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La filiera della prototipazione rapida e la reingegnerizzazione di processo

Robotica e Intelligenza Artificiale

La manifattura additiva e reingegnerizzazione di processo

2 apr, 2020

Spesso le nuove tecnologie non sostituiscono alla pari soluzioni tradizionali, ma per coglierne tutti i benefici occorre avere un approccio molto “open” ed essere pronti a ragionare “Out of the Box”.

Le tecnologie di manifattura additiva riescono a liberare il progettista da molti vincoli fino ad oggi ineludibili, poiché se bene utilizzate, rivedendo i processi di progettazione e di produzione, risultano fondamentali per:

  • passare da produzioni di grandi lotti alla produzione di personalizzazioni in grandi quantità, senza extra costi;

  • passare dalla produzione in una grande fabbrica a tanti punti di produzione delocalizzati, magari vicini al punto di utilizzo finale;

  • immaginare prodotti e progettare nuovi processi produttivi una volta ritenuti impossibili.

 

La manifattura additiva per ripensare la filiera delle macchine automatiche

Prendiamo il caso di una grande azienda produttrice di linee o macchine automatiche di produzione, immaginandoci in questo contesto nel reparto Ricerca e Sviluppo.

Spesso è un reparto additato di lentezza dai colleghi: le funzioni marketing e commerciali vorrebbero sempre tutto pronto in pochissimo tempo, che si tratti di una richiesta speciale di un Cliente, o, ancora peggio, dello sviluppo di un nuovo prodotto. 

Non si pensa al fatto che i macchinari che l’R&D sviluppa sono fatti di centinaia, a volte migliaia, di componenti, e spesso risulta difficile valutare la complessità di una richiesta fatta da un cliente in mezza paginetta di descrizione. 

E dopo la Ricerca e Sviluppo, di solito, il prodotto va in mano all’Industrializzazione, un’estensione dell’ufficio tecnico che si occupa di portare in produzione i nuovi prodotti o le nuove versioni.

Insomma, i lunghi tempi di sviluppo sono ormai presi come un dato di fatto, un male necessario per assenza di alternative. 

In pochi, ancora oggi, cercano di rivisitare il processo per capire se sia possibile rendere più efficiente il processo di progettazione e anche quello di produzione di versioni speciali o di prototipi, e i clienti sono diventati sempre più esigenti in termini di rapidità di risposta e complessità della commessa.

Manifattura Additiva - ARTES 4.0

 

Cambiare è possibile e innovativo

E se invece fosse possibile ridurre i tempi ed aumentare la complessità senza aggiungere costi

Ebbene, lo è, abbracciando l’approccio additivo.

Per utilizzare queste tecnologie e soprattutto per far proprio questo approccio, prima mentale, poi progettuale, è richiesto un grande sforzo da parte degli ingegneri, perché non stiamo parlando di produrre “gli stessi” componenti con stampanti 3D: il cambiamento impatta su tutta la catena di produzione, dall’idea alla consegna al cliente. 

E per ottimizzare il processo, i macchinari costruiti con questi componenti devono garantire performance molto spinte e lavorare spesso su tre turni, non ci si può permettere di correre rischi.

 

La progettazione di parti e attrezzature

È evidente che con il nuovo paradigma additivo scompaiono i due vincoli cardine che stanno alla base della progettazione meccanica: 

  • un materiale unico e omogeneo per caratteristiche fisiche e chimiche con proprietà e prestazioni sostanzialmente uniformi per ogni singolo pezzo; 

  • una forma/morfologia limitata dettata dalla modalità di produzione: per deformazione e/o per asportazione di truciolo. 

Per la prima volta nella storia dell’uomo, la personalizzazione e la complessità geometrica dei componenti non è associata ad un costo, e questo abbatte molte delle barriere progettuali odierne, liberando la mente dei progettisti.

Andando poi ad analizzare il processo di sviluppo in dettaglio, troviamo che si possono realizzare mockup rapidamente, oppure dime di posizionamento, taglio, foratura, e addirittura mani di presa di robot per l’assemblaggio.

Diventa quindi più facile, veloce ed economico eseguire molte operazioni in tanti punti della catena del valore: R&D, Assemblaggio, Controllo qualità, Packaging e logistica, Sicurezza, Attrezzature, etc.

Queste soluzioni sono molto accessibili a studi di ingegneria, officine terziste dei grandi e piccoli produttori in genere.

Al di là del nostro esempio, sono le piccole e medie imprese a trarre oggi maggiori benefici dall’applicazione dell’approccio additivo, poiché esse non hanno l’inerzia al cambiamento delle grandi aziende e risulta quindi più facile il cambio totale di paradigma produttivo.

 

L'assistenza tecnica post-vendita

In alcune situazioni, sempre legate al mondo dei macchinari, spesso, dato il basso investimento, l’azienda si dota di stampanti e le concentra presso la sede principale.

Non è detto però che sia questa la migliore soluzione se per esempio parliamo della realizzazione di parti di ricambio.

In questo caso, invece di pensare in modo tradizionale, è meglio rivedere il processo e cercare il modo di delocalizzare la produzione in modo da essere più vicini ai clienti: infatti è molto semplice e poco costoso realizzare un sito produttivo con queste tecnologie. 

Invece che un punto di fornitura globale, per esempio, ne può facilmente nascere uno per paese o uno per continente, consentendo di servire il cliente in minor tempo, ridurre drasticamente i costi di tenere a magazzino parti per emergenze e costi di spedizione.

 

Non solo polimeri

Per quanto riguarda i materiali, possiamo ormai realizzare polimeri ottimizzati e processi ad hoc per parti di ricambio prodotte con tecnologia additiva. 

In ARTES 4.0 non parliamo solo di ABS, ASA, acetato di cellulosa e polimeri, cui siamo in grado di conferire prestazioni e finiture superficiale molto sopra le aspettative.

Parliamo anche di additive manufacturing per polveri metalliche quali acciaio, alluminio, titanio, inconel e leghe preziose, raggiungendo una densità del materiale prossima al 100% e durezze fino a 54 HRC, con proprietà meccaniche pressoché identiche a quelle del materiale originale.

A questi si aggiungono trattamenti superficiali in grado di conferire un aspetto da prodotto finito e migliorare le prestazioni meccaniche: le parti realizzate per manifattura additiva, vengono poi sottoposte a processi di trattamento superficiale e finitura (per impermeabilizzazione, riduzione rugosità superficiale e aumento delle prestazioni meccaniche), con metodi innovativi e brevettati nati da pochissimo, proprio per incontrare le esigenze di queste nuove tecnologie.

Manifattura Additiva - ARTES 4.0

 

Fabbriche “As A Service” e la terzializzazione 4.0

Trovate tutto questo in ARTES 4.0, e, per completare il ciclo di costruzione possiamo fornire:

  • servizi di 3D scan; 

  • analisi su macchina di misura tridimensionale;

  • caratterizzazione morfoscopica della struttura (FE-SEM).

Scritto da

Andrea Arienti
Andrea Arienti

Andrea Arienti è esperto di Manifattura Additiva, nuovi paradigmi produttivi e dispositivi innovativi allo scopo. Dopo 7 anni di ricerca presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna, è CEO di 3DNextech s.r.l., startup innovativa spin-off della Scuola Superiore Sant'Anna, specializzata nello sviluppo di prodotti e tecnologie legate al mondo della manifattura e nominata miglior startup al mondo nella categoria Advanced technologies Additive Manufacturing Post Processing, da Electrolux nella Call4Innovation 2018.

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