3D Systems, azienda specializzata nelle soluzioni nel campo dell’additive manufacturing, illustra le sue previsioni legate alla produzione additiva per il 2024 e l’impatto che avrà in particolare nei settori semiconduttori, beni di consumo durevoli, aerospaziale e difesa.
Nel 2023 sono stati osservati progressi significativi nell’utilizzo della produzione additiva per promuovere l’innovazione in vari mercati. La tecnologia è stata trasformativa in diversi settori, ma nel 2024 i leader dell’azienda ritengono che l’additive manufacturing genererà un maggiore slancio in diversi settori come i semiconduttori, l’aerospaziale e i beni di consumo durevoli.
La produzione additiva continuerà ad alimentare l’innovazione nel settore industriale
L’integrazione della PA nelle applicazioni di produzione continuerà a dare un contributo importante per mitigare le interruzioni della catena di fornitura. Sempre più spesso i principali produttori dei vari settori si rendono conto che la PA consente loro di controllare la catena di fornitura, grazie alla possibilità di produrre localmente.
Ne consegue anche la diminuzione dei costi, poiché viene ridotto il numero di fornitori e viene eliminata la necessità di ricorrere a costosi servizi di logistica per movimentare i componenti da un luogo all’altro. Senza dimenticare l’impatto positivo sull’ambiente, ottenibile attraverso la potenziale riduzione dell’impronta di carbonio dei produttori.
1 – Migliori prestazioni nella produzione di semiconduttori
Reji Puthenveetil, EVP, Industrial Solutions di 3D Systems, riconosce che la produzione additiva sta già dimostrando la sua capacità di trasformare i flussi di lavoro di produzione per numerose applicazioni industriali. Nel 2024 la PA giocherà un ruolo sempre più importante nell’avanzamento della produzione di semiconduttori.
Le apparecchiature di litografia e di elaborazione dei wafer per semiconduttori richiedono un’innovazione costante per soddisfare i requisiti di precisione, velocità, affidabilità e produttività della produzione sempre più complessa dei microchip. Inoltre, persiste l’esigenza di migliorare la qualità, ridurre il costo totale di proprietà, abbreviare i tempi di immissione sul mercato e ridurre al minimo le interruzioni della catena di fornitura.
Secondo Puthenveetil, da oltre dieci anni la PA offre chiari vantaggi al settore dei beni strumentali per semiconduttori e negli ultimi anni ha registrato una notevole e rapida espansione. Pertanto, sebbene la produzione additiva non sia una novità per il settore, questa tecnologia sta vivendo un forte slancio e sarà destinata ad avere un grande impatto su due aspetti fondamentali:
- Riduzione dei tempi di sviluppo: la semplificazione della produzione e i cicli di pianificazione più brevi si tradurranno in una più rapida immissione di prodotti innovativi sul mercato. Probabilmente questo interesserà in modo particolare i produttori di articoli ad altissima densità, come le unità di memoria a stato solido di fascia alta, e di processori con prestazioni elevate. Ne trarrà beneficio anche la resa delle fonderie che, a sua volta, contribuirà a porre fine alle carenze.
- Miglioramento delle prestazioni: la PA consentirà di creare una nuova generazione di beni strumentali per semiconduttori, più efficienti e più precisi che, a loro volta, renderanno possibili nuovi processi che richiedono una potenza elevata e il raffreddamento accurato. I dissipatori di calore e i sistemi di raffreddamento ottenuti con la produzione additiva offriranno un raffreddamento più efficiente rispetto a quelli prodotti con i metodi tradizionali. Ne seguirà inevitabilmente l’accelerazione dell’innovazione, con l’eliminazione degli ostacoli alle prestazioni termiche, per consentire ai produttori di sfruttare gli spazi in modo ottimale.
2 – L’impatto sui beni di consumo
Puthenveetil prevede inoltre che l’adozione della produzione additiva si espanderà nei prodotti di consumo. La PA, peraltro già utilizzata in questo settore, consente di unire forma e funzionalità in una fase precedente del processo. L’additive manufacturing facilita il consolidamento delle parti, velocizza lo sviluppo e offre flessibilità di progettazione. Grazie a questi fattori, la forma e la funzionalità possono essere considerate simultaneamente durante la progettazione di beni di consumo, poiché la PA consente di creare progetti non realizzabili con le tecnologie tradizionali.
L’utilizzo della PA nel settore dei beni di consumo per la produzione di massa vedrà un incremento, e non solo come tecnologia per la prototipazione. Secondo Puthenveetil, con l’evoluzione del settore della produzione additiva, i fornitori di soluzioni di PA offriranno soluzioni complete incentrate sull’applicazione, comprendenti materiali, hardware, software e servizi, che comportano enormi miglioramenti in termini di efficienza. Queste soluzioni personalizzate miglioreranno quindi l’efficienza negli ambienti di produzione di massa, mantenendo i costi a un livello ragionevole. Un esempio specifico in cui si prevede un’accelerazione di questo approccio è il settore dei connettori. Qui la produzione additiva può svolgere un ruolo importante, non solo a supporto della produzione del vasto assortimento di articoli ma anche per la progettazione di nuovi connettori, per soddisfare le crescenti esigenze del mercato.
Accelerazione dell’adozione della produzione additiva nel settore aerospaziale e della difesa
Il Dr. Michael Shepard, 3D Systems’ Vice President, Aerospace & Defense Segment ha visto l’AM svolgere un ruolo significativo in questo settore e riconosce che le tensioni geopolitiche globali stanno creando una particolare pressione sulle catene di fornitura del settore aerospaziale e della difesa con un livello di urgenza senza precedenti nella storia recente.
Molti articoli utilizzati nel settore aerospaziale e difesa, ancora nella fase di manutenzione del loro ciclo di vita, sono disponibili in serie limitata o sono usciti di produzione. Le catene di fornitura che fanno affidamento sulle tecniche di produzione tradizionali hanno difficoltà ad aumentare la capacità o a ricostituire le scorte. Secondo il Dr. Shepard, le soluzioni di PA rappresentano un’opzione attraente per aumentare rapidamente la capacità produttiva. Inoltre, da quando queste soluzioni sono state convalidate con successo per numerosi materiali e applicazioni, le barriere tecniche all’entrata si sono abbassate.
Le applicazioni interessate non sono limitate alle parti finite ottenute con la produzione additiva; questa tecnologia viene infatti ampiamente utilizzata in maniera indiretta per i processi che usano stampi e modelli creati con la produzione additiva. Inoltre, ogni azienda manifatturiera moderna può trarre vantaggio dalla PA per produrre maschere, stampi, fissaggi e altri supporti di produzione. Queste comprovate soluzioni di PA abbracciano un’ampia gamma di tecnologie e materiali, inclusi metalli, polimeri, elastomeri e compositi.
Man mano che i metodi consolidati vengono integrati nelle applicazioni di produzione standard, fanno capolino nuove tecnologie di PA. Secondo il Dr. Shepard, sono particolarmente interessanti le nuove famiglie di materiali che stanno emergendo. Con le tecnologie di produzione in metallo, come la fusione laser a letto di polvere, la metallurgia computazionale e altre tecniche, assistiamo all’avvento di nuove soluzioni per le sfide che riguardano i materiali, come la resistenza a temperature molto elevate e una migliore compatibilità con i processi di PA. L’innovazione prosegue con le tecnologie di produzione additiva in polimero e con il miglioramento delle tecniche di stampa per materiali impegnativi, quali PEEK, PEKK e Ultem. Anche i polimeri a base di resina evolvono, con materiali robusti, durevoli e resistenti alla degradazione nell’ambiente, causata dai raggi UV e da agenti chimici comuni. Con queste innovazioni tecnologiche, la PA inizierà ad affermarsi in un maggior numero di applicazioni del settore aerospaziale e difesa, contribuendo ad accelerare l’innovazione e a mitigare i rischi legati alla catena di fornitura.
