Nuovi ecosistemi in produzione

La stampante HP Multi Jet Fusion 3D.

Una tecnologia che scalza i classici schemi della progettazione e della produzione può convivere con le lavorazioni tradizionali?

Il focus è capire e integrare una tecnologia innovativa come quella additiva all’interno degli ambienti produttivi industriali, e come sia possibile calarla all’interno di un percorso di digitalizzazione dell’intera catena del valore.

Di fatto l’additive manufacturing scalza i classici schemi sia della progettazione che della produzione, lanciando nuove sfide, che partono da forme e materiali, fino ad arrivare all’uomo, l’uomo che progetta, che pensa… E’ un uomo che pensa nuovi materiali, che gestisce un impianto, ma anche una commessa additive; è un uomo che crede nell’ormai celebre think additive, ma con un significato diverso, molto più ampio, che coinvolge tutte le figure professionali coinvolte, partendo dai manager che dovranno gestire un business plan integrato, in modo che la scelta tecnologica sia di successo. Un approccio culturale, dunque, che tiene conto del grande salto fatto dalla fabbricazione additiva, che è passata, nel giro di pochi anni, dall’essere considerata dallo status pionieristico a quello di tecnologia innovativa, con ampie possibilità di ulteriore sviluppo. Oggi l’attenzione è incentrata sia sulle potenzialità della tecnologia che sull’integrazione nell’architettura aziendale, dove le lavorazioni tradizionali hanno un ruolo consolidato.

Proprio partendo da queste considerazioni HP ha recentemente promosso un incontro, presso la sede Ucimu, su come integrare al meglio le macchine utensili e la stampa 3D.

E’ un dato di fatto che la stampa 3D sia “esplosa“, sebbene solo qualche anno fa fosse conosciuta a pochi e prevalentemente per la prototipazione. E’ fondamentale che debba esserci un accesso alla tecnologia a bassi costi, anche perché l’additive manufacturing, oltre a rientrare nella trasformazione digitale, ne rappresenta un pilastro, e questa è la linea che sta guidando le scelte di HP. Non si può prescinedere dal rispetto delle economie di scala e produttività richieste dal mercato, ma questo, ancora una volta, comporta affrontare sia un discorso tecnologico che culturale. HP si è occupata della tecnologia, ponendosi come obiettivo il superamento di quei gap tecnologici ostacolo all’abbassamento dei costi di produzione e all’aumento della produttività, senza però escludere il contributo culturale, come è dimostrato dagli eventi promossi.

Supply chain: un concetto che si evolve

Quale impatto ha la tecnologia additiva sulla supply chain e cosa cambia a livello operazionale quando si va verso la digitalizzazione dei processi? Questo rappresenta il passo fondamentale per capire la piena potenzialità della tecnologia nel contesto attuale.

Il punto di partenza è l’analisi di cosa stia oggi accadendo nel mondo industriale, caratterizzato da un passaggio netto dalla rappresentazione dell’azienda secondo il concetto di supply chian, che si rifà al concatenamento di anelli, come invocato dal termine, ad un nuovo modello la digital supply network. Il mondo industriale sta quindi trovando un nuovo modo di lavorare non più caratterizzato dal collegamento dei vari anelli, bensì dallo skip di anelli. In questo processo evolutivo un ruolo primario spetta al digital core dato che progettare e produrre sfruttando le opportunità offerte dalla tecnologia additiva è uno degli elementi abilitanti dei modelli che “cortocircuitano” gli storici anelli.

E’ evidente che quando si modificano (o costruiscono) nuovi modelli d’azienda, non è sufficiente rivedere le tecnologie di produzione, ma occorre rivisitare l’organizzazione e i processi: tutto ciò può portare ad un cambiamento anche radicale dell’architettura d’azienda perché possono cambiare anche i prodotti e i servizi. Infatti l’introduzione dell’additive, o di tecnologie innovative in genere, aiuta a fare in maniera diversa ciò che già si stava facendo ma, quello a cui si sta assistendo, è che l’approccio diverso porti a far leva sullo sviluppo di nuovi prodotti, che sfruttano le opportunità offerte da tecnologie differenti dalle tradizionali.

Di passaggio in passaggio, si arriva alla modifica dell’architettura dei valori, che non riguarda più solo le macchine, la struttura e il classico rapporto costi-benefici, ma la consapevolezza che si sta intraprendendo un nuovo cammino, potenzialmente ricco di opportunità. Se a parole può sembrare semplice, di fatto si tratta di un tema molto delicato, che va a coinvolgere pesantemente le certezze culturali acquisite.

Un tema dominante riguarda il come “incastrare” le nuove tecnologie in azienda in modo da migliorare l’operatività, riducendo il lead time: per fare un esempio, è evidente come l’introduzione di un sistema additive in grado di produrre un componente nell’ordine delle ore, all’interno di un impianto che fabbrica lo stesso componente nell’ordine settimane, non risolve alcun problema operativo. Allora sorge spontaneo un dubbio: se non vengono adottate nuove tecnologie, è perché non sono pronte loro o perché non lo è l’azienda? Occorre quindi un ripensamento, tenendo sempre presente che non è la tecnologia che fa evolvere l’azienda, ma è l’intelligenza umana capisce come collocarla.

Le potenzialità vanno sfruttate

La tecnologia additiva, fino a poco tempo fa, coinvolgeva un numero limitato di pezzi prodotti. Oggi, parlare di migliaia di pezzi è fattibile, aprendo le porte ad un nuovo modo sia di progettare che di produrre che, se da un lato si libera dei vincoli imposti dalla tecnologia produttiva, dall’altro riesce a coniugare in maniera ottimale le potenzialità offerte dai tradizionali sistemi produttivi con quelli innovativi offerti dalla stampa 3D.

Se HP, con la stampante 3D Multi Jet Fusion, offre a tutti gli effetti una “stampante da produzione“, che ha uno dei sui punti di forza nell’elevata qualità della risoluzione, che permette di “costruire” qualsiasi oggetto, con una velocità di esecuzione molto elevata, con la possibilità di gestire materiali polimerici diversi, sfruttando le proprietà di intrinseche di ognuno di essi, quali durezza, flessibilità, resistenza e leggerezza, cosa dire della progettazione dei manufatti? Chi si avvicina alla stampa 3D ha bisogno di essere convinto e capire perché dovrebbe cambiare strategia di produzione, ma una volta che si è capito, il perché va anche digerito! A questo punto, se la strategia cambia, allora anche il pezzo può esser pensato in maniera diversa, e si torna al discorso culturale: tecnologia e architettura dei processi. E quindi progettazione. Cercare di produrre un manufatto studiato e concepito per essere realizzato con tecnologie tradizionali ha sicuramente poco senso e può anche essere controproducente. Progettare seguendo schemi innovativi può portare a risultati entusiasmanti.

Oggi il generative design sta iniziando a diffondersi e ad acquistare consensi: esce dagli schemi della progettazione classica, dove possono essere esplorate un numero limitato di variabili, causa la difficoltà intrinseca all’utilizzo del CAD, perlopiù assimilabile ad un tecnigrafo elettronico, per quanto tridimensionale.

Il concetto di generative design sfrutta l’intelligenza artificiale e la possibilità di avere potenza di calcolo praticamente illimitata grazie al cloud computing per arrivare ad esplorare un ampio spettro di soluzioni progettuali possibili. Questo porta ad un approccio progettuale completamente nuovo, in grado di tener conto anche di materiali diversi: perché? Perché il progettista inserisce dei vincoli che vengono poi utilizzati come input per creare come output delle soluzioni progettuali. I vincoli possono essere di tipo geometrico, di ingombro, ma anche di materiale, peso, sollecitazioni e costi. A questo punto non viene generato un solo output, ma diverse soluzioni possibili, valutate fra tutte le possibili in funzione dell’analisi di performance, con i relativi criteri produttivi. Spetta poi al progettista valutare le migliori soluzioni per procedere ad una eventuale prototipazione, sfruttando la tecnologia additiva e sistemi tradizionali, per arrivare alla decisione finale. E’ chiaro come ciò stravolga il paradigma di progettazione ma i vantaggi possono essere notevoli dato che grazie al generative design vengono prodotte reali opzioni specifiche in linea con i singoli obiettivi imposti dal designer, sfruttando non le capacità di calcolo del computer in loco, ma quelle del cluod computing. Non si parla più di perfezionamento di una singola soluzione progettuale o dell’ottimizzazione topologica geometrica, ma della valutazione di più soluzioni possibili, con la possibilità di realizzare geometrie innovative, forse insolite.

La stampa 3D può certamente trarre vantaggio da questo approccio innovativo alla progettazione, dato che rende possibile ricreare e produrre geometrie estremamente complesse impossibili da generare con altre metodologie.

Va comunque sempre tenuto presente che difficilmente una sola tecnologia, per quanto innovativa, è in grado di rispondere ad ogni esigenza d’officina. E’ praticamente ormai superata l’idea che l’additive manufacturing possa soppiantare le tecnologie sottrattive: in parte potrà essere vero, ma più facilmente si andrà verso una produzione ibrida che prevede stampa 3D affiancata dall’uso del CNC, entrambe laddove si ha un vantaggio reale.

di Daniela Tommasi

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