Dove deve migliorare la stampa 3D

Rachel Gordon, ricercatrice di IDTechEx, esperta nella stampa 3D di metalli, ha analizzato per noi il mercato della stampa 3D prosumer e lo ha fatto partendo da una provocazione: oggi con i principali dispositivi, soprattutto quelli a filamento termoplastico, non si fa nulla che non si possa comperare a costo più basso e con migliori risultati, a parte piccole cose.

Più in generale, le nuove tecnologie spingono l'acquisto nel mercato consumer solamente se sono all'altezza le applicazioni e la semplicità d'uso. Ebbene, per Gordon, al momento di vere applicazioni vincenti non ce ne sono; inoltre, i device sono complessi da usare. Quindi di spazio sul grande mercato domestico ce n'è poco.

Rachel Gordon IDTechEx

Il mercato è B to B

In realtà il mercato principale resta quello industriale, cioè quello del business to business, l'ambiente nel quale questa tecnologia si è sviluppata, seguito da quello prosumer.

Nel 2015 il mondo ha acquistato 375 mila stampanti desktop a termoplastico, e oltre il 50% è stato acquistato in ambiente business. Ovviamente l'acquisto dei singoli individui è stato fortemente influenzato dal prezzo: un enorme numero ha acquistato i modelli entry cinesi a 4-500 dollari, mentre poche unità percentuali hanno investito oltre 3.000 dollari.

Tra i principali settori che la stanno impiegando Gordon cita la gioielleria, il medicale e l'aerospaziale. E moltissimi altri settori stanno verificando l'utilità del 3D in nicchie di processo. Dal lato più semplice troviamo il fashion design di fascia alta, poi scarpe, qualche bikini (prodotti dalla Continuum Fashion) e pochi altri esempi. Un settore ideale è quello degli oggetti da scena per cinema e teatro, i props, per i quali non sempre la finitura è essenziale, come invece lo è in altri campi. Sono state utilizzate delle Makerbot Z18 per gli oggetti di Avatar, Iron Man 2 e The Revenant. Ovviamente, aggiungiamo noi, anche l'infinita schiera di fan d'ogni tipo trova utilissima la stampa 3D per avere modelli non autorizzati di dispositivi e vestiti usati dai looro beniamini, in settori che vanno dai semplici fan club fino ai cosplayers.

Nel settore delle auto la stampa 3D viene usata molto, ma in prototipazione, non in produzione. Uno dei problemi che l'automotive e tutta l'industria devono affrontare è la velocità: nella componentistica, infatti, il 3D non è ancora abbastanza veloce.

In arrivo la manifattura parallela

Alcuni stanno sperimentando il cosiddetto parallel manufacturing, aumentando a dismisura il numero di stampanti usate contemporaneamente. Alcuni vantaggi di questo approccio non sono immediatamente evidenti: poter produrre contemporaneamente a diverse velocità, temperature e materiali, infatti, aumenta molto la capacità di rispondere tempestivamente alle richieste del mercato anche minuto. Bmw sta lavorando in questo settore.

E qui arriva il punto dolente citato da Gordon: attualmente la qualità delle stampanti desktop non è ritenuta sufficiente in questo settore.

Un altro argomento che affascina il settore è l'impiego di soluzioni software avveniristiche quali l'intelligenza artificiale e il machine learning.Rachel Gordon ha detto che di fatto non c'è impiego nel 3D printing: i modelli generati automaticamente sono ancora troppo complicati per trovare utile l'attuale livello di prestazioni fornite da AI & ML.

Il futuro è nei filamenti

Un altro elemento da tenere sotto controllo riguarda i filamenti. I principali polimeri impiegati sono PLA ed ABS, che fanno il 70% dei prodotti disponibili, ma c'è una grande offerta (nylon, copolyester, policarbonato, polipropilene, Pet, Tpe, fibra di carbonio, Peek e altri). C'è anche grande disponibilità di varianti, ottenute tramite additivi al materiale di base: non solo coloranti ma anche e soprattutto materiali quali legno, bronzo, acciaio, ferro conduttivo, ceramica, fibra di carbonio e grafene, che modificano fortemente le proprietà del termoplastico.

Gli ingegneri vogliono che i prototipi siano realizzati negli stessi materiali dei prodotti finali, per cui Pla ed Abs sono fuori gioco per quasi tutti i progetti. D'altronde l'industria usa migliaia di diversi materiali termoplastici, ma solo alcuni sono disponibili in forma di filamento e spesso con qualità inferiore a quella usata in produzione.

Per colmare questa distanza, IDTechEx predice che un'ampia gamma di filamenti certificati verrà resa disponibile nei prossimi anni: i settori sotto più attenta investigazione sono policarbonato, polipropilene e Pet.

Un punto rilevante riguarda il prezzo del filamento. L'offerta di Pla ed Abs è molto affollata, con differenziazioni minime se non del tutto assenti, con un margine basso. Ovviamente il guadagno è più alto se si opera il lock-in, ma le previsioni dicono che questa maggior marginalità si va via via assottigliando: il prezzo libero viene ritenuto stabile intorno ai 25 $/kg, mentre quello bloccato, mediamente a 170 $/kg nel 2015, è dato a 150 nel 2016, 135 nel 2017 e via via in lenta discesa. Ma ovviamente bisognerà considerare l'arrivo di nuovi materiali e il relativo impatto sul prezzo dei filamenti.

Bisogna considerare anche che spesso i produttori praticano il lock-in, costringendo l'utente ad impiegare solo materiali da loro stessi fornito. Ciò porta a non occasionali modifiche delle macchine originali, che vengono adattate ad impiegare filamenti forniti da altri produttori.

Ma i designer in genere non usano nessuno di questi polimeri, preferendo largamente il silicone. Su questo materiale ha lavorato bene la tedesca Wacker, sviluppando un sistema completo (ma non ad estrusione, bensì a getto di gocce) per la prototipazione.

 

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