24 gennaio 2018

Ridefinire la produzione: La nuova stampa 3D dei metalli

Nel nostro primo post abbiamo parlato della storia della produzione, dalla filosofia greca alla produzione di carta. Una cosa evidente nel settore manifatturiero è la necessità di cambiamento. La tecnologia dirompente è la chiave per una continua evoluzione e ridefinizione dello spazio: un'area in cui questo è evidente è la stampa 3D in metallo.

Questo è il problema dell'industria: la combinazione di progetti 3D riproducibili e di una nuova tecnologia, la deposizione 3D supersonica, consente di realizzare prodotti metallici in tempi brevissimi, identici l'uno all'altro e senza bisogno di economie di scala.

Abbiamo problemi a prevedere l'effetto della nostra stessa invenzione e, a seconda della loro sfera di interesse, ognuno dei nostri clienti ci vede qualcosa di diverso.

Può darsi che questo intervento abbia un effetto enorme, in un modo che noi e altri non possiamo prevedere in questo momento. Socrate percepì l'impatto ambiguo della scrittura sulla società, ma non immaginava che sarebbe stato sostenuto da una seconda invenzione che avrebbe rivoluzionato il mondo antico: l'invenzione della carta.

Spieghiamo ai nostri possibili clienti cosa può fare la nostra macchina, mostriamo loro i prodotti e il tempo impiegato e lasciamo che percepiscano il futuro a modo loro. Poi altri nella loro azienda percepiranno cose diverse nella macchina e immagineranno usi diversi. Non possiamo anticipare questo processo e pretendere di conoscere l'intero quadro in anticipo. Possiamo solo perfezionare il processo e mostrarlo.

Guardare al futuro

È quasi impossibile immaginare il futuro senza che il presente lo domini. Le prime pubblicità della musica registrata mostrano famiglie sedute intorno al grammofono a guardarla, ma non c'era bisogno di guardarla, solo di ascoltarla. Oggi le persone che ascoltano la musica sono molto mobili e possono persino fare jogging nel parco. C'è voluto un po' di tempo perché la flessibilità del suono registrato prendesse piede. Questo fenomeno è presente anche in altri settori. Infatti, le prime automobili sono state progettate come carrozze trainate da cavalli, anche se non era necessario, semplicemente perché, come esseri umani, non possiamo vedere il futuro senza basare la nostra immagine mentale sul presente.

Un esempio tratto da oggi: la deposizione 3D supersonica renderà inutile la produzione di massa di parti di automobili o di parti aeronautiche, ma dobbiamo spiegarlo e giustificarlo.

La stampa 3D dei metalli è attualmente molto lenta e costosa. Questo ha confinato la tecnologia in pezzi unici di nicchia o a basso volume, utilizzati in settori specializzati come quello medico, dentale e aerospaziale.

In alternativa, gli ingegneri della stampa 3D si sono basati sul presente per strutturare il loro pensiero, ovvero stampando stampi in cui il metallo fuso poteva essere versato 10.000 volte, come nella produzione tradizionale. Ma questa era una misura sbagliata, basata sul trasporto del presente nel futuro, perché la nostra immaginazione è limitata in questo modo. Non è necessario chiedersi se la macchina possa produrre 10.000 prodotti identici, perché la stampa su richiesta significherebbe che non sarebbe mai più necessaria una tiratura così grande per ammortizzare i costi unitari, fino a un livello sufficientemente basso. Un produttore di pezzi di ricambio produrrebbe solo i pezzi necessari quel giorno e non avrebbe bisogno di ordinare, pagare e tenere in magazzino un gran numero di pezzi acquisiti semplicemente perché solo la produzione su larga scala produce un costo medio sufficientemente basso.

Il settore sta cambiando

La svolta è avvenuta grazie all'eliminazione della fusione nel processo di stampa. La stampa convenzionale del metallo stende uno strato finissimo di polvere metallica che viene fuso da un laser. Il pezzo viene raffreddato, viene steso un nuovo strato di energia, il laser fonde la polvere e il processo si ripete. Questo processo di fusione e raffreddamento richiede un tempo dettato dalla fisica e non può essere accelerato. Se a ciò si aggiunge la necessità di utilizzare gas inerti, il processo è lento e costoso.

La deposizione 3D supersonica, invece, utilizza un processo in cui l'aria viene accelerata a velocità molto elevate, 1000 m/s, tramite un piccolo razzo. Le particelle di metallo vengono iniettate nel flusso d'aria e accelerate ad almeno il doppio della velocità del suono. Quando colpiscono la superficie, creano una parte metallica solida: il processo è continuo, a basso costo e veloce.

Nel prossimo post parleremo di come la nostra tecnologia di stampa 3D in metallo possa essere applicata all'industria.