Stampa 3D: a che punto siamo

Il mercato della stampa 3D si conferma essere tra i più floridi a livello mondiale, con percentuali di crescita a due cifre sia per quanto riguarda i sistemi industriali sia per quelli consumer.  Sembrava all’inizio essere soltanto un interesse mediatico, fatto di titoloni di giornale che parlavano di case, cuori e gioielli realizzati con stampanti in 3D. E se fosse stato così, l’attenzione dei media si sarebbe ben presto spenta senza grandi ripercussioni in ambito imprenditoriale se non qualche delusione nello scoprire che gli organi umani o i palazzi fabbricati in 3D sono attualmente una chimera. E invece, sotto questa clamorosa e a volte fallace punta di iceberg, ci sono tecnologie, macchine, uomini e imprese per cui la stampa 3D è uno degli attrezzi usati da anni in produzione. In un primo tempo soprattutto per la prototipazione rapida. Oggi, grazie anche alla cassa di risonanza dei media che ha portato i grandi produttori di sistemi a sviluppare nuove tecnologie e nuovi materiali, la stampa 3D sta entrando a buon diritto anche nella produzione rapida. Non sarà certo, come ha scritto qualcuno, la rivoluzione industriale 2.0, 3.0 o 4.0. Sarà piuttosto un nuovo modo di produttore che affiancherà, in certi casi, quello consolidato.  Ma solo in certi casi e in determinate condizioni, e quello dei mattoncini Lego è un esempio da manuale. Un paio d’anni fa Wired aveva titolato “Così Lego stamperà in 3D tutti i suoi giocattoli” un pezzo online. Sbagliando naturalmente, perché una società che fa 60 miliardi di pezzi all’anno non si sognerebbe mai di fabbricarli con una stampante 3D. Li fa con le centinaia di presse a iniezione sparse per i suoi stabilimenti e continuerà a farli in questo modo. La stampa 3D potrebbe essere invece adatta per fabbricare in maniera artigianale un singolo mattoncino mancante per una complessa costruzione, ad esempio. Costerà venti volte di più rispetto a quello industriale, fatto sempre in ABS, ma meno di un’intera scatola.  La stampa 3D, o meglio la manifattura additiva, a livello industriale, sarà sempre più utile per realizzare stampi per la successiva stampa a iniezione, per creare prototipi funzionali, pezzi unici in materiali che hanno le stesse caratteristiche dei pezzi lavorati con tecniche tradizionali, come le leghe di titanio e alluminio ad esempio. In linea generale la stampa 3D va impiegata senza esitazioni quando consente di ottenere oggetti con caratteristiche uguali e superiori a quelli ottenibili con procedimenti tradizionali, con tempi e costi inferiori. È il caso di piccole produzioni di componenti per il settore aerospaziale, che non origina volumi sufficienti per ammortizzare il costo degli stampi necessari a produrli con le tecniche tradizionali, visto che uno stampo costa qualche decina di migliaia di euro e ci vogliono settimane per costruirlo. Il ricorso alla stampa è fondamentale quando bisogna costruire oggetti complessi, con cavità, curve e canali che non sono ottenibili con trapani e frese se non costruendo più parti dell’oggetto per poi assemblarle. Non a caso è molto usata nel racing, dove tra l’altro permette di ottenere pezzi più leggeri. Stampare in 3D è utile anche quando, nonostante il costo del singolo pezzo possa essere molto più elevato rispetto a quello ottenuto con i metodi tradizionali  riesca a far ottenere risparmi su altri fronti. È il caso ad esempio dei ricambistica: se un’azienda che produce macchine automatiche per fare il caffè si organizza in modo che i suoi riparatori abbiano una stampante 3D, potrà evitare di avere un costoso magazzino di prodotti che deve conservare per molti anni anche dopo l’uscita di produzione di un modello. Il ricambio sarà prodotto al momento. Senza variazioni di prezzo per l’utente finale, ma con un risparmio complessivo per l’azienda produttrice. Nello stesso modo una fabbrica può servirsi della stampa 3D nel caso dovessero terminare improvvisamente pezzi da assemblare in linea di montaggio. Costeranno di più quelli fatti in 3D, ma la produzione non si ferma. In questo caso manifattura additiva vuol dire flessibilità e velocità.

I dati di mercato

Sono molte quindi le ragioni per cui la stampa 3D cresce. E sono molte anche le società di ricerca che stanno analizzando il comparto, tra le quali citiamo Wohlers Associates, Canalys, Gartner Group, Pricewaterhouse Coopers  e IDC. Previsioni e dati sono diversi da rapporto a rapporto, a causa essenzialmente dell’impetuosa crescita del comparto negli ultimi anni. Tutte le indagini sono comunque concordi nel ritenere la stampa additiva un settore che non accenna a rallentamenti nella crescita. Per rendersene conto basta dare un’occhiata ai dati forniti dalle società di analisi che hanno rilasciato i più recenti rapporti. Secondo l’ultima edizione del Wohlers Report 2015: 3D printing ad Additive Manufacturing State of the industry, rapporto ormai storico che la società di analisi Wohlers Associates rilascia ormai dal 1996, il mercato mondiale della stampa additiva l’anno scorso valeva 4,1 miliardi di dollari e nel supererà i 21 miliardi di dollari nel 2020. Per Canalys invece lo stesso mercato aveva un valore di 3,3 miliardi di dollari lo scorso anno e supererà abbondantemente i 20 miliardi di dollari nel 2019.

Crescita generalizzata

Una crescita generalizzata, quindi. Trasversale a tutte le tecnologie di stampa 3D e a tutti i settori applicativi, dalla produzione additiva di componenti aeronautici in leghe di titanio sino alla realizzazione di inserti per stampi che non potrebbero essere realizzati efficacemente con tecnologie sottrattive. Crescono con cifre vertiginose le tecnologie basate sulla fusione di filamenti di materiali plastici come il PLA e l’ABS, in seguito alla proliferazione di modelli consumer che costano in certi casi poche centinaia di euro e che sono adatti a hobbisti e poco utili in ambito industriale. Sta crescendo notevolmente, anche se a cifre più soffici, il comparto della stampa 3D industriale. Con le tecnologie attualmente disponibili, come la fusione dei metalli tramite raggi laser (DMLS) o fasci di elettroni (EBM), la sinterizzazione laser di polveri di materie plastiche (SLS) o la stereolitografia, si va tranquillamente oltre la prototipazione rapida, che è stato il primo consolidato impiego della stampa additiva. E si entra a buon diritto in quella che è definita come produzione rapida (rapid manufacturing) di oggetti che per caratteristiche tecniche ed estetiche sono identici a quelli delle produzioni di serie effettuate con tecnologie tradizionali. Per fare solo un esempio, nello stabilimento di Cameri di Avio Aero stanno producendo le pale delle turbine dei motori che equipaggeranno i nuovi Boeing. In questo settore sta crescendo la vendita di stampanti stereolitografiche, principalmente grazie al fatto che sono arrivati sul mercato modelli dal costo contenuto (tra i quali citiamo a titolo di esempio la stampante Ember di Autodesk che viene venduta a 6000 dollari), come stanno aumentando le vendite delle stampanti per metalli. Secondo Scott Dunham, Senior Analyst della società di ricerca specializzata in manifattura additiva e stampa 3D SmarTech Markets Publishing , la vendita di modelli basati sulla fusione di metalli crescerà di 89 punti percentuali nel 2015 rispetto allo scorso anno. Nel 2023 questo settore avrà un valore di 1,3 miliardi di euro, con impieghi della manifattura additiva basata su polveri di metalli soprattutto nei settori aerospaziale, automobilistico e medicale. Un buon risultato, anche se oggi la stampa 3D di metalli rappresenta solo il 16,9% della manifattura additiva (il restante riguarda le materie plastiche, esclusi i sistemi di stampa a basso costo) e nel 2023 rappresenterà il 24%.

Grandi e piccoli in gioco

Il settore delle stampanti 3D si fa sempre più affollato. Dal lato dei produttori, accanto a player consolidati come Stratasys e 3D Systems, che della manifattura additiva hanno fatto il loro business da anni, assistiamo alla nascita di decine di altre società che propongono i loro sistemi al mercato. Alcune piccolissime, che puntano sul perfezionamento di brevetti scaduti o sull’abbattimento dei prezzi dei nuovi modelli. Altre grandi, grandissime, che nella stampa 3D vedono nuove opportunità per affiancare mercati in crescita ai loro consolidati interessi che accusano a volte fiacchezza. È il caso di HP, che ha annunciato per il prossimo anno una sua stampante 3D innovativa, della già citata Ember di Autodesk, della giapponese Mitsubishi che commercializza un sistema ibrido (Lumex Avance-25) della Matsuura in grado di unire la stampa additiva di metalli con sinterizzazione laser con quella sottrattiva di una fresa a controllo numerico. Seiko-Epson che ha annunciato stampanti 3D di produzione, mentre Canon entra in questo settore con un accordo di collaborazione stretto con 3D Systems, così come ha fatto Konica Minolta. Dal lato delle industrie, sulla stampa 3D usata per la produzione e non solo per la prototipazione rapida (già impiegata da anni) stanno investendo molto aziende manifatturiere del calibro di General Motor, Boeing, BMW.

Nel mondo degli stampisti

Il tasso di adozione della stampa 3D da parte degli stampisti è ancora basso; in parte hanno ragione, perché le tecnologie che potrebbero essere veramente utili per loro non sono quelle delle stampanti consumer da poche migliaia di euro, ma quelle delle stampanti industriali da centinaia di migliaia di euro. Sono investimenti importanti, che devono essere accompagnati anche da investimenti nelle professionalità capaci di sfruttare al meglio questi sistemi. C’è però un’altra via: ricorrere ai service esterni dotati di queste macchine.