La stampa 3D o la produzione additiva stanno apportando cambiamenti monumentali a una serie di importanti settori. Le aziende hanno iniziato a stampare di tutto, dalle auto perfettamente funzionanti alle cene con stelle Michelin. Gli istituti di ricerca medica hanno persino sperimentato la stampa di parti del corpo funzionanti.
Di recente, la produzione additiva ha mostrato la sua versatilità pratica. Sta diventando un potente strumento per affrontare alcune delle sfide senza precedenti poste dal COVID-19. Contribuire a fornire agli operatori sanitari dispositivi di protezione individuale e ai pazienti ventilatori.
Strumenti di produzione avanzati come la stampa 3D, nota anche come produzione additiva, sono essenziali per i tipi di applicazioni sensibili alle prestazioni in cui questa ottimizzazione è convincente.
La stampa 3D è più competitiva in termini di costi a volumi di produzione inferiori. Perché non è necessario raggiungere un'economia di scala per compensare i costi di installazione. Pertanto, facilita la personalizzazione di massa resa possibile dal design generativo. Poiché il costo della stampa 3D continua a diminuire e la varietà di materiali aumenta, la stampa 3D sta diventando pratica per parti di piccole e medie dimensioni per un numero sempre maggiore di applicazioni.
Il veicolo elettrico e l'industria automobilistica occupano una posizione di rilievo nella produzione con le ultime tecnologie e innovazioni. I sistemi elettrici ed elettronici automobilistici stanno diventando più complessi. Rendere il compito di progettare le auto di oggi molto più difficile. Le funzioni di infotainment, comfort e praticità e persino sistemi di sicurezza e mission-critical come il controllo dello sterzo e dell'acceleratore sono realizzati tramite computer, attuatori e sensori alimentati elettricamente.
La produzione additiva con l'aiuto della progettazione generativa prende le definizioni e i requisiti di sistema come input e genera proposte architetturali per la logica, il software, l'hardware e le reti dei sistemi E/E utilizzando l'automazione basata su regole. Queste regole catturano la conoscenza e l'esperienza degli ingegneri veterani per guidare gli ingegneri più giovani durante la progettazione. L'acquisizione di questa proprietà intellettuale aiuta le aziende a sviluppare sia le architetture dei veicoli che le nuove generazioni di ingegneri mentre apprendono e implementano le conoscenze aziendali esistenti.
Offre anche la possibilità di consolidare le parti, quindi una singola geometria complessa creata da un algoritmo generativo e stampata in 3D può spesso sostituire assiemi di dozzine di parti separate.
Aeronautico
Sempre all'avanguardia, l'industria aerospaziale è stata una delle prime ad adottare la produzione additiva. Le aziende aerospaziali devono soddisfare alcuni degli standard più rigorosi dell'industria manifatturiera e parti e componenti devono essere realizzati con i materiali più performanti. Utilizzando AM, gli ingegneri possono progettare parti complesse e ad alta resistenza riducendo al contempo il peso dei componenti aerospaziali stampando geometrie più efficienti ed eliminando quantità significative di materiale non necessario. Ciò consente un minor consumo di carburante, ridotte emissioni di CO2 e costi ridotti (oltre a migliori tariffe aeree).
Beni di consumo
La produzione additiva offre una miriade di vantaggi per la produzione di integratori su richiesta per prodotti di consumo. Per i team di marketing che portano un prodotto dall'idea al completamento, spesso la maggior quantità di tempo viene spesa per la progettazione. Per essere sicuri che il prodotto sia giusto, viene dedicato molto tempo alla creazione di prototipi per dimostrare i concetti alle parti interessate e, in definitiva, fornire un prodotto piacevole per il consumatore.
Abbracciando AM, i team di marketing possono sviluppare le iterazioni del loro prodotto molto più rapidamente e quindi ruotare rapidamente per regolare il design secondo necessità. Poiché la produzione additiva continua ad avanzare con volume e velocità di costruzione, è possibile produrre più prodotti di consumo tramite le tecnologie AM per esigenze di produzione di massa rapide ed efficienti.
Infrastruttura
Non è più inverosimile pensare di vivere in una casa o camminare su un ponte completamente realizzato con una stampante 3D. Presto, questo potrebbe diventare realtà. In effetti, è già nei Paesi Bassi che è stato presentato il primo ponte pedonale al mondo stampato in 3D nel 2018. La struttura è stata creata dalla robotica additiva stratificando l'acciaio fuso e misura quasi 40 piedi di diametro.
La produzione additiva nel mercato delle costruzioni si sta espandendo, inaugurando una nuova era per l'industria. Secondo uno studio di Transparency Market Research, si prevede che la stampa 3D nel segretario alle infrastrutture si espanderà a un CAGR del 33% entro il 2027. Poiché i materiali stampati possono essere applicati con precisione strato per strato durante la costruzione di infrastrutture o edifici, AM riduce gli sprechi di materiale e consente alla costruzione di essere il più efficiente possibile in termini di costi.
Inoltre, la stampa 3D la tecnologia consente strutture di progettazione complesse. Poiché i materiali sono stampati con precisione, si riduce la probabilità di incidenti infrastrutturali dovuti a errori di costruzione e progettazione inadeguata.
Sebbene la stampa 3D non venga impiegata nella costruzione di ponti di tutti i giorni, ci sono molte potenzialità future man mano che il settore si espande. E, con un recente rapporto che rileva che oltre un terzo di tutti i ponti statunitensi necessitano di importanti lavori di riparazione o dovrebbero essere sostituiti, potrebbe esserci una rapida espansione del settore nel prossimo futuro.
Medico e farmaceutico
La produzione additiva ha rivoluzionato l'industria medica, trasformando quella che una volta era fantascienza in una nuova realtà. La tecnologia sta offrendo innovazioni a medici, pazienti e istituti di ricerca. Da protesi durevoli e modelli anatomici realistici a componenti di grado chirurgico, l'incredibile pletora di oggetti che sono già stati stampati con successo in campo medico lascia intravedere il potenziale che questa tecnologia ha per l'assistenza sanitaria nel prossimo futuro.
Ad esempio, la produzione additiva consente 3D apparecchi dentali stampati e dispositivi su misura, come dentiere, corone e persino Invisalign, da costruire con una varietà di substrati e stampe personalizzate per ogni individuo. Attualmente, il mercato della stampa 3D per l'odontoiatria digitale ha un valore di 2.5 miliardi di dollari e si prevede che continuerà a crescere. Inoltre, la produzione additiva consente dispositivi come gli apparecchi acustici che possono essere prodotti in serie per una migliore vestibilità e garantire il massimo livello di comfort per l'utente.
Uno degli ultimi progetti in corso è l'uso della tecnologia additiva da parte dei ricercatori per stampare cellule staminali embrionali umane. In questo modo, queste cellule staminali possono essere utilizzate per creare tessuti per testare farmaci o far crescere organi sostitutivi, per stampare la pelle che potrebbe sostituire la pelle che è stata bruciata o danneggiata e per stampare cellule tumorali per studiare e testare nuovi farmaci su di esse. Il chirurgo Anthony Atala, direttore del Wake Forest Institute for Regenerative Medicine, ha persino lavorato sulla stampa di organi, credendo che la stampa di un organo potrebbe presto sostituire il trapianto di un organo.
Pertanto, la produzione additiva sta guidando le industrie e i produttori in un'era in cui i metodi tradizionali di produzione verrebbero interrotti, lasciando soluzioni più veloci, più grandi e precise per la produzione di industrie e prodotti futuri.
Mayank Vashisht | ELE Times | Giornalista tecnologico