Le principali organizzazioni ritengono che la stampa 3D potrebbe diventare uno dei più grandi progressi tecnologici della storia.
Quale altro processo produttivo può influenzare così pesantemente altri settori come la stampa 3D?
Il diavolo è nei dettagli
La stampa 3D, nota anche come produzione additiva, produce oggetti strato per strato.
Gli oggetti fisici vengono prodotti aggiungendo strati successivi e sottili di materiale l'uno sull'altro fino al completamento del prodotto finale.
Supportata dalla progettazione assistita da computer (CAD), la stampa 3D porta gli oggetti digitali in forma fisica attraverso questo processo additivo.
Questo metodo si differenzia dalle tecniche tradizionali che sono sottrattive, come lo stampaggio o la fusione.
Una nota a piè di pagina nella storia
Charles Hull ha dato il via alla stampa 3D 36 anni fa, nel 1986.
Ha brevettato la stereolitografia, un processo che utilizza un raggio laser mobile controllato dal computer per modellare gli oggetti.
Solo a metà degli anni 2000 questa tecnologia ha iniziato a diversificarsi e a prosperare.
In questo periodo, la stampa 3D ha iniziato a specializzarsi nella produzione di componenti unici e a bassa tiratura, grazie ai bassi costi di attrezzaggio e configurazione.
Questa diversificazione è ancora oggi in crescita: la flessibilità del processo lo vede trovare applicazioni in quasi tutti i settori.
Aerei, treni e automobili - e la stampa 3D?
Le lampadine, le macchine a vapore, le automobili e gli aerei sono stati tutti punti di riferimento rivoluzionari nella storia dell'umanità.
Molti operatori del settore manifatturiero sostengono che i poteri della stampa 3D potrebbero entrare a far parte di questo club esclusivo.
Con le nuove applicazioni che emergono di giorno in giorno, la potenza e il potenziale della produzione additiva devono ancora essere sfruttati appieno.
È considerato così importante per le sue caratteristiche:
- Personalizzazione - Questo processo offre un vaso di Pandora di opportunità. È possibile fabbricare numerosi prodotti contemporaneamente, senza costi aggiuntivi.
- Complessità - La stampa 3D offre un processo di produzione intricato, semplicemente non ripetibile dall'uomo. Parti specifiche in alcuni settori, come quello aerospaziale, mostrano ripetutamente la complessità offerta da questa tecnica.
- Efficienza - Può ridurre o addirittura eliminare i costi di produzione degli utensili e la manodopera. Di conseguenza, sta diventando una tecnica sempre più interessante per i produttori, in quanto consente di risparmiare sui costi, sui tempi e sulla manodopera, eliminando gli errori umani.
- Sostenibilità - In un periodo di emergenza climatica, la stampa 3D è considerata una tecnologia estremamente efficiente dal punto di vista energetico. Consente di ridurre gli sprechi, di risparmiare sul trasporto dei prodotti finiti e, insieme alla sua efficienza, di ridurre l'impronta di carbonio.
Un approccio variegato
La manifattura additiva ha una flessibilità e una diversità che non hanno nulla da invidiare a quelle del 21st secolo non ha mai visto prima.
Cosa possono fare altri processi produttivi:
- Produrre piccole parti intricate per stabilizzare un aereo
- Realizzare forniture mediche per i soldati feriti in Ucraina
- Creare un cibo commestibile "da primato
- Assemblare armi da fuoco letali dalla propria camera da letto
Il potenziale della stampa 3D è infinito.
La gamma di materiali che possono essere utilizzati in questo processo è in continua crescita.
Il legno, la stoffa, la carta e la roccia sono attualmente di uso limitato, poiché non possono essere applicati come strati sottili allo stato liquido o fuso.
Non sorprende che i materiali più utilizzati in questo processo di additivazione siano le materie plastiche.
Le caratteristiche delle materie plastiche le rendono ideali per la creazione di prodotti in una gamma versatile di colori, dimensioni e forme.
Entro il 2027, il valore del mercato delle materie plastiche per la stampa 3D dovrebbe raggiungere $1,9 miliardi.
Ma l'uso dei metalli sta fiorendo anche nell'ambito della stampa 3D.
La produzione di ugelli di carburante al cromo cobalto mediante stampa 3D sta prendendo piede nell'industria aeronautica. Questa piccola parte del motore mostra la produzione additiva in tutto il suo splendore: personalizzabile, complessa, efficiente e sostenibile.
Un tempo questi ugelli di carburante erano composti da 20 pezzi singoli che venivano saldati insieme.
La stampa 3D li produce come un unico pezzo solido che pesa 25% in meno ed è cinque volte più resistente.
Sono diventati un best-seller nel settore dell'aviazione, con i loro alti livelli di efficienza che consentono di risparmiare circa $3 milioni per aeromobile.
Spunti di riflessione
Molti esperti del settore della stampa alimentare ritengono che, in un futuro non molto lontano, una stampante 3D sarà un elemento fondamentale in ogni cucina domestica.
Per quanto bizzarro possa sembrare il cibo stampato, funziona con lo stesso processo additivo dei metalli e della plastica.
Di conseguenza, funziona meglio con materiali viscosi, quindi gli alimenti solidi e interi non sono attualmente compatibili.
Le paste e le puree sono gli alimenti stampati in 3D più comuni, ma i piani per produrre carni stampate non sono lontani in questo spazio in continua evoluzione.
Come ciliegina sulla torta, la stampa 3D è stata responsabile del Il tiramisù più buono del mondo nell'ultima edizione della Coppa del Mondo del Tiramisù.
Un alleato inaspettato
L'Ucraina ha beneficiato della produzione additiva.
In un periodo di disperazione e spargimento di sangue, la stampa 3D si è dimostrata un alleato prezioso e inaspettato per i soldati ucraini.
Circa 5.000 lacci emostatici riutilizzabili sono stati inviati in prima linea per colmare le carenze critiche.
Con l'aiuto di file digitali, sono stati prodotti in grandi quantità anche bendaggi, stecche e attacchi per AK-47.
Considerando che la produzione additiva di armi era relativamente sconosciuta prima dell'invasione russa, si è trattato di una missione rapida ma di successo.
Costruire un caso
La stampa 3D è vista come il futuro dell'edilizia.
È anche considerata la soluzione a molti dei problemi legati all'edilizia moderna.
Le case stampate lo faranno:
- Ridurre l'impatto dannoso dell'industria delle costruzioni sull'ambiente
- Aumentare la velocità e l'efficienza della costruzione
- Riduzione della catena di fornitura e degli errori umani
- Ridurre l'estremo aumento dei costi dei materiali
- Fornire la crescente domanda di costruzioni in tutto il mondo
- Mitigare gli sprechi di materiale durante la costruzione
Entro il 2030, Dubai prevede che 25% dei suoi edifici saranno stampati in 3D.
In Malawi, seguito a breve distanza dal Madagascar, sono state realizzate le prime scuole stampate al mondo.
La stampa 3D è vista come la soluzione alla carenza di scuole nei paesi in via di sviluppo, dove il Madagascar da solo necessita di circa 22.000 nuove scuole.
Molto richiesto
La stampa 3D sta colmando le lacune di molti altri settori:
- Medico
- Odontoiatrico
- Aerospaziale
- Automotive
- Gioielli
- Arte/Design/Scultura
- Moda
Il lavoro medico sta traendo grandi vantaggi dai progressi di questa tecnologia.
All'inizio di questo mese, il mondo ha assistito al primo trapianto di orecchio operato da un medico. Il processo di stampa dell'orecchio ha richiesto meno di 10 minuti.
Più di 100.000 protesi d'anca sono state stampate in 3D nell'ultimo decennio. Questo processo darà accesso a un maggior numero di operazioni di questo tipo in futuro.
Negli ultimi 17 anni, quasi tutti gli apparecchi acustici sono stati stampati in 3D.
La stampa additiva sta giocando un ruolo enorme nell'arena automobilistica, soprattutto nel settore ad alto numero di ottani della Formula 1.
Queste macchine aerodinamiche richiedono centinaia di parti specifiche e complesse per far passare l'auto sotto la bandiera a scacchi.
In F1, la stampa 3D ha:
- Aumento della produttività
- Maggiore efficienza
- Costi ridotti
- Maggiori libertà di progettazione
Le parti della F1 realizzate con la fabbricazione additiva sono più leggere di quanto fosse possibile in precedenza, aumentando al contempo l'efficienza del carburante.
Hanno permesso di aumentare le prestazioni delle auto e di ridurre l'usura di questi delicati bestioni.
Nel settore della moda, le scarpe sono il prodotto più comunemente realizzato in questo modo.
Con l'industria del fast fashion sotto accusa per le sue pratiche non sostenibili, la stampa 3D offre una soluzione.
Oltre a produrre meno emissioni durante la produzione, fornisce anche 35% meno scarti di materiale.
Entro il 2028, si prevede che gli occhiali stampati in 3D avranno un valore di $3,4 miliardi.
Una pistola fumante
Un enorme svantaggio di questa incombente acquisizione delle industrie moderne è la potenziale perdita di posti di lavoro.
Un processo di tale velocità ed efficienza, senza possibilità di errore umano, potrebbe far perdere il lavoro a molte persone in un'ampia gamma di settori che scelgono di utilizzare questa tecnica.
Laddove si apriranno opportunità e nuovi posti di lavoro, vecchie opportunità e imprese potrebbero chiudersi.
Una tecnica con un potenziale così ampio avrà sempre la possibilità di essere abusata.
Nel giugno 2022, un sospetto diciottenne dell'Australia Occidentale è stato arrestato con una pistola semiautomatica stampata in 3D completamente funzionante.
Realizzati a casa sua, questi tipi di armi da fuoco rimangono privi di licenza e di regolamentazione.
Con la facilità con cui è stato prodotto, da una normale stampante 3D da tavolo e con materiali facilmente reperibili, non sorprende che questo sia un problema sempre più diffuso.
Così preoccupante, infatti, che Europol ha rilasciato una dichiarazione nell'ultimo mese che dimostra quanto seriamente stia prendendo la minaccia rappresentata.
Spesso definite "pistole fantasma", le armi stampate in 3D sono difficili da rintracciare poiché quelle non regolamentate non hanno un numero di serie allegato.
Allacciate le cinture
La produzione additiva ha offerto soluzioni incredibili che migliorano la vita, i prodotti e i posti di lavoro in molti settori e comunità.
Tuttavia, la cooperazione internazionale e il miglioramento della legislazione saranno necessari per garantire che la stampa 3D continui a essere una forza per il bene e non uno strumento per i malfattori che cercano un modo economico, non regolamentato e non tracciabile per produrre oggetti di contrabbando come le armi da fuoco artigianali.
Il rumore che proviene dall'interno del settore è forte.
La stampa 3D sta crescendo e sta a noi, e a chi ci governa, assicurarci che questa affascinante tecnologia rimanga sulla strada giusta.
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