Boston, il cuore del “nuovo” 3D printing americano

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Con Formlabs in procinto di chiudere l’ultima tornata di finanziamenti, raggiungendo una valutazione di $1 miliardo di dollari, sembra proprio che Boston, la città che viene più associata alla Rivoluzione americana, stia rapidamente diventando il centro di un’altra rivoluzione, quella della manifattura additiva. Sono ormai diverse le aziende con sede in zona e due di queste, Desktop Metal e Formlabs, sono considerate vere e proprie galline dalle uova d’oro. Le startup di Boston impegnate nel campo della stampa 3D rappresentano il motore dell’evoluzione dell’AM.

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Sparsi per il mondo, esistono altri “cuori” del settore del 3D printing. La zona di Detroit negli Stati Uniti, ospita dozzine di aziende che offrono AM e prototipazione rapida a industrie che si occupano di automotive e fornitura di parti, nonché produttori di stampanti 3D come EnvisionTEC. Anche la Silicon Valley, in California, ospita diverse start-up degne di nota. In Israele, nella zona di Rehovot, vicino Tel Aviv ci sono invece le sedi di Stratasys, XJet, HP, Massivit e Nano Dimension, senza contare startup, produttori di materiali e università. Anche Singapore aspira a diventare un centro di snodo globale per la stampa 3D e lo stesso vale per alcune zone della Cina come Shenzen e Huangzhou.

Con l’elevata richiesta di prototipazione e parti uniche, le aziende che si occupano di robotica, come Boston Dynamics e iRobot sono grandi utilizzatori delle tecnologie di AM.

Tuttavia, l’area di Boston è diversa e per molti versi sembra perfettamente pronta per diventare uno dei più importanti, se non il più importante, centro di snodo per il 3D printing. Si tratta di una zona che ospita già alcuni dei più interessanti progetti di sviluppo robotico e commerciale, tra cui Boston Dynamics e iRobot (che si trovano a Bedford, non molto lontano). Queste aziende sono anche grandi utilizzatori della tecnologia dell’AM. Come se non bastasse, Boston ospita il  MIT e Harvard, due delle università in cui hanno avuto inizio, e proseguono tuttora, alcuni dei più avanzati progetti di sviluppo in materia di AM.

Imparare a stampare

Non c’è da sorprendersi del fatto che molti nomi protagonisti della stampa 3D rimandino alla città di Boston; in fin dei conti, spesso i  fondatori delle grandi aziende provengono dal MIT o da Harvard. In realtà, soprattutto dal MIT, dal momento che i suoi laboratori sono stati i diretti responsabili della nascita di alcuni dei più importanti progetti relativi al 3D printing. E questa leadership non fa che affermarsi ulteriormente con l’introduzione di sempre più corsi dedicati all’AM. Al Mediated Matter Lab del MIT, diretto dall’archistar Neri Oxman, si devono svariate idee innovative che hanno spinto oltre i confini delle più avanzate tecnologie di stampa 3D, come la stampa multicolore/multi-materiale e l’estrusione del vetro.

Boston 3D printing
Il concept Fablab è stato ideato al MIT e ha fatto un uso intensivo delle tecnologie di manifattura digitale personali, come le stamanti 3D da desktop.

Anche tutta la community FabLab  – all’interno della quale il 3D printing rappresenta uno degli elementi chiave, se non il principale – ha avuto origine all’interno del MIT, grazie al lavoro di Neil Gerhsenfeld e del suo Centro per bit e atomi. Atri progetti del MIT  hanno fatto un uso intensivo del 3D printing nella robotica sono quelli del MIT CSAIL center che si occupa di ogni passaggio dal software di design alle strutture auto-assemblanti, fino ai nuovi materiali. Le iniziative relative al 3D printing di più alto profilo targate Harvard si concentrano invece sul bioprinting e sulle applicazioni biocompatibili grazie al lavoro del Jennifer Lewis Lab presso lo Wyss Institute for Bioengineering.  In alcuni casi, i progetti di MIT e Harvard si sono evoluti in derivazioni commerciali. In questi casi, il MIT ha avuto un maggiore successo vantando gran parte dei fondatori di Formlabs tra i suoi laureati, mentre il progetto Voxel8 sulla stampa 3D di componenti elettronici degli studenti di Harvard finora non è riuscito ad evolversi in un prodotto commerciale.

Le galline dalle uova d’oro del 3D printing di Boston

Tuttavia, sia gli studenti di Harvard che quelli del MIT possono trovare impiego presso le aziende che si occupano di stampa 3D nelle vicinanze. Finora quella di maggior successo è con ogni probabilità la Desktop Metal, con sede a Burlington. Sebbene questa azienda non abbia venduto poi molte stampanti 3D, è riuscita ad attirare diverse centinaia di migliaia di dollari d’investimenti, aumentando il proprio valore di mercato fino al miliardo di dollari. Si tratta di investimenti provenienti da utilizzatori di alto profilo quali Google, GE, BMW e anche da parte dell’attuale leader di mercato Stratasys. Il primo sistema targato Desktop Metal messo sul mercato si basa sulla tecnologia del bound metal deposition (filamenti plastici che contengono polveri metalliche) e viene imoiegato per finalità di prototipazione. Il suo imminente Production System, che ha puntati addosso gli occhi di tutto il mondo dell’AM, sfrutta invece la tecnologia del binder jetting e promette di essere a buon mercato e di stampare rapidamente parti in metallo.

Boston 3D Printing
I supporti separabili Desktop Metal per parti in metallo.

Desktop Metal è senza dubbio un’azienda con idee straordinarie in grado di definire il futuro dell’AM per la produzione e la costumizzazione di massa. Formlabs invece ha già venduto più stampanti 3D stereolitografiche (SLA) rispetto a  qualsiasi altra azienda al mondo. La sua fondazione è avvenuta ad opera di laureati del MIT (ma la compagnia è diretta da un laureato di Harvard). Dal momento che i suoi sistemi costano solo un quarto dei sistemi SLA ad alto profilo, i suoi profitti non sono poi così elevati se li si considera all’interno di una panorama relativamente piccolo quale il mercato globale della stampa 3D. Tuttavia, i suoi valori per unità sono davvero notevoli e dimostrano un grande potenziale per il futuro. Formlabs ha sede a Somerville ed è cresciuta esponenzialmente dalla sua fondazione, avvenuta meno di 10 anni fa. Al momento, le sue filiali si trovano in Europa e in Nord America, con rivenditori presenti su tutti i principali mercati globali, dall’Australia all’Asia, passando per il Sud America.

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Formlabs ha iniziato su Kickstarter e adesso è una delle compagnie di stampa 3D di maggior successo a. In questa figura, vediamo la Form 2.

Poi c’è Markforged, la cui sede si trova  a Cambridge. Sebbene non sia (ancora) considerata una gallina dalle uova d’oro, questa azienda è cresciuta grazie a quella che era, e che continua ad essere ancora oggi, l’unica stampante 3D disponibile in commercio in grado di produrre parti utilizzando fibre continue (carbonio, vetro o Kevlar) in una matrice termoplastica (nylon). Questo grazie alla tecnologia brevettata Markforged per la fabbricazione a filamento continuo che produce parti più rigide e robuste rispetto agli oggetti normalmente stampati in 3D. Dopo il grande successo della sua prima stampante 3D, Markforged continua a chiudere tornate finanziarie di alto profilo, ha ampliato la sua offerta aggiungendo stampanti 3D di livello industriale per compositi e, di recente, ha aggiunto un nuovo sistema per metalli (simile a quelli di Desktop Metal) che risponde al nome di Metal X.

Boston 3D printing
I sistemi Markforged sono in grado di produrre parti in compositi continui per applicazioni industriali.

Oltre i limiti

Un’altra azienda presente nell’area di Boston che si sta spingendo oltre i limiti dell’additive manufacturing è Rize. Il suo quartier generale si trova a Woburn  ed è la responsabile dell’introduzione di una tecnologia di stampa a estrusione ibrida e getto d’inchiostro nota come Augmented Polymer Deposition (APD). Il suo sistema Rize One produce in maniera sostenibile parti con elevata resistenza isotropica, due volte più resistenti di ABSplus e ancora più resistenti delle parti in policarbonato e fibra di carbonio rinforzata in corrispondenza dell’asse Z. Ciò comporta una quasi assente fase di post-elaborazione nonché la riduzione dei tempi di rimozione dei supporti e la produzione di parti utilizzabili.

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I sistemi Rize presentano inoltre una tecnologia esclusiva per parti destinate all’utente finale. ©2016 Jon Chomitz Photography 3 Prescott Street, Somerville, MA 02143 www.chomitz.com jon@chomitz.com 617.625.6789

Infine, l’ultima azienda ad occuparsi di hardware per manifattura additiva nell’area di Boston è la Digital Alloys, fondata nel 2017 e con sede a Burlington, città che ospita anche Desktop Metal. Proprio come la sorella maggiore, anche questa azienda si concentra sul portare la prototipazione a metallo sul desktop e anch’essa sta già attirando l’attenzione degli investitori. Infatti, la Digital Alloys ha recentemente concluso una tornata d’investimenti da $12.9 milioni con alcuni investitori di profilo piuttosto alto. La compagnia ha infatti sviluppato una tecnologia additiva definita Joule Printing più a buon prezzo e semplice da usare rispetto agli attuali processi AM a metallo. Questa funziona con qualsiasi metallo sotto forma di cavo e sfrutta un processo radicalmente semplice ed estremamente rapido. L’effetto Joule costituisce la modalità più efficace per convertire l’energia elettrica in calore: dal momento che il cavo di metallo fonde dall’interno, non c’è bisogno di attendere che il calore si sposti. La fusione avviene all’istante ed esattamente dove si desidera che avvenga. Questo significa poter stampare un quantitativo di 5‑10kg/l’ora con un dispendio energetico molto basso (<1 kWh per kg). Il Joule Printing offre inoltre un controllo preciso a circuito chiuso della fusione a livello voxel. Dal momento che il cavo di metallo viene trattenuto da un sistema di traslazione di precisione, sappiamo esattamente dove si deposita il materiale fuso. A differenza del sistema a deposizione di energia diretta, non c’è alcun gocciolamento o schizzo.

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L’atteso sistema desktop di Digital Alloys per la prototipazione a metallo.

Ad immergersi nel mondo della produzione additiva composita c’è anche la start-up Fortify, anch’essa con sede a Boston e fondata da Randall Erb e Joshua Martin della Northeastern University al fine di ottimizzare la micro struttura dei materiali compositi e per facilitarne la produzione. Grazie alla loro ricerca, hanno inventato un processo di 3D printing magnetico denominato Fluxprint. Si tratta di un processo che crea compositi ottimizzati, combinando la stampa 3D magnetica e con il digital light processing (DLP) per produrre parti in compositi dalle proprietà meccaniche ideali. Dal momento ce una parte è realizzata tramite manifattura additiva, le fibre si allineano magneticatamente, voxel per voxel, per ottimizzare la microstruttura. I componenti ad alte prestazioni vengono creati in maniera sensibilmente più veloce e ad un quarto dei costi rispetto alla manifattura tradizionale.

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Una parte in composito realizzata con la tecnologia fluxprint di Fortify per il 3D printing magnetico.

La mappa completa delle aziende di Boston impegnate nel campo della stampa 3D comprende anche il partner esclusivo di EnvisionTEC, Viridis3D, con sede a Woburn. Questa compagnia ha presentato un approccio molto pratico al 3D printing di stampi industriali di grandi dimensioni per fonderie, usando un braccio robotico.

E non finisce qui: anche Conformis, uno dei principali fornitori di protesi in metallo parziali e totali che impiega tecnologie di 3D printing ha sede nella vicina Bedford. Grazie alla stampa 3D, Conformis ha potenziato le sue opzioni di costumizzazione e ha recentemente supervisionato il primo intervento di protesi totale all’anca in 3D effettuato presso il JFK Medical Center in Florida durante il quale sono stati impiegati i suoi più innovativi prodotti.

Articolo orginale: Davide Sher             –              Traduzione a cura di: Martina Pelagallo

Autore Martina Pelagallo

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