Le parti interessate del settore (e un bot) prevedono le principali tendenze AM nel 2023

Fare previsioni sul futuro di AM non è eccessivamente difficile. L’industria crescerà. Crescerà perché non può essere altrimenti. È ancora troppo giovane, troppo piccola, troppo veloce e il suo potenziale troppo grande per non crescere. Capire esattamente quali parti dell’industria AM cresceranno e quali saranno le tendenze chiave AM nel 2023 è un po’ più difficile. Proprio come un medico che può esprimere solo un’opinione connessa alla propria area di competenza su una particolare condizione, ogni stakeholder del settore identifica diversi segmenti come quelli con il potenziale maggiore. Le grandi aziende devono guardare alle macro tendenze. Le startup AM tendono a guardare alle dinamiche globali in rapida evoluzione. I fornitori di servizi AM guardano all’adozione e all’automazione, mentre i fornitori di software guardano ai flussi di lavoro e alla sicurezza dei dati. Abbiamo ascoltato i principali attori del settore selezionati per evidenziare alcune tendenze chiave che dovremmo aspettarci nel prossimo anno. Per aggiungere un nuovo elemento abbiamo anche confrontato le loro previsioni con quelle fatte dal chatbot ChatGPT AI. Proprio come diceva il chatbot all’inizio della nostra chiacchierata, tutte le previsioni devono essere basate su un’analisi delle tendenze attuali e in corso.

Secondo François Minec, Global Head, Polymers 3D Printing presso HP, la stampa 3D si è dimostrata un metodo di produzione affidabile, stabile ed entusiasmante di fronte a molte sfide globali durante il 2022. Altre tendenze chiave identificate includono un’accelerazione su argomenti che emersi negli ultimi anni, tra cui la maggiore attenzione alla sostenibilità, alla resilienza della catena di fornitura e all’automazione. Secondo Ryan Martin, CEO di Fathom Digital Manufacturing, i viaggi commerciali torneranno ai livelli pre-pandemici, mentre il CEO di Materialise Wilfried Vancraen ha sottolineato che le riduzioni dei prezzi insieme a una maggiore automazione e sicurezza saranno la chiave per abbattere le barriere che sono ancora associate all’adozione della tecnologia AM come parte di un processo di produzione industriale.

Personalizzazione, riduzione dei costi e aumento dell’automazione

Mr. Minec’ si concentra sulla maggiore adozione di AM per la personalizzazione tra i segmenti di consumatori. La crescita dell’uso di AM per la produzione di massa effettiva in settori come occhiali, abbigliamento sportivo e calzature (anche tessili) è una tendenza su cui molte aziende AM stanno scommettendo, in particolare alcuni produttori di hardware. “Nel 2023, la tecnologia guadagnerà terreno in tutti i settori chiave sulla scia della crescente domanda di beni personalizzati nei mercati competitivi di oggi – afferma Minec – offrendo prodotti ed esperienze entusiasmanti e iper-personalizzati sarà il punto di riferimento per la concorrenza, creando opportunità per ancora più brand di esplorare nuovi metodi di produzione con la stampa 3D”.

L’adozione dell’AM per i prodotti di consumo è indissolubilmente connessa alla capacità di aumentare l’automazione del flusso di lavoro riducendo al contempo il costo complessivo della stampa 3D. La storia della stampa 3D è una storia di valore aggiunto. La stampa 3D consente ottimizzazioni del design che forniscono vantaggi in termini di prestazioni, risparmio di peso, tempo e catena di fornitura impossibili da ottenere con i metodi di produzione tradizionali.

Wilfried Vancraen di Materialise sottolinea che “diversi fattori determinano il costo delle parti di stampa 3D, inclusi i materiali richiesti, il tempo di produzione per parte e il tipo di stampante. [Un modo] per farlo è lavorare in modo più efficiente per aumentare la capacità produttiva. Il software gioca un ruolo importante in questo, consentendo di ottimizzare la build. Possiamo anche mettere a punto il processo di stampa per renderlo più efficiente e ripetibile. La stampa 3D continua a trasformare l’industria  mentre le aziende si rivolgono sempre più a questa tecnologia per la produzione su larga scala. Ma per accelerare questa adozione, il nostro settore dovrà compiere ulteriori sforzi per ridurre il costo della stampa 3D nel 2023”.

La stampa 3D è una tecnologia di produzione digitale, ma richiede ancora una notevole quantità di intervento umano. E questi lavoratori qualificati sono sempre più difficili da trovare. Un recente sondaggio citato da Materialise ha indicato che il reclutamento di una forza lavoro con le competenze necessarie è la sfida principale per le aziende che stanno già utilizzando o prendendo in considerazione la stampa 3D.

Con la stampa 3D, i produttori che intendono aumentare la produzione di una parte stampata in 3D a migliaia o milioni devono ottimizzare e perfezionare il loro processo di stampa unico per renderlo efficiente, affidabile e ripetibile su più siti di produzione”, afferma Vancraen aggiungendo che “un processo di produzione intelligente garantisce che tutti i componenti stampati in 3D abbiano la stessa qualità, indipendentemente da dove vengono prodotti. La creazione di un tale processo è complessa e richiede tempo – afferma – ma consente alle aziende di superare la concorrenza. Vancraen prosegue inoltre prevedendo che “l’integrità dei dati diventerà la priorità per le aziende che abbracciano la produzione digitale oltre alla sicurezza dei dati”.

Nonostante le numerose sfide, Minec sostiene che i vantaggi della personalizzazione di massa e la capacità unica di AM di fornire beni personalizzati di massa saranno un fattore trainante dell’adozione di AM. “La personalizzazione di massa si è dimostrata difficile con metodi di produzione più tradizionali, ma con la stampa 3D è flessibile, conveniente e veloce”, afferma Minec. “Dalle calzature ai plantari fino alle attrezzature sportive come scarpette da arrampicata, mazze da golf o occhiali da sci. Indipendentemente dal settore specifico, le aziende che abbracciano l’esigenza della personalizzazione di massa saranno in grado di guidare la creatività e l’innovazione lungo l’intero percorso del cliente, lasciando i clienti sorpresi e desiderando di più”.

Allo stesso tempo, aumentare la produzione di stampa 3D industriale a migliaia o milioni richiede un processo di stampa ripetibile e coerente. Queste due sfide aumentano la necessità di automazione.

Negli ultimi anni, il software ha consentito l’automazione di varie fasi del processo di stampa 3D: dalla preparazione e correzione dei file alla generazione di strutture di supporto, all’ottimizzazione dell’impilamento degli oggetti in una costruzione o persino alla post-elaborazione. Ma questi sono tutti processi individuali.

Nella stampa 3D, questi diversi processi si susseguono, unendosi per creare un processo di produzione digitale completo. La promessa della stampa 3D industriale su larga scala ci impone di automatizzare ogni processo ma anche il flusso tra di essi. Materialise si riferisce a questo concetto, che 3dpbm sottolinea anche nelle sue pubblicazioni da diversi anni, come automazione del flusso di lavoro.

La capacità di soddisfare questa esigenza sta crescendo, grazie alla creazione di piattaforme software che consentono ai produttori di definire il proprio processo di stampa 3D unico. Diverse aziende ora offrono queste soluzioni ai clienti, consentendo loro di automatizzare non solo i singoli processi di stampa 3D, ma l’intero flusso di lavoro di stampa 3D, dall’acquisizione degli ordini alla consegna e tutto il resto.

Crescita di Metal AM nei segmenti di adozione industriale

Mentre i prodotti di consumo saranno sicuramente un’area di interesse chiave per la stampa 3D principalmente polimerica (ma anche un driver per una stampa 3D in metallo più veloce e più economica), aree come l’aerospaziale, l’automotive e i dispositivi medici sono un fattore chiave per l’adozione della stampa 3D in metallo. Infatti, alla domanda su quali sarebbero state le principali tendenze di stampa 3D più rilevanti per il 2023, la prima menzionata da ChatGPT è l’avanzamento della tecnologia di stampa 3D in metallo.

“Una tendenza che ha guadagnato un’attenzione significativa negli ultimi anni è il crescente utilizzo della stampa 3D in metallo”, afferma, spiegando che “la stampa 3D in metallo comporta l’utilizzo di una stampante 3D per creare oggetti da polveri metalliche o inchiostri a base di metallo”. Il bot concorda inoltre sul fatto che “questa tecnologia ha il potenziale per rivoluzionare l’industria manifatturiera consentendo la produzione di parti metalliche complesse con scarti minimi e basso costo”.

Il bot prosegue fornendo una panoramica generale, anche se accurata, dei principali segmenti di adozione per AM. “Oltre agli sviluppi tecnologici – sostiene – c’è stata anche una tendenza verso una maggiore adozione della stampa 3D in una varietà di settori. Le aziende dei settori aerospaziale, automobilistico e sanitario hanno esplorato l’uso della stampa 3D per produrre parti leggere, protesi personalizzate e persino interi velivoli. C’è stata anche una tendenza verso l’uso della stampa 3D nella produzione di prodotti personalizzati, come gioielli e abbigliamento personalizzati.

Entrando più nello specifico di cosa significhi, il CEO di Fathom Ryan Martin sottolinea che lo sviluppo di nuove generazioni di veicoli elettrici sta guidando l’uso della produzione digitale nel segmento automobilistico. “Tesla è ancora il leader, ma Ford, GM e altri produttori di veicoli elettrici in fase iniziale come Rivian e Lucid stanno tutti facendo progressi significativi in ​​questo mercato ancora in fase iniziale”, osserva. “Quasi tutte le case automobilistiche ora hanno una strategia per i veicoli elettrici e stanno cercando di accelerare la produzione e portare i loro prodotti sul mercato per catturare la crescente domanda. Cerchiamo di abbracciare i processi di produzione digitale dell’Industria 4.0 per promuovere processi di produzione avanzati, più efficaci ed efficienti”.

Ryan Martin è anche ottimista riguardo al segmento aerospaziale, affermando che “la domanda di nuovi aerei Boeing e Airbus continuerà ad aumentare poiché molte delle principali compagnie aeree rinviano gli aggiornamenti della flotta di aeromobili negli ultimi due anni”. Sottolinea inoltre che “c’è un numero enorme di additivi o componenti stampati in 3D che entrano non solo nei motori a reazione ma anche negli interni degli aerei. Le aziende aerospaziali sono le prime ad adottare e continueranno a fare affidamento sulla produzione additiva per supportare l’aumento della domanda e l’innovazione necessarie per supportare i propri clienti.

Affinché ciò accada, il signor Vancraen afferma che è necessario utilizzare strumenti per migliorare la qualità riducendo al contempo il costo delle parti AM. “La qualità ha un costo, afferma, aggiungendo che quando si guarda alla produzione certificata nel settore medico o aeronautico, ad esempio, vediamo che fino al 70% del costo di produzione è nel controllo di qualità”.

Sia Fathom che Materialise continuano a vedere un potenziale molto elevato nelle applicazioni del settore medico. “Il potenziale è reale. Anche nel settore medico altamente regolamentato e certificato, gli ospedali si rivolgono sempre più alla stampa 3D per produrre modelli medici e impianti personalizzati presso il punto di cura, più vicino al paziente: l’equivalente medico di un modello di produzione industriale decentralizzato”, afferma Vancraen sottolineando che, proprio come nel settore dei prodotti di consumo, “è necessaria l’automazione del flusso di lavoro per affrontare il drammatico aumento delle soluzioni stampate in 3D personalizzate”.

La sostenibilità è qui per restare

Un altro trend su cui concordano tutti gli intervistati, ChatGPT compreso, è quello che non deve più essere considerato un trend quanto una necessità, ovvero l’importanza data alla sostenibilità. I sondaggi HP hanno rilevato che i consumatori hanno modificato i loro comportamenti di acquisto durante la pandemia per essere più attenti al clima, e ora tocca alle aziende fare lo stesso. Questo va oltre la definizione degli obiettivi e la segnalazione della virtù, ma in realtà ci si impegna e si ottengono risultati. La produzione additiva è vista come una tecnologia pionieristica in questo senso, poiché è più sostenibile rispetto ai metodi tradizionali di produzione e promuove la riduzione dei rifiuti, delle emissioni di carbonio, il riciclaggio e il riutilizzo, solo per citarne alcuni. Prendiamo ad esempio l’industria degli imballaggi,

“Prevediamo che nel prossimo anno – afferma Minec – con la crescente importanza della sostenibilità e dell’azione per il clima, nonché la consapevolezza pubblica di questi problemi, più aziende cercheranno di implementare pratiche e soluzioni più sostenibili basate sulla tecnologia di stampa 3D e sull’economia circolare permette di. Il 2023 è la tempesta perfetta per l’adozione della stampa 3D e prevediamo che il settore continuerà a crescere, poiché le aziende si libereranno dalle catene di approvvigionamento tradizionali e sconvolgeranno le industrie con applicazioni rivoluzionarie”.

Il CEO di Seurat James DeMuth, che, tra le altre cose, ha lavorato presso la struttura NIF che ha recentemente annunciato un importante passo avanti nella generazione di energia tramite fusione nucleare (che è l’unica possibile soluzione a lungo termine alla sfida dell’energia sostenibile), sostiene che la produzione può e dovrebbe essere parte di una strategia di decarbonizzazione. “Mentre gli Stati Uniti cercano di costruire le proprie catene di approvvigionamento resilienti – afferma – c’è una rara opportunità per una situazione vantaggiosa per tutti: guadagni economici e ambientali allo stesso tempo. La possibilità per la produzione di apportare miglioramenti ambientali è ampia; l’EPA ha riferito nel 2018 che l’industria rappresentava il 22% di tutte le emissioni di gas serra degli Stati Uniti. Man mano che l’energia rinnovabile continua a diventare più competitiva in termini di costi, i processi di produzione che utilizzano energia pulita, come la produzione additiva, che funziona con l’elettricità, prospereranno”.

“Oltre a ridurre il nostro impatto ambientale, la produzione ecologica offre alle aziende un vantaggio competitivo”, continua DeMuth. “Con l’entrata in vigore, nel 2023, degli standard di rendicontazione climatica ESG, i produttori dovranno valutare attentamente i loro materiali, fornitori e processi e compiere uno spostamento verso scelte più sostenibili per ogni fase della produzione. 6K e IperionX sono esempi di quelli che innovano aumentando i nuovi processi di produzione con sede negli Stati Uniti”.

“Il desiderio di decarbonizzazione in tutto il settore è forte, ma manca l’implementazione. Un recente sondaggio globale ha rilevato che l’85% delle organizzazioni è preoccupato per la riduzione delle proprie emissioni di gas serra, ma solo l’11% ha ridotto le proprie emissioni in linea con le proprie ambizioni negli ultimi cinque anni. Il passaggio a metodi di produzione più puliti, compresa la transizione dalla fusione alla produzione additiva alimentata da fonti rinnovabili, è un chiaro percorso verso riduzioni considerevoli delle emissioni”, conclude DeMuth.

ChatGPT riassume queste opinioni concentrandosi sul crescente utilizzo di materiali sostenibili in AM, insieme al processo. “Un altro trend emerso negli ultimi anni – affermano i chatbot – è il crescente utilizzo di materiali sostenibili nella stampa 3D. C’è stata una spinta per sviluppare materiali biodegradabili e riciclati da utilizzare nella stampa 3D, nonché per ridurre l’impatto ambientale del processo di stampa 3D stesso”.

Filiere imprevedibili

L’ultimo argomento emerso sono le continue sfide poste dall’imprevedibilità delle catene di approvvigionamento che guidano la continua necessità di reshoring e produzione distribuita. “Con le interruzioni della catena di approvvigionamento che dovrebbero portare nel 2023 (e oltre), la capacità di superare queste interruzioni prima e mentre si verificano sarà un vantaggio competitivo vitale”, sostiene DeMuth. “La localizzazione della produzione vicino ai clienti ridurrà i costi economici e ambientali. Attualmente, il costo per spedire un container da 40 piedi dall’Asia alla costa occidentale degli Stati Uniti è 5 volte superiore rispetto ai livelli pre-pandemia. Le politiche imprevedibili e le pressioni inflazionistiche avranno un impatto minore sulle aziende che collocano strategicamente la produzione di componenti chiave negli Stati Uniti e vicino agli impianti di assemblaggio”.

“La creazione di una tecnologia che consenta di produrre localmente alternative ad alta precisione, a costi competitivi e scalabili elimina anche gli incentivi per la produzione offshore. La produzione localizzata crea resilienza e ridondanza come offerta aziendale”, continua DeMuth.

Questo tipo di approccio distribuito alla produzione non è solo una tendenza basata negli Stati Uniti. Materialise, che è un’azienda europea, sostiene anche che è importante che la produzione diventi più distribuita per affrontare le interruzioni della catena di approvvigionamento. E che ora può succedere. “Tradizionalmente, la produzione è sempre stata incentrata su un’unica sede, di solito una fabbrica all’estero, afferma Vancraen. Negli ultimi anni, la crisi del coronavirus ha paralizzato le fabbriche e interrotto le catene di approvvigionamento. Le tensioni geopolitiche sono aumentate insieme alle crescenti preoccupazioni ambientali. Tutto ciò ha portato le aziende manifatturiere a ripensare questo modello di produzione centralizzata.

“Con tecnologie digitali intelligenti come la stampa 3D, i produttori possono passare a operare attraverso più siti di produzione su scala ridotta che si trovano più vicini ai loro clienti, continua Vancraen. “Tuttavia, molte delle recenti storie di successo della produzione distribuita derivano da una rapida riflessione di fronte a un’esigenza a breve termine, come rivolgersi a linee di stampa 3D locali esistenti per produrre forniture mediche di emergenza durante la crisi del Coronavirus. La stampa 3D è stata utilizzata in modo reattivo, una sostituzione temporanea.

“Queste soluzioni, tuttavia, hanno innescato nuove conversazioni sul futuro della produzione. Possiamo vedere che molte aziende sono pronte ad adottare un approccio più strategico. Dovranno considerare attentamente quali applicazioni forniscono il maggior valore in termini di efficienza della catena di fornitura o sostenibilità ambientale. Ciò richiede un cambiamento di mentalità: uno spostamento dalle soluzioni a breve termine e l’utilizzo di 3DP per la produzione sostenibile di parti certificate per l’uso finale”, conclude Vancraen.

CNH, azienda di macchine agricole, ne è un esempio ideale. Luigi Neirynck, Plant Director di CNH Industrial Zedelgem, ha spiegato che durante la pandemia, CNH si è affidata alla stampa 3D per produrre una parte vitale che non poteva procurarsi a causa delle restrizioni di spedizione legate al Covid. Ora, l’azienda sta esaminando in modo più strategico il modo in cui la stampa 3D può aiutare a gestire le sue catene di approvvigionamento in modo più efficiente in termini di costi.

Alla fine, la produzione distribuita intelligente, abilitata dalla stampa 3D e se eseguita in modo strategico, può essere una strategia di successo a sé stante, piuttosto che una risposta ad hoc ai problemi con le catene di approvvigionamento globali.