni MES non sono in grado di gestire le capacità produttive e i flussi di lavoro unici che la produzione additiva comporta.

Piattaforma software incentrata sulla stampa 3D

Le soluzioni software incentrate sulla stampa 3D sono necessarie per consentire a questa tecnologia di raggiungere il suo massimo potenziale e colmare le lacune che il software di produzione tradizionale non può offrire. Tuttavia, attualmente non esiste un’unica soluzione software in grado di soddisfare tutte le esigenze della produzione additiva, per cui è necessario integrare diverse soluzioni software attraverso una piattaforma aperta e multiforme.
Il flusso di lavoro digitalmente centrato di questa piattaforma di produzione additiva deve sfruttare i punti di forza della stampa 3D, affrontando al contempo i problemi precedentemente indicati e risolvendo queste aree chiave:
– Controllo della qualità: la capacità di trovare potenziali difetti in un pezzo durante il processo di progettazione o di stampa e di garantire che, una volta terminata la stampa, il pezzo sia pronto per la produzione.
– Gestione delle risorse: la capacità di gestire in modo efficace macchine, materiali, attrezzature di post-produzione, inventario fisico e digitale.
– Gestione degli account: flessibilità nell’impostare diversi permessi di accesso per gli utenti in base alle esigenze dell’azienda.
– Pianificazione e gestione degli ordini: gestisce facilmente qualsiasi piano di sviluppo delle operazioni additive, sia che si tratti di un aumento dell’hardware aggiuntivo, di un aumento del volume di pezzi prodotti o di un aumento del numero di ordini effettuati.
– Analisi: Business intelligence approfondita che può aiutare le aziende a comprendere meglio il loro processo di produzione additiva e a creare nuovo valore aziendale.
– Sicurezza: tracciabilità e protezione lungo l’intero processo di produzione additiva. Tutto questo permetterebbe alla produzione additiva di trasformarsi completamente in produzione su scala.

Piattaforma software progettata specificamente per la stampa 3D

Poiché sul mercato non esisteva una piattaforma in grado di risolvere tutti questi problemi, Stratasys ha sviluppato una propria piattaforma aperta e connessa: GrabCAD Additive Manufacturing Platform. Si tratta di un software di produzione additiva basato su cloud, progettato per semplificare il processo di stampa 3D e fornire un flusso di lavoro continuo dalla progettazione alla stampa. Offre una serie di vantaggi e funzionalità che ne fanno una scelta popolare tra i progettisti e gli appassionati di stampa 3D.
Uno dei vantaggi principali di GrabCAD è la facilità d’uso dell’interfaccia. Il software è facile da usare anche per i principianti e offre un flusso di lavoro semplificato che consente ai progettisti di creare e modificare rapidamente i modelli 3D per la stampa. Inoltre, GrabCAD agevola l’interazione tra i membri del team, facilitando la condivisione del design, la collaborazione sui progetti e il feedback.
Il software supporta diversi formati di file, tra cui STL, OBJ e STEP, consentendo ai progettisti di lavorare con un’ampia tipologia di software di modellazione 3D. Inoltre, è basato su cloud, il che significa che è possibile accedere ai progetti da qualsiasi luogo e da qualsiasi dispositivo dotato di connessione Internet.
GrabCAD Print offre un’ampia gamma di opzioni di materiale, consentendo ai progettisti di scegliere quello più adatto al proprio progetto e, inoltre, genera automaticamente le strutture di supporto per i modelli 3D, facilitando la stampa di progetti complessi.

Il futuro sta nell’integrazione

Con gli sviluppi nell’hardware e nei materiali, la stampa 3D sta diventando sempre più praticabile come integrazione delle attuali tecnologie di produzione.
Le aziende che hanno iniziato ad adottarla stanno iniziando a vedere i punti di forza dell’Additive Manufacturing nella sua capacità di produrre pezzi personalizzati, nella sostenibilità, nell’elasticità e nell’agilità della produzione. Se correttamente integrata nelle attività attuali, la produzione additiva e quella tradizionale possono formare una fabbrica del futuro completa ed efficace. Tuttavia, senza un’adeguata piattaforma software incentrata sulla stampa 3D, la produzione additiva potrebbe risultare insufficiente. Ecco perché Stratasys ha creato la piattaforma GrabCAD Additive Manufacturing.
Un’unica piattaforma per risolvere le esigenze dei produttori, in modo che possano davvero adottare la produzione additiva nel loro processo e renderla una soluzione vincente nella loro nuova fabbrica connessa all’Industria 4.0.