LA RIVOLUZIONE DELLA MANIFATTURA DIGITALE - Come ripensare i processi e i prodotti con i servizi innovativi e tecnologici - Confindustria Servizi ...
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LA RIVOLUZIONE
DELLA MANIFATTURA DIGITALE
Come ripensare
i processi
e i prodotti
con i servizi
innovativi
e tecnologici
Il progetto “Fabbrica 4.0”:
dal roadshow al libro
D iffondere la cultura digitale con tutte le sue
potenzialità di innovazione come strumento
per accompagnare le imprese italiane nella quarta
rivoluzione industriale e come leva per raggiungere
l’obiettivo europeo di innalzare entro il 2020 al 20%
la quota di Pil generata dal manifatturiero.
Con questa filosofia il CNCT di Confindustria
Servizi innovativi e tecnologici ha promosso il
progetto "Fabbrica 4.0", portato nelle città italiane
con un road show che ha coinvolto aziende e
territorio: dal 26 novembre 2014
l’iniziativa ha toccato Ancona, Napoli e Brescia, per
poi concludersi nella prima metà del prossimo mese
di giugno a Roma con l’evento nazionale.
Dall’esperienza del road show è nato questo quick
book: il libro raccoglie le testimonianze e le relazioni
che tracciano il percorso di Fabbrica 4.0 e propone
alcune case histories di imprese che hanno saputo
interpretare le opportunità dell’era digitale e si
presentano come modelli di eccellenza.
L'ebook è stato chiuso in redazione il 19 marzo 2015
Proprietario ed Editore: Il Sole 24 ORE S.p.A.- Via Monte Rosa, 91- 20149 Milano
Copyright Il Sole 24 ORE S.p.A.
Tutti i diritti sono riservati. E' vietata la riproduzione dei contenuti presenti su questo prodotto.
Fabbrica 4.0
SOMMARIO
Prefazione Capitolo 1
Il ruolo dell'industria
L'economia riparte
con i servizi innovativi 5 La manifattura è alla base
di Ennio Lucarelli dello sviluppo economico 15
di Luca Paolazzi
Introduzione Capitolo 2
La frontiera della stampa 3D
Fabbrica 4.0, la nuova
rivoluzione è digitale 9 Quella stampa in 3D:
di Gianni Potti moda o rivoluzione? 21
di Luca Beltrametti e Angelo Gasparre
Capitolo 3
La strategia europea
Business service, motore
di crescita europea del 2020 39
di Luigi Perissich
Capitolo 4
I casi di eccellenza
Undici storie di aziende
all'avanguardia
nell’integrazione tra servizi
innovativi e manifatturiero 57
3
Il Sole 24 Ore
Fabbrica 4.0
Prefazione
L’
Unione europea emerge dalla
L’economia recessione più lunga che abbia
mai sperimentato, con gravi
riparte ricadute sulle imprese che
hanno dovuto misurarsi con il
crollo della domanda interna ed
con i servizi internazionale, e con la drammatica
contrazione del credito. Le principali
conseguenze: la caduta dell'occupazione,
innovativi soprattutto giovanile, ed il blocco degli
investimenti che la crisi stessa avrebbe
richiesto per anticipare la ripresa. Una
"tempesta perfetta" dalla quale l'Europa inizia
solo ora ad uscire grazie, in gran parte, ad
di Ennio Lucarelli * alcuni fattori esogeni quali la forte
contrazione del costo dell'energia, la politica
fortemente espansiva della Banca Centrale
Europea con enormi iniezioni di liquidità nel
sistema finanziario e la svalutazione dell'Euro
che sta dando una spinta importante alle
esportazioni. Solo ora si cominciano a vedere i
primi effetti di riforme strutturali messe in
atto anche dai Governi dei paesi a forte tasso di
indebitamento, ma sono ancora molto timidi i
primi risultati in tema di rilancio della crescita
e dell'occupazione.
I paesi, nostri grandi concorrenti globali
come gli Stati Uniti, corrono; l'Europa
nel suo insieme cammina, ma con grandi
differenze al suo interno fra quelli che hanno
avuto la possibilità economica e la capacità di
governo di attuare riforme strutturali sempre
più fondamentali ed urgenti e chi invece è
rimasto indietro.
Il rilancio della crescita e della competitività
per sostenere e rafforzare la ripresa rimane la
priorità essenziale per l'Europa ma anche e
sopratutto per l'Italia che soffre da anni di
tassi di crescita inferiori agli altri paesi
europei simili per dimensioni, Pil, strutture
5
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
industriali, infrastrutture e vede l'accrescersi quella che definiamo la 4.ta rivoluzione
inarrestabile del debito pubblico e della industriale, che sta profondamente incidendo
pressione fiscale. non solo sull'attività manifatturiera ma anche
La Federazione, che presiedo, rappresenta i sulle sue interazioni con il resto del tessuto
Business Services, settore di imprese dei economico nazionale:
servizi ad alto contenuto di conoscenza, che dall'approvvigionamento all'impiego delle
utilizzano l'internet di ultima generazione e le materie prime e forniture energetiche, a
nuove tecnologie ICT per innovare i propri monte, ai servizi alle imprese (ad esempio
servizi e sviluppare nuovi modelli d'impresa. logistica, ingegneria, informatica, consulenza,
Tali servizi contribuiscono direttamente marketing e comunicazione, servizi tecnici e
all'innovazione ed alla produttività dei settori professionali, valutazioni di conformità), a
più tradizionali, siano essi manifatturieri, o valle, ai servizi ai consumatori (ad esempio
servizi a rete, o Pubblica Amministrazione. servizi post vendita per i beni durevoli) o il
Ritengo che il potere di trasformazione dei turismo e la cultura.
servizi innovativi, insieme alla forte struttura Le attività industriali sono integrate in
industriale ed alla creatività italiana catene di valore sempre più ricche e complesse
costituiscano una base indispensabile per a cui partecipano grandi aziende industriali e
ripartire, ma serve uno Stato più dinamico, piccole o medie imprese (PMI) attive nei diversi
infrastrutture digitali di ultima generazione settori e paesi.
allo stesso livello dei paesi nostri principali Questa quarta rivoluzione industriale sta
concorrenti e riforme strutturali che eliminino aumentando le sinergie tra manifattura e
tutti i freni che l'Italia ha accumulato negli servizi, in particolare tra manifattura e
ultimi decenni in tema di concorrenza, Business Services che diventano sempre più
procedure burocratiche, premialità del merito importanti nella ridefinizione delle catene del
delle persone, internazionalizzazione del valore globali. Ed è una rivoluzione che
sistema scolastico ed universitario, necessita sia di una forte azione di
ricerca/innovazione, coordinamento tra «evangelizzazione» della manifattura,
risorse e competenze regionali - nazionali - aiutando le imprese - sopratutto le Pmi - a
europee, finanza alle imprese. meglio comprenderne le dinamiche e a
Certo questi sono problemi noti da anni che individuare nuove strategie di crescita e
sono stati riportati alla ribalta dalla crisi sviluppo; sia di un ripensamento delle
internazionale e sembra che la politica, politiche industriali, non più orientate solo al
rimasta sorda per anni alle richieste delle manifatturiero, ma ripensate e integrate con
imprese, stia finalmente affrontando i nodi obiettivi di crescita, innovazione e
delle riforme in alcuni ambiti importanti. Ma produttività del manifatturiero e dei servizi, e
occorre accelerare ed avere il coraggio di ri-definite appunto come "politiche per la
tagliare ogni spreco per finanziare le crescita".
possibilità di rilancio, che non possono Tecnologie come la manifattura digitale,
assolutamente essere sprecate. l'Internet delle cose, i big data, la nuvola (il
Dobbiamo cogliere le opportunità che offre cloud) e fenomeni come l'open innovation, il
6
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
crowdsourcing, la circular economy da cui si un compiuto mercato unico europeo dei
generano nuovi modelli di business ma anche servizi, stanno rivoluzionando il modo di
nuovi sistemi di finanza come il "fare" impresa e disegnare le policy.
crowdfunding, stanno avendo un impatto Il mio auspicio è che questo lavoro possa
rilevante nella manifattura e nei servizi essere di stimolo ad una più approfondita
collegati e stanno rivoluzionando la presa di coscienza delle sfide ed opportunità
competitività nella manifattura. E non sono che la quarta rivoluzione industriale sta
solo le tecnologie che stanno cambiando il generando sia a livello di impresa e di chi vi
modo di competere delle imprese ma anche opera, sia a livello di Paese e policy making
come si costruiscono e si identificano i talenti, dove nuove e più moderne politiche per la
come si fa innovazione, in azienda e per crescita sono necessarie, politiche non più solo
l'azienda. Di tutto questo e di tanto altro industriali, ma che aiutino l'industria
tratteranno i diversi contributi di questo manifatturiera e i servizi che con essa
instant e-book, che vuole fornire al lettore una operano, a fare leva su tutte le nuove
base di informazione sulle riflessioni tecnologie e modelli di business per generare
attualmente in corso a livello europeo e innovazione di prodotto e servizio, per una
nazionale, sulle migliori politiche per il maggiore produttività delle imprese,
rilancio della crescita, insieme ad alcuni condizione necessaria per generare crescita e
esempi concreti e di successo -"pillole4.0" - occupazione stabile e duratura.
relativamente a come le tecnologie ICT e i Se guardo da imprenditore al ritmo del
nuovi modelli di business ad esse legati, cambiamento in atto non posso che
possano generare nuove applicazioni sottolineare l'urgenza di agire bene e presto sia
tecnologiche e di servizio - quali la come imprese che come Paese per non perdere
manifattura additiva che insieme alle irrimediabilmente terreno e competitività.
piattaforme cloud sta rivoluzionando Grandi opportunità si aprono grazie alle
profondamente il modo di rapportarsi delle nuove tecnologie rese possibili in gran parte da
imprese con clienti e fornitori - e come ideare e internet ma i nostri concorrenti non stanno
realizzare prodotti sempre più vicini alle perdendo tempo e nei prossimi anni vedremo
necessità individuali di ogni cliente sia in nuovi vincenti e nuovi perdenti.
Italia che all'estero. La sfida per le imprese italiane è di
Nuovi materiali, nuovi modalità di mantenere l'eccellenza della tradizione
disegnare prodotti, nuovi processi produttivi, manifatturiera trasferendola nei nuovi
nuova logistica, nuovo marketing, nuovi paradigmi competitivi: solo con una rinnovata
modelli di business, nuove catene del valore e partnership con i Business Services questo
di fornitura, nuove applicazioni IT, nuovi sarà compiutamente possibile.
modi di produrre, stoccare ed utilizzare
energia, nuovi modi di lavorare ed interagire e, * Presidente Confindustria Servizi
conseguentemente nuovi standard e regole e Innovativi e Tecnologici
7
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
Introduzione
È
fuor di dubbio che l'industria
Fabbrica 4.0, svolge un ruolo centrale
nell'economia dell'Unione
la nuova europea, pari al 15% del valore
aggiunto (rispetto al 12% negli
Stati Uniti). Ed è anche fattore chiave di
rivoluzione ricerca, innovazione, produttività,
occupazione, esportazioni.
Ma è altrettanto vero che l'industria
è digitale europea è fondamentalmente diversa: mentre
il settore industriale europeo tedesco e
orientale sta guadagnando quote di mercato e
vede crescere rapidamente la produttività,
di Gianni Potti * altri Stati dell'Unione Europea sono sulla
strada della deindustrializzazione. Quindi è
in corso una frattura, sempre più ampia, tra
Germania e i paesi dell'Europa dell'est e
dall'altra parte Francia, Gran Bretagna e il
sud Europa.
Industrial Compact, documento cardine
della politica industriale dell'Unione Europea,
di qui al 2020, si pone un obiettivo ambizioso
e importante: accompagnare il
manifatturiero a generare il 20% del Pil entro
il 2020 (rispetto all'attuale 15%).
La quarta rivoluzione industriale
Oggi è in corso la quarta rivoluzione
industriale: dall'inizio del 21˚secolo, stiamo
vivendo una trasformazione digitale -
cambiamenti associati con l'innovazione nel
campo della tecnologia digitale in tutti gli
aspetti della società e dell'economia.
In Occidente già abbiamo vissuto tre
rivoluzioni industriali: energia idroelettrica
con il crescente uso della forza vapore e lo
sviluppo di macchine; Elettricità e produzione
di massa (assemblaggio in linea); più di
recente, nel ’900, l’ automazione utilizzando
l'elettronica e l’informatica; la quarta,
9
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
digitale, che è già partita in tutto il mondo ed massiccio utilizzo della rete, sempre più
ora riguarda anche noi. connessi ai sotto sistemi, con controlli in
tempo reale), smart robot e nuove macchine
The new normal (dal 2004 i robot nelle aziende europee sono
Tuttavia, mentre alcune aree vedranno veloci raddoppiati. Ungheria e Cekia sono capofila.
e dirompenti modifiche, altre cambieranno Sistemi sempre più intelligenti, interagiscono
lentamente e costantemente. Un altro passo tra loro. Non solo in sostituzione
"evolutivo". In entrambi i casi, quel che è certo, dell'elemento umano, ma con nuove funzioni
è che non si torna indietro! Si va verso il e opportunità), big data (raddoppiano nel
cosiddetto the new normal, ovvero questo è Mondo anno su anno. Ad Expo2015 nascerà
già il nuovo mondo. I nostalgici del passato la prima piattaforma italiana di open data,
sono serviti. fatta da Telecom. Sui dati aperti, siamo buon
In questa nuova evoluzione, gli oggetti ultimi in UE. Dalla lettura e analisi dei dati
fisici sono perfettamente integrati nella rete nasce un nuovo approccio al mercato e una
delle informazioni. Internet si combinerà nuova impostazione delle aziende. Il cloud
sempre più con le macchine intelligenti, computing aprirà strade inaspettate per
processi produttivi e processi per formare stoccaggio, lettura, condivisione dei dati.
una sofisticata rete. Il mondo reale Dalla capacità di lettura rapida dei dati verrà
si sta trasformando in un enorme sistema modificata on line la produzione), efficienza
di informazioni. energetica e decentramento (il cambio
climatico e la scarsità di risorse sono
Fabbrica 4.0 megatrend con cui dovremo sempre più fare i
È da queste considerazioni che abbiamo conti), industrializzazione virtuale (ogni
progettato "Fabbrica 4.0", per fornire le processo viene prima simulato e verificato in
risposte principali per affrontare la quarta virtuale; solo quando la soluzione finale è
rivoluzione industriale. Che sarà pronta potrà partire la mappatura fisica -
differenziata in tanti piccoli concetti, come che significa che tutto il software, i
l'"Internet delle cose", il "movimento maker" o parametri, le matrici numeriche, vengono
"fabbrica 4.0", o chissà cos'altro, ma questo caricate nelle macchine che controllano la
poco importa. Il minimo comune produzione. Piante virtuali possono essere
denominatore è che Fabbrica 4.0 tende ad progettate e facilmente visualizzate in 3D,
enfatizzare l'idea di una consistente così come lavoratori e macchine
digitalizzazione collegata con tutte le unità interagiscono.
produttive dell'economia.
I titoli, giusto per dare un idea di quanto Processi integrati e sharing economy
sta accadendo, sono: sistemi e mercato Ma tutto questo a cosa porta? Porta ad
cyber-fisico (nella produzione non basterà integrare come non mai i processi.
più solo parlare di IT, ma di sistemi complessi Nell'era dei social media, infatti, una delle
che interagiscono continuamente con la parole chiave delle nostre interazioni è
produzione e con il mercato grazie ad un sharing, ovvero condivisione, lavorativa, di
10
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
processo, di notizie e informazioni. In realtà il condivisione degli spazi con il coworking
fenomeno è più vasto di quanto si possa (+18% di annunci negli ultimi 3 mesi) che si
pensare e ridefinisce il nostro sistema di valori traduce anche in sinergie professionali e
e il nostro stile di vita. nuove opportunità. Un +14% registrano invece
Secondo le stime più recenti il valore a gli annunci di vendita o noleggio di usato.
livello mondiale della sharing economy è di 26 E' dunque su questi due capisaldi di un
miliardi di dollari. Nel Regno Unito i ricavi e i forte manifatturiero additivo e digitale, con
risparmi associati all'economia collaborativa processi re-ingenierizzati da un lato, e di
si aggirano attorno ai 4,6 miliardi di sterline a una logica di sharing economy dall'altro,
fronte di 33 milioni di inglesi che condividono che CSIT ha scelto di promuovere il progetto
già attivamente beni e servizi. In Italia 6 Fabbrica4.0, una vera sfida Paese, che potrà
italiani su 10 sono propensi ad avvicinarsi a consentire di tornare ad essere competitivi e
questo modello di consumo ma solo l'11% lo ha performanti in una economia che non è più
già fatto (fonte Ipsos). quella di venti anni fa, ma neanche di
I settori più interessati sono la mobilità - c'è cinque anni fa e che certamente corre più
chi per esempio vuole dividere il taxi o veloce di ogni possibile immaginazione.
addirittura la barca - fino agli alloggi (+22%
di annunci negli ultimi 3 mesi), anche in * Presidente CNCT
coabitazione con anziani (il cosiddetto silver Confindustria Servizi
cohousing) e nel settore professionale cresce la Innovativi e Tecnologici
11
Il Sole 24 Ore1
IL RUOLO
DELL’INDUSTRIACapitolo 1
Il ruolo dell’industria
La manifattura è alla base
dello sviluppo economico
di Luca Paolazzi *
P
artiamo da una constatazione No manifattura, no servizi.
forte e importante: la crisi ha ri- Infatti, c'è forte integrazione tra manifat-
messo al centro dell'attenzione tura e terziario, nei suoi vari comparti: tra-
delle politiche economiche il ruo- sporti, finanza, assicurazioni, logistica, di-
lo fondamentale della manifattu- stribuzione, servizi avanzati di progettazio-
ra nel promuovere lo sviluppo economico. ne, design, marketing, ricerca.
Come abbiamo scritto in Scenari industriali In passato, si era teorizzato (e vagheggia-
del 2011: No Industria, no Pil. to) di realizzare una headquarter economy,
Le ragioni del ruolo-chiave del manifattu- ossia un'economia dove le produzioni di be-
riero per la crescita economica sono presto ni materiali venivano sparse per il mondo a
elencate e spiegate. Il manifatturiero è il prin- seconda delle convenienze economiche (le-
cipale motore della crescita economica per- gate al costo del lavoro, alla regolazione am-
ché genera i guadagni di produttività che poi bientale, etc), mentre nel paese di origine si
si diffondo, attraverso i beni da esso prodot- conservavano la ricerca e l'innovazione e in
ti, agli altri settori; crea posti di lavoro qualifi- generale tutti i servizi tipici della capogrup-
cati e meglio remunerati; effettua la maggior po. Così si sarebbe realizzata una specializza-
parte della ricerca e dell'innovazione, a bene- zione esclusivamente nella produzione di
ficio di nuovo di tutto il sistema attraverso il servizi ad alto valore aggiunto.
contenuto innovativo dei beni manufatti uti- Ma questa strategia non è sostenibile nel
lizzati dagli altri settori; fornisce, in Italia, il lungo periodo. Perché senza manifattura
78% delle esportazioni. Il Csc ha dimostrato non c'è futuro neanche per una fetta rilevan-
che c'è una stretta correlazione tra variazio- te di terziario. Senza manifattura cala la do-
ne del peso del manifatturiero sul Pil e incre- manda diretta di servizi, che è molto rilevan-
mento del Pil stesso. te. Il Csc ha calcolato che in Italia, per esem-
La centralità del manifatturiero è ribadi- pio, la domanda di servizi da parte dei settori
ta proprio nel rapporto con i servizi innova- manifatturieri arriva al 17% del valore della
tivi e in particolare quelli intensivi di cono- produzione industriale . La prima voce tra
scenza. Tanto che potremmo affermare: gli acquisti di servizi da parte della manifat-
15
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
tura è rappresentata dai servizi di analisi e anche vero che servono sempre più servizi
consulenza tecnico-scientifica (33% del tota- efficienti e innovativi per vincere questa sfi-
le dei servizi domandati), seguiti dai servizi da. Ma certo deve essere un terziario al servi-
di trasporto e vendita (24%) e dai servizi fi- zio (nome omen) del manifatturiero.
nanziari (10%). D'altra parte, la strategia di abbandono del-
Ma non basta. Le imprese manifatturiere le attività manifatturiere per concentrarsi su
aumentano il peso del terziario sull'econo- quelle terziarie è fallita soprattutto perché as-
mia anche perché esse stesse producono e sieme alle produzioni fisiche si cedono ad al-
offrono servizi, per lo più legati all'assisten- tri paesi i saperi, le conoscenze, le competen-
za post-vendita. Il CSC ha calcolato che in Ita- ze. E questi saperi finiscono per svilupparsi
lia il manifatturiero produce servizi per oltre altrove, dove le lavorazioni sono state espor-
il 6% del valore totale della produzione, con tate. In questo modo si è realizzato lo svilup-
una forte eterogeneità tra i diversi comparti: po manifatturiero delle economie emergenti.
picchi superiori al 15% per apparecchiature La cessione di know how è alla radice di
elettroniche e "grandi" mezzi di trasporto e una perdita strutturale della competitività
valori prossimi allo zero per i prodotti deriva- basata sulle conoscenze proprietarie, che è
ti dal petrolio e metallurgici. l'unica in grado di reggere nel lungo periodo.
Gli stessi servizi, particolarmente quelli In altre parole, questa cessione prepara la
avanzati, si sviluppano attorno alle esigenze deindustrializzazione, con tutto quello che
di un sistema manifatturiero che evolve ver- ne consegue per la sopravvivenza a lungo an-
so nuove frontiere tecnologiche. Qui si inse- dare dello stesso terziario. La perdita di cono-
risce a pieno titolo la questione del ruolo che scenze proprietarie manifatturiere in un de-
i servizi innovativi possono e debbono svol- terminato settore finisce, infatti, per inibire
gere per supportare la nuova frontiera della la capacità innovativa anche in comparti con-
produzione manifatturiera costituita dall'ad- tigui, bloccando la possibile evoluzione delle
ditive manufacturing e più in generale l'evo- loro traiettorie tecnologiche e impedendo lo
luzione delle produzioni verso l'Industria sviluppo di tutte le eventuali applicazioni
4.0. È inevitabile che ci sia un utilizzo sem- successive. Perché abbandonando la produ-
pre più massiccio ed esteso delle tecnologie zione si rinuncia anche a quella fase cruciale
Ict e che i servizi innovativi possono svolge- della elaborazione dei saperi che è costituita
re un ruolo molto importante di interfaccia dall'imparare facendo (learning by doing): il
tra ricerca e produzione, di adattamento ed problem solving che scaturisce dall'esperien-
esplorazione di nuove innovazioni, soprat- za manifatturiera è importantissimo per
tutto per tessuto imprenditoriale come quel- avanzare nella frontiera tecnologica. In altre
lo italiano che spesso non ha le dimensioni parole, senza il fare non c'è il sapere.
per poter fare tutto in casa. La presa di coscienza di questi fenomeni è
Inoltre, se è vero che sempre più il terreno alla base del nuovo orientamento della politi-
competitivo su cui le imprese manifatturiere ca industriale. Che è partito proprio dagli Sta-
si devono confrontare con la concorrenza è ti Uniti, pionieri in anni lontani della deloca-
quello dei servizi pre e post vendita, allora è lizzazione, loro che per primi avevano in pas-
16
Il Sole 24 OreCapitolo 1
sato elaborato e messo in pratica la concezio- ta l'idea che il legame stringente tra le attivi-
ne di un'economia deindustrializzata. tà di servizio e la manifattura richiede una
Le attuali politiche industriali hanno una loro sostanziale contiguità spaziale. Occor-
precisa caratterizzazione: ancorare lo svilup- re, cioè, che le imprese manifatturiere e le
po manifatturiero a specifiche aree territoria- imprese di servizi vivano e operino vicine fi-
li all'interno dei singoli paesi, in un'ottica di- sicamente.
chiaratamente selettiva per le specializzazio- Il terreno per un proficuo lavoro in comu-
ni produttive da sviluppare nell'interesse na- ne tra manifattura e servizi avanzati è am-
zionale. La rassegna effettuata dal CSC delle pio. Se si mantiene come punto fermo la pre-
misure di politica industriale, adottate negli minenza del manifatturiero.
anni più recenti dalle principali economie
avanzate, mostra come si sia ormai afferma- * Direttore Centro Studi Confindustria
17
Il Sole 24 Ore2 LA FRONTIERA STAMPA 3D
Capitolo 2
La frontiera
Quella stampa in 3D:
moda o rivoluzione?
di Luca Beltrametti* e Angelo Gasparre**
1. Una moda gle del termine "3D printing" in tutto il mon-
o una vera rivoluzione? do (registratosi nell’ottobre 2014), si rileva
che ancora nell’estate del 2010 tale indice era
La manifattura additiva o stampa 3D permet- pari a 5 ed era pari a 21 nel marzo 2012. Po-
te di realizzare oggetti in plastica, metallo, nendo invece pari a 100 l’intensità delle ricer-
gesso, ceramiche e in molti altri materiali che nei paesi in cui la frequenza è oggi più
per "addizione" di strati successivi di mate- elevata (Singapore e Sud Africa) emerge che
ria su un piano. In base alle diverse tecniche Australia, Nuova Zelanda, Hong Kong e Usa
(dalla modellizzazione di filamenti plastici seguono con valori compresi tra 75 e 72, il
estrusi da un ugello in movimento alla poli- Regno Unito è a quota 56, la Germania a 10,
merizzazione di resine, alla sinterizzazione l’Italia a 9, la Francia a 6. Concentrando l’inte-
di polveri, alla fusione a fascio di elettroni ad resse sul nostro paese e ponendo pari a 100 il
altre) gli oggetti si costruiscono via via lungo valore dell’indice per la regione con la fre-
le tre dimensioni spaziali, strato dopo strato, quenza più alta di ricerche (il Piemonte), le
in un processo che effettivamente richiama altre regioni seguono con una certa distan-
la stampa tradizionale e la deposizione di in- za: nell’ordine, Emilia Romagna (82), Vene-
chiostro su un foglio "2D". to (80), Lombardia (71), Lazio (49) (fonte: Go-
Non si tratta di una tecnologia del tutto ogle Trends, gennaio 2015).
nuova se Chuck Hull, che è considerato il pa- In un momento storico nel quale l’esposi-
dre dell’additive manufacturing, fonda la zione mediatica di questa tecnologia è molto
sua 3D Systems (ancora oggi uno dei maggio- elevata è lecito chiedersi se tanta popolarità
ri produttori di stampanti 3D professionali) sia giustificata da una reale carica rivoluzio-
alla metà degli anni ’80. I termini "stampa naria delle innovazioni tecnologiche sotto-
3D", "manifattura additiva" e "makers", in stanti o se non si sia in presenza di una bolla
ogni caso, sono diventati molto popolari so- mediatica, destinata a sgonfiarsi non appe-
lo recentemente e nell’arco di un tempo piut- na ci si renderà conto che la reale portata in-
tosto breve: per esempio, ponendo pari a novativa di queste tecnologie è al di sotto del-
100 il numero massimo di ricerche su Goo- le aspettative.
21
Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
Non è facile esprimersi a questo proposi- progettazione assai più user friendly di un
to. La stampa 3D è un’innovazione che ha già tempo, la diffusione dei social network e la
qualche decennio ma sta mostrando le sue natura open source di molte tecnologie nel
applicazioni più interessanti sul piano eco- campo dell’elettronica hanno fatto il resto. In
nomico solo recentemente. Anche sul piano pochi anni, dunque, è nato un vero e proprio
tecnologico, peraltro, per alcuni aspetti si è movimento, quello dei "makers" che guarda-
ancora in una fase di sviluppo e sperimenta- no ad una prospettiva di produzione decen-
zione. Ciò che è chiaro, in ogni caso, è che trata e di autoconsumo che non ha preceden-
questa tecnologia merita grande attenzione ti nella storia dell’ultimo secolo. In particola-
e richiederà un notevole impegno di ricerca re, si è diffusa l’idea che si tratti di una vera e
non solo da parte degli studiosi dei materiali propria rivoluzione industriale, ma di segno
e delle tecnologie (che se ne occupano già da opposto a quelle che la hanno preceduta: que-
tempo) ma anche di economisti, sociologi e sta volta l’innovazione non spingerebbe ver-
studiosi dei problemi organizzativi e azien- so la massificazione delle produzioni e la con-
dali. Un imprenditore o un manager del set- centrazione delle localizzazioni produttive
tore biomedicale o aerospaziale, infatti, po- ma, al contrario, favorirebbe le produzioni
trebbero confermare che le applicazioni più su piccola scala e le personalizzazionifornen-
interessanti della stampa 3D non riguardano do agli "artigiani 2.0" nuovi, importanti, stru-
più solo il campo della prototipazione ma al menti per conquistare nuovi spazi 1.
contrario è nella produzione di parti e com- Si tratta di una visione talvolta un po’ "ro-
ponenti che essa sta mostrando le potenziali- mantica" secondo la quale sarebbe in atto
tà più rilevanti. Esse hanno implicazioni eco- una rivincita di modi di produzione minac-
nomiche profonde, dalla rilevanza delle eco- ciati di estinzione dalle precedenti rivoluzio-
nomie di scala della produzione alla logisti- ni industriali, che in Italia hanno, tra l’altro,
ca, all’impatto ambientale; si aprono spazi punti di eccellenza assoluta.
nuovi per l’innovazione di processo e di pro- Alle tendenze in atto si potrebbe dare tutta-
dotto, cui si connettono trasformazioni nei via una lettura meno ottimistica: con l’avven-
fabbisogni professionali delle imprese mani- to delle stampanti 3D si agevolerebbe l’intro-
fatturiere, soprattutto nel campo del design duzione di macchine anche in settori di nic-
industriale, della chimica, della tecnologia chia legati alla produzione artigianale ed ai
dei processi produttivi e nella manutenzio- saperi taciti dell’uomo che si erano salvati
ne degli impianti. dalle precedenti ondate di meccanizzazione.
Guardando al fenomeno della manifattura Sotto questa prospettiva l’esito finale sareb-
additiva nel suo complesso sono in atto due be dunque opposto: questa tecnologia mette-
tendenze parallele, profondamente diverse. rebbe in pericolo proprio alcuni dei settori
In primo luogo (è questo che attira l’atten- che avevano mantenuto una dimensione ma-
zione dei media che parlano di "rivoluzione nuale e "umana" grazie alla loro capacità di
della manifattura") oggi le stampanti 3D so- realizzare produzioni personalizzate.
no entrate nella disponibilità del grande pub- La storia ci dirà quale delle due visoni sia
blico. A partire dalla scadenza dei primi bre- quella corretta.
vetti, infatti, è stato possibile realizzare stam- Un secondo fenomeno che si lega alla dif-
panti a basso costo che hanno suscitato l’inte- fusione della stampa 3D nella manifattura ri-
resse di molti appassionati del DIY (do-it- guarda il campo nella produzione industria-
yourself) e delle nuove tecnologie. Lo svilup- le. Come si è accennato, infatti, l’evoluzione
po e la disponibilità gratuita di software di tecnologica e dei materiali che si è avuta ne-
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Il Sole 24 OreCapitolo 2
gli ultimi anni ha consentito lo sviluppo di turato complessivo a livello mondiale ne-
macchine per la stampa 3D molto avanzate gli ultimi 25 anni, stimato dell’ordine del
(e costose) che permettono produzioni an- 25,4% (+ 27,4% nel triennio 2009-2012). An-
che in metallo con livelli molto elevati di pre- che il fatturato delle materie prime impie-
cisione. Dalla prototipazione, dunque, la ma- gate nella manifattura additiva (resine, pol-
nifattura additiva ha cominciato ad essere veri, filamenti di plastica, ecc.) è ovviamen-
utilizzata anche in settori industriali molto te in crescita (422,6 milioni di dollari nel
sofisticati come aerospaziale, biomedicale, 2012, + 29,2% rispetto al 2011, + 495% rispet-
automotive e nel campo della produzione to al 2001).
del gioiello. Il Wohlers Report fornisce, inoltre, alcu-
In questo lavoro focalizziamo in particola- ne stime sulle aspettative di crescita della
re questo secondo ambito di applicazione manifattura additiva sulla base delle infor-
della stampa 3D, ci occupiamo delle implica- mazioni raccolte presso un panel di 21
zioni economiche e organizzative che si con- esperti del settore: ci si attende che il fat-
nettono all’adozione di questa tecnologia turato possa arrivare a 6 miliardi di dolla-
nei processi della manifattura e cerchiamo ri nel 2017 e superare i 10 miliardi di dolla-
di fornire alcune chiavi generali di lettura del ri nel 2021. Decisamente più ottimistiche
fenomeno che - partendo da esempi concre- le previsioni di un gruppo di esperti ingag-
ti riferiti all’industria italiana - possano forni- giati dal governo inglese: 100 miliardi di
re indicazioni utili a comprendere la possibi- dollari entro il 2020 (Dickens, Kelly e Wil-
le evoluzione futura delle tendenze in atto. liams, 2013).
Alcuni dati interessanti riguardano la ge-
2. Le dimensioni ografia dei produttori. Nel 2012 le aziende
del fenomeno produttrici di stampanti 3D per uso indu-
striale erano 33 a livello mondiale: 16 in
Le applicazioni della manifattura additiva Europa, 7 in Cina, 5 negli Stati Uniti e 2 in
sono in costante crescita da diversi anni, Giappone. In Italia la realtà produttiva più
sebbene le dimensioni di questo mercato importante oggi è DWS (Digital Wax Sy-
siano per ora complessivamente contenu- stem), mentre a livello mondiale i maggio-
te 2: 2,2 miliardi di dollari di fatturato stima- ri produttori sono: Stratasys, 3D Systems,
to a livello mondiale nel 2012 per il merca- Arcam, Eos, ExOne, Envisiontec, Re-
to primario (+ 28,5% rispetto al 2011), di cui nishaw, Bejiing Tiertime. Per quanto ri-
un miliardo circa per materiali e sistemi e guarda le quote di mercato dei diversi pro-
1,2 miliardi di dollari per servizi. Se si pren- duttori non è semplice proporre una classi-
de in considerazione anche il mercato se- fica attendibile, in assenza di dati sul fattu-
condario (che comprende il valore di attrez- rato delle aziende produttrici non quota-
zature, stampi, modelli e prototipi realizza- te 3. Stratasys e 3D Systems, in ogni caso,
ti con le stampanti 3D), il valore complessi- costituiscono i due maggiori player del set-
vo del settore raggiunge i 3,4 miliardi di tore con fatturati annui comparabili, pari a
dollari, un valore ragguardevole ma anco- circa $350 milioni (2012) 4, seguiti da Ar-
ra trascurabile se rapportato alle dimensio- cam (circa $140 milioni) e ExOne (circa
ni della manifattura a livello mondiale: cir- $30). Per quanto riguarda le macchine in-
ca 11.600 miliardi di dollari (FMI). Il trend stallate, i dati disponibili confermano il do-
del settore, in ogni caso, è ben rappresenta- minio del mercato da parte di Stratasys e
to dal tasso medio annuo di crescita del fat- 3D Systems, le cui quote sul totale delle uni-
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Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
tà vendute sono del 57,4% per Stratasys 5 e anni ’80, quando sono state introdotte le pri-
del 17,5% per 3D Systems, a cui seguirebbe- me apparecchiature a controllo numerico
ro quote sensibilmente inferiori per gli al- per la fresatura, la tornitura, la perforazione,
tri produttori: Envisiontec 11,3%; Bejiing ecc., secondo la logica della "sottrazione dal
Tiertime 2%; EOS 1,9% 6. pieno", tipica della manifattura tradizionale.
Se si guarda, invece, ai paesi dove le stam- Quasi contemporaneamente si sviluppa-
panti 3D professionali sono installate, le lo- no le prime stampanti 3D che vengono usate
calizzazioni negli Stati Uniti dominano con per realizzare prototipi in plastica. A diffe-
il 38%, seguiti molto da lontano da Giappo- renza dalle macchine a controllo numerico,
ne, Germania e Cina, rispettivamente al per alcuni decenni questa tecnologia ha
9,7%, 9,4% e 8,7%. Per quanto riguarda l’Ita- un’applicazione importante (nel processo di
lia essa è presente con il 3,8%, a testimo- sviluppo di nuovi prodotti) ma una diffusio-
nianza di un’attenzione non secondaria ne relativamente limitata ed entra nella pro-
che le imprese del nostro paese stanno asse- duzione finale solo da una decina di anni.
gnando alla manifattura additiva. Il 60% Come nel caso delle macchine a controllo
dei macchinari sono installati in imprese numerico e dei robot anche nel caso delle
delle regioni settentrionali e l’azienda lea- stampanti 3D la manifattura può dirsi "digita-
der di mercato è Stratasys. le" dal momento che il progettista deve poter
Trend di crescita estremamente signifi- disporre di un software - il CAD - che dia una
cativi riguardano, inoltre, il mercato delle rappresentazione virtuale dell’oggetto da
stampanti 3D per uso non industriale, produrre a partire dai suoi parametri geome-
spesso indicate come stampanti "desk- trici (la sua "matematica") che vengono tra-
top", il cui mercato di riferimento riguar- smessi da un computer ad una macchina che
da per ora sia l’hobbistica e il fai-da-te sia lo realizza. Un’ulteriore fase nel processo di
le piccole applicazioni nel campo dell’arti- digitalizzazione della manifattura è rappre-
gianato e della prototipazione nei proget- sentata dal cosiddetto "internet delle cose",
ti di architettura e ingegneria di piccola tecnologie in cui gli oggetti hanno la capaci-
scala. Nell’ultimo triennio di rilevazione tà di comunicare informazioni tra loro: per
questo settore ha fatto registrare un au- esempio un pezzo può segnalare il proprio
mento delle vendite pari al 46,3%, un risul- di livello di usura ad un computer che auto-
tato rilevante ma nettamente in contrasto maticamente attiva l’ordine e la produzione
rispetto al vero e proprio "boom" che ave- di un pezzo di ricambio. Grazie alla sua flessi-
va caratterizzato il triennio precedente, bilità ed alla minore rilevanza dei vincoli spa-
nel quale queste tecnologie sono state in- ziali che caratterizza la manifattura additiva
trodotte per la prima volta nel comparto essa rappresenta un pezzo importante di un
consumer (+ 346%). futuro in cui la digitalizzazione della mani-
fattura trasforma in modo radicale i processi
produttivi.
3. La stampa 3D Uno sviluppo enorme e recente nella diffu-
nella digitalizzazione sione di dispositivi a controllo digitale anche
della manifattura al di fuori del mondo della produzione indu-
striale e professionale si lega ad "Arduino",
La possibilità di controllare attraverso un una scheda elettronica open-source di picco-
computer le attrezzature per la produzione le dimensioni e a prezzo contenuto che con-
manifatturiera è una realtà già a partire dagli sente di connettere efficacemente e in modo
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Il Sole 24 OreCapitolo 2
assai flessibile oggetti dotati di sensori e mi- grande attenzione le innovazioni connesse a
croprocessori elettronici. Arduino, infatti, queste tecnologie in una prospettiva di politi-
permette a questi componenti di ricevere se- che industriali in un contesto nel quale si sta
gnali ambientali, di connettersi a internet anche affermando una nuova complementa-
per comunicare o controllare altri dispositi- rietà tra industria e servizi.
vi; ciò contribuisce in modo significativo alla
progressiva maggiore connessione del mon- 4. Dalla prototipazione
do virtuale dei computer e quello reale degli alla produzione
oggetti. La sua natura open-source, peraltro,
si sposa perfettamente con le applicazioni ti- Prototipazione
piche del mondo dei "makers". Il contributo della stampa 3D allo sviluppo
È però vero che da molti, significativi, pun- delle potenzialità delle attività di prototipa-
ti di vista le tecnologie additive rappresenta- zione è stato ed è tuttora decisivo. Grazie a
no una discontinuità nel processo di digita- queste tecnologie, infatti, è stato possibile
lizzazione nella manifattura. Le stampanti ottenere un progressivo miglioramento dei
3D, infatti, sono strumenti più flessibili ri- processi produttivi dei prototipi, sia con rife-
spetto alle tecnologie manifatturiere tradi- rimento ai tempi di realizzazione sia ai co-
zionali e permettono di superare molti dei sti, che si sono ridotti drasticamente. Que-
limiti costruttivi legati ai vincoli geometrici ste circostanze hanno consentito di aumen-
imposti dalle altre tecnologie. Si parla al ri- tare notevolmente la flessibilità e la rapidità
guardo di "free-form", una potenzialità che delle attività di progettazione di nuovi pro-
valorizza la creatività dei progettisti, che pos- dotti, con effetti positivi per la produttività
sono immaginare (e realizzare) nuove geo- generale dei processi manifatturieri. Una
metrie per ottimizzarne le performance e prototipazione più efficace ed efficiente, in-
l’estetica degli oggetti. Ne consegue che la fatti: i) riduce i time-to-market dei nuovi
stampa 3D può rendere non necessarie alcu- prodotti; ii) consente una più tempestiva ri-
ne saldature e molte attività di assemblag- levazione di errori di progettazione; iii) ren-
gio. Si noti però che ad oggi la stampa 3D de possibile la formazione degli addetti alla
comporta vincoli molto stringenti relativa- produzione, alla manutenzione ed alle ven-
mente alla dimensione massima degli ogget- dite anche prima dell’avvio della produzio-
ti producibili (circa un metro cubo per le lavo- ne effettiva (ad es. in campo automobilisti-
razioni in plastica e mezzo metro cubo per co); iv) consente una più puntuale verifica
quelle in metallo). delle tempistiche e delle problematiche con-
Nel confronto con le macchine a controllo nesse a tali attività; v) riduce l’incertezza dei
numerico sussistono altre importanti diffe- processi di comunicazione e verifica delle
renze: i) le stampanti 3D non richiedono alcu- specifiche tecniche nel rapporto con i forni-
na specifica impostazione per ogni ciclo di tori, una circostanza che si associa tipica-
lavorazione e ii) consentono la produzione mente con la possibilità di ottenere un conte-
simultanea di pezzi di forma diversa, fino al- nimento dei prezzi dei componenti o dei
la capienza massima di ogni piano di stam- prodotti oggetto di fornitura.
pa. La natura generalista e la grande flessibi- L’impiego ancora oggi prevalente della
lità delle applicazioni in campo industriale stampa 3D è, in effetti, nell’ambito delle atti-
della stampa 3D e, più in generale, della ma- vità di prototipazione e l’opinione prevalen-
nifattura digitale spiegano probabilmente il te è che questa componente assumerà anco-
fatto che molti governi stiano seguendo con ra maggior peso in futuro (Morgan Stanley,
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Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
2013a). Queste previsioni, tuttavia, sembra- Nuovi materiali
no non tenere conto degli enormi progressi Si sostiene spesso (cfr. Morgan Stanley,
che si stanno ottenendo nell’ambito dei sof- 2013a) che il numero limitato di materiali
tware a supporto della progettazione CAD e che possono essere impiegati dalle stampan-
della simulazione. Questi programmi, infat- ti 3D, anche di alta gamma, costituisce uno
ti, sempre più consentiranno, attraverso la dei maggiori limiti alla diffusione delle tecno-
virtualizzazione, di anticipare il momento logie additive nelle attività di produzione.
della verifica funzionale alle fasi di progetta- Ciò è vero e il fatto che le stampanti 3D abbia-
zione stessa degli oggetti, il cui comporta- no oggi molti limiti nell’impiego congiunto
mento reale potrà essere approssimato in di più materiali acuisce questo limite.
maniera così accurata da rendere addirittura Queste considerazioni, sottovalutano tut-
superflua la realizzazione fisica di prototipi. tavia un aspetto molto importante che ri-
Tra le aziende leader in questo nuovo approc- guarda, al contrario, gli effetti della stampa
cio è particolarmente interessante il caso di 3D sui materiali: con le tecniche di fusione
Dallara, l’azienda costruttrice di automobili tradizionali, infatti, la possibilità di realizza-
da competizione, che ha sviluppato un siste- re leghe metalliche è fortemente limitata dal
ma di simulazione capace di approssimare e fatto che nel processo di fusione i metalli con
comparare virtualmente il comportamento densità differenti tendono a stratificarsi, im-
effettivo, sul circuito di gara, di prototipi di pedendo dunque la possibilità di dare luogo
automobili realizzati adottando soluzioni ad una lega. Con le tecniche di produzione
tecniche differenti. additiva, al contrario, è possibile "forzare"
l’aggregazione di metalli diversi fondendo
Produzione finale polveri composte da materiali chimici diver-
La vera novità degli ultimi anni, in ogni caso, si su ogni strato dello spessore di micron. In
è l’applicazione della stampa 3D per la realiz- altri termini, la stampa 3D apre le porte ad
zazione di prodotti finiti, una circostanza re- una vera e propria rivoluzione nei materiali,
sa possibile da una pluralità di innovazioni, permettendo la creazione di nuovi materiali
in diversi campi, che - congiuntamente - han- che non possono essere ottenuti con le tecni-
no consentito un miglioramento significati- che fusorie tradizionali.
vo della qualità degli output di stampa. Questo aspetto della manifattura additi-
In primo luogo, le stampanti stesse, che so- va, insieme ad un numero crescente di mate-
no oggi meno costose e in grado di processa- riali tradizionali che si renderanno disponibi-
re un numero maggiore di materiali 7 e posso- li per la stampa 3D nel prossimo futuro, po-
no realizzare oggetti più grandi, in tempi più trebbero quindi contribuire a ribaltare i ter-
rapidi e con livelli di accuratezza superiori. mini attuali del dibattito sui materiali impie-
In secondo luogo, i sistemi hardware capaci gabili nella manifattura additiva e nella ma-
di processare quantità di dati inimmaginabi- nifattura tradizionale.
li fino a qualche anno fa a supporto di softwa-
re (in particolare nella simulazione CAD) Nuovi network
sempre più smart e specializzati. Infine, i ma- Come tutte le tecnologie general purpose, le
teriali: l’industria chimica, sebbene non ab- stampanti 3D possono essere utilizzate per
bia ancora investito in maniera significativa la produzione (anche simultanea) di parti
in questo settore, ha migliorato notevolmen- componenti o prodotti finiti per impieghi an-
te la qualità dei materiali impiegabili per la che molto differenti e in diversi settori. Inol-
stampa 3D. tre, il loro costo unitario di acquisto - anche
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Il Sole 24 OreCapitolo 2
molto elevato se ci si riferisce alle stampanti da realizzare diversamente, in un pezzo
per uso industriale (da alcune centinaia di unico. Ciò elimina la necessità, i limiti, le
migliaia di euro, fino a oltre il milione) - im- implicazioni costruttive e i costi delle salda-
plica la necessità di prevedere un utilizzo in- ture e di molte attività di assemblaggio.
tensivo di queste tecnologie per sfruttare al Per ogni componente realizzato in manifat-
meglio l’investimento effettuato. tura 3D, dunque, i processi di azione dei
Non stupisce, dunque, osservare nuove designer ammettono l’espressione di mag-
modalità di condivisione e di accesso al capi- giore libertà sul piano creativo, una circo-
tale. Spesso le aziende hanno un primo ap- stanza che consente la concezione di for-
proccio alle tecnologie per la manifattura me più gradevoli sul piano estetico (si pen-
additiva intermediato dal ricorso ad un pro- si al settore del gioiello o a quello dell’arre-
vider specializzato di servizi per l’industria, damento) e più funzionali sotto il profilo
al quale commissionare alcune lavorazioni; tecnico-ingegneristico.
in alcuni casi subentra successivamente la Dal punto di vista delle competenze richie-
decisione di acquistare una o più stampanti ste dalle imprese, dunque, ci si aspettano
3D, potendo contare sulla consulenza tecni- cambiamenti importanti: in particolare, un
ca dello stesso provider specializzato nella peso maggiore di professioni legate al desi-
scelta della stampante da acquistare, nella gn, al software, alla chimica dei materiali, al-
soluzione di problemi specifici e per la for- la manutenzione di impianti. In termini più
mazione del proprio personale; talvolta in generali, un aumento della domanda di pro-
tale fase il provider compra la capacità pro- fessioni tecniche e/o "creative" ed un mino-
duttiva in eccesso presso l’impresa genera- re fabbisogno di lavoro non qualificato.
ta dall’acquisto della stampante e la mette a L’aumento dell’efficienza connesso alla ot-
disposizione di altre imprese timizzazione del design degli oggetti resa
Al di là delle mere relazioni contrattuali, possibile dalla stampa in 3D è una delle que-
sul piano della fornitura, della consulenza stioni più rilevanti che si prospettano per il
e della condivisione delle stampanti, ciò futuro delle applicazioni della manifattura
che si osserva è lo sviluppo di nuovi additiva. Una più elevata efficienza può deri-
network, spesso locali e trasversali rispet- vare da: oggetti il cui impiego è sostanzial-
to alle specializzazioni produttive delle im- mente identico ma sono "semplicemente"
prese coinvolte, capaci di potenziare l’at- più leggeri; oggetti le cui performance sono
trattività di un’area industriale grazie alle superiori, proprio grazie al nuovo design.
competenze e le partnership che vi si svi-
luppano. Componenti più leggeri
In alcuni casi componenti più leggeri con-
5. Creatività sentono di aumentarne l’efficienza di utiliz-
ed efficienza zo lungo tutto il loro ciclo di vita. Ciò è parti-
colarmente evidente nel settore aerospazia-
Free form le, nel quale il peso di ogni componente da
Le stampanti 3D consentono di superare la utilizzare in volo ha un corrispettivo in ter-
gran parte dei vincoli costruttivi intrinseci al- mini di assorbimento di energia particolar-
le produzioni con tecnologie tradizionali. mente elevato. Uno studio condotto da La-
Il materiale, sia esso plastica o metallo o ser Zentrum e Airbus (cit. in White e Lyn-
altro, si accumula strato su strato e ciò con- skey, 2013), ad esempio, ha verificato che
sente la realizzazione di forme impossibili sul ciclo di vita di un aereo impiegato per
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Il Sole 24 OreFabbrica 4.0
voli a corto raggio una riduzione di peso di periore, pur impiegando una quantità infe-
100 kg. implica un risparmio di 2,5 milioni riore di materiale, ma secondo le analisi svol-
di euro di carburante. te dall’azienda l’operazione consente di otte-
Una riduzione di peso può essere ottenu- nere una riduzione di 72 kg. nel peso totale
ta sia impiegando una minore quantità del dell’aereo e circa 2 milioni di euro di rispar-
medesimo materiale sia sostituendo il ma- mi di carburante sulla sua vita utile (Rolland
teriale originario con uno a peso specifico Berger, 2013).
inferiore. Si noti che in alcuni casi componenti più
Nel primo caso essa è possibile perché la leggeri non solo implicano minori costi di
logica costruttiva free-form permette di: a) esercizio con riferimento all’energia assor-
eliminare materiale in eccesso; b) ottenere bita ma anche vantaggi di altro tipo. Per
oggetti più performanti con un impiego di esempio, se un rullo è soggetto a movimen-
meno materiale grazie, ad esempio, a struttu- to veloce ed a frequenti stop-and-go, mag-
re a nido d’ape o a nervature che permettono gior leggerezza implica alla minore iner-
di ottenere gli stessi risultati in termini di, zia: è, questo il caso di alcuni componenti
resistenza o elasticità. Si noti che in manifat- degli impianti prodotti da Tetrapak, l’azien-
tura additiva un oggetto più leggero implica da svedese leader nel settore del packa-
direttamente un minore consumo di mate- ging: una rivisitazione della forma e del ma-
ria prima, un impatto ambientale inferiore e teriale utilizzato ha consentito di ottenere
minori costi di produzione (minore tempo un componente più leggero che, oltre a ri-
macchina): ci si muove da una logica per la chiedere un minore consumo di energia,
quale "meno tolgo, meno spendo", tipica del- permette di ridurre le vibrazioni, la dimen-
la manifattura tradizionale, ad una per la sione dei cuscinetti di supporto, l’utilizzo
quale "meno metto, meno spendo", che carat- di lubrificante e la frequenza dei cicli di ma-
terizza la manifattura additiva. nutenzione.
Forme più efficienti ed una significativa ri- Al contrario, in alcuni casi, una rivisita-
duzione degli scarti, in ogni caso, potrebbe- zione del design di parti o componenti può
ro giustificare un cambio di materiale sia consentire di ottenere le stesse performan-
muovendosi verso materiali più preziosi sia ce costruttive utilizzando materiali meno
verso materiali meno costosi. costosi, ad es. plastiche al posto di metalli.
La scelta di utilizzare materiali più pregia- Un esempio che illustra questo caso riguar-
ti e costosi può derivare dal fatto che se ne da ancora una volta il settore aerospaziale:
può utilizzare una quantità inferiore - sia in una ricerca svolta recentemente abbia-
grazie all’eliminazione degli sprechi (sfrido) mo potuto apprendere della sostituzione
sia grazie a forme più efficienti - e/o fatto del materiale utilizzato per realizzare copri-
che realizzando oggetti più performanti si cavi da alloggiare lungo la scocca di un ae-
può giustificarne il maggior costo. reo, da alluminio a plastica. Tale operazio-
Un esempio che illustra la prima ipotesi è ne ha consentito di ottenere una riduzione
il caso di Airbus, che ha ridisegnato la fibbia del peso dei componenti nell’ordine del
delle cinture di sicurezza modificando sia la 50%, con un risparmio significativo sui co-
forma sia il materiale utilizzato: il peso di sti di esercizio del velivolo. Si noti che in
questo componente passa da 155 g. (in accia- questo caso la modifica nel materiale utiliz-
io, nella forma originale) a 120 g. (alluminio), zato, dall’alluminio alla plastica, ha permes-
a 70 g. (titanio). Il costo unitario del compo- so di ottenere sia una riduzione nel costo
nente realizzato in titanio è decisamente su- diretto di produzione del componente sia
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Il Sole 24 OreCapitolo 2
una riduzione, particolarmente rilevante, tare la temperatura ai due estremi allo stesso
sui costi di esercizio dell’aereo lungo tutto livello di quella erogata al terminale del con-
il suo ciclo di vita. dotto centrale. In manifattura additiva, inve-
ce, è possibile realizzare una struttura inter-
Forme più efficienti na del soffiatore con canali conformali capa-
In altri casi la manifattura additiva consente ci di ottimizzare la fluidodinamica e ottene-
di ottenere miglioramenti nelle performan- re una temperatura uniforme lungo tutta la
ce degli oggetti che derivano esclusivamente lunghezza del soffiatore. L’azienda riporta
dal loro design, ottimizzato grazie all’assen- un risparmio di energia pari a circa il 30% al
za dei vincoli costruttivi delle lavorazioni tra- livello di ogni soffiatore e del 3% sul consu-
dizionali. Spesso si tratta di miglioramenti mo complessivo dell’impianto 8.
nell’efficienza connessa alla circolazione
dell’aria o dei fluidi ed al conseguente mino- Stampi con canali conformali
re assorbimento di energia connesso al ri- Un secondo caso è quello di Bticino, l’azien-
scaldamento o al raffreddamento. Nel caso da leader nella produzione di apparecchiatu-
di lavorazioni tradizionali, infatti, i canali di re e componenti elettrici. L’azienda realizza
circolazione dell’aria o dei fluidi possono es- la gran parte dei suoi prodotti in plastica e
sere realizzati esclusivamente dall’incrocio impiega una molteplicità di componenti rea-
di perforazioni lineari. In manifattura additi- lizzati con stampaggio a iniezione. Il proces-
va, invece, è possibile realizzare condotti di so produttivo realizza parti in plastica fusa
qualsiasi forma direttamente in blocco uni- ad alta temperatura (circa 250˚)che richiedo-
co al momento della produzione del pezzo. no una fase di raffreddamento (fino a circa
Come emerge dagli esempi seguenti i vantag- 45˚) perché possano essere espulse dall’im-
gi sul piano economico sono notevoli. pianto. Dal punto di vista della produttività,
quindi, uno dei parametri chiave del proces-
Un soffiatore dal design ottimizzato so produttivo è la durata del tempo di raffred-
Gli impianti per sigillare le confezioni pro- damento. Utilizzando uno stampo con cana-
dotti da Tetrapak utilizzano sia soffiatori sia li conformali, realizzato in manifattura addi-
sonotrodi. Per quanto riguarda i soffiatori, si tiva, Arcam (l’azienda produttrice di stam-
tratta di componenti che hanno il compito di panti 3D per metallo con tecnologia a fusio-
riscaldare i bordi della confezione attraverso ne di elettroni - EBM: Electron Beam Mel-
getti di aria calda così da sciogliere la colla ting) e Bticino riportano una riduzione del
posta sull’estremità dei bordi e sigillarla. A 35% nei tempi di produzione, una riduzione
tal fine occorre che il soffiatore eroghi una del 30% nei costi di produzione e un aumen-
temperatura minima lungo tutta la sua lun- to del 50% della produttività degli impianti
ghezza (circa 8 cm.). Se tale componente è rispetto al caso di stampi realizzati con tecno-
realizzato in manifattura tradizionale la logie tradizionali 9.
struttura interna del pezzo si può comporre
di un canale principale di passaggio dell’aria Coppe acetabolari ottimizzate
e di un bordo perforato al quale essa afflui- per applicazioni ortopediche
sce per riscaldare i bordi della confezione. Al La manifattura additiva non solo consente la
fine di ottenere la medesima temperatura mi- personalizzazione delle protesi ortopedi-
nima anche ai due estremi occorre che l’aria che, acustiche e ortodontiche 10 ma permette
fluisca in altri punti ad una temperatura su- anche la produzione industriale di coppe ace-
periore al minimo necessario in modo da por- tabolari, un componente fondamentale del-
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