La stampa 3D oltre la prototipazione: Accelerare l'adozione della manifattura additiva è una responsabilità di tutto il settore

Se mi chiedeste in questo momento: "Jurgen, qual è lo stato dell'industria della produzione additiva oggi?", la mia risposta sarebbe molto positiva. Per molti versi, non è mai stata così forte.

Ma è anche vero che il nostro settore può fare ancora molto di più. Non solo per il numero di produttori che adottano la tecnologia, ma anche per cosa la utilizzano e in quale momento. La buona notizia è che la stampa 3D è già nota e consolidata. I produttori capiscono cos'è e quali vantaggi porta. Sanno perché la usano - ora chiedonocome fare il passo successivo.

• Come posso integrare completamente la stampa 3D nella mia linea di produzione? 
• Come posso trovare altre applicazioni? 
• Come si passa dalla prototipazione alla produzione in serie?

Queste tre domande sono la prova delle maggiori sfide per un'adozione diffusa dell'AM, e probabilmente ve le sarete poste anche voi. Forse sapete di aver bisogno di competenze AM, ma fate fatica a portarle all'interno dell'azienda. Forse sapete che la stampa 3D ha molto da offrire, dalla libertà di progettazione ai vantaggi economici e della catena di fornitura, ma non siete sicuri di come individuare con continuità le applicazioni più adatte. E anche chi la usa da tempo può avere difficoltà a fare il passo successivo: scalare la produzione, dalla prototipazione alla piccola serie e oltre.

E questo è davvero il passo successivo. Nonostante la consapevolezza dei suoi vantaggi, la stampa 3D è ancora sinonimo di prototipazione, ma può essere molto di più. La nostra responsabilità all'interno del settore AM è quella di fare luce su questo aspetto, di educare i produttori su ciò che distingue queste due applicazioni e di contribuire a cambiare la percezione che molti hanno ancora, mettendo in evidenza i casi che dimostrano la loro disponibilità per la produzione in serie. Dopodiché, spetta a voi, in quanto produttori, riporre la vostra fiducia nella tecnologia e dimostrare il desiderio di essere un pioniere nel vostro settore.

Quindi, permettetemi di iniziare. Cosa separa la prototipazione dalla produzione in serie e come si può passare dall'una all'altra?

In apparenza, è molto ovvio. I prototipi sono stampe uniche, spesso funzionali. Si stampa, si testa, si riprogetta e si ripete finché non si è soddisfatti. Nella produzione in serie, si stampa lo stesso pezzo ripetutamente in lotti, ma c'è una distinzione molto importante. Stampare un pezzo in una serie di 100 è molto diverso dallo stampare un pezzo 100 volte: ciò che li distingue è il controllo.

Quando si stampa un pezzo in 3D, si generano le sue proprietà durante la produzione. Il processo influisce su tutto, dalla densità all'accuratezza dimensionale, rendendolo importante quanto il materiale scelto, e il livello di ripetibilità tra lotti è in qualche modo frainteso. Non c'è copia e incolla tra le stampe e non è automatico raggiungere la coerenza richiesta dai produttori. Per garantire la ripetibilità, la tracciabilità e l'affidabilità di cui hanno bisogno, è necessario un attento controllo del processo.

Per raggiungere questi tre requisiti e passare alla produzione in serie, ci si può aspettare una sorta di transizione tecnica: lavorare all'interno di un processo NPI, seguire attenti controlli di qualità e di processo e, in alcuni casi, affidarsi a linee di produzione AM dedicate. Vorrei analizzare ciascuno di questi aspetti in modo un po' più dettagliato.

Cominciamo con il processo NPI. I dettagli esatti possono variare tra i fornitori di stampa 3D, ma l'idea è la stessa: portare un'idea dal concetto alla produzione in scala. In genere, voi e il vostro fornitore di produzione additiva lavorerete insieme per determinare e fissare i requisiti del progetto, valutare la fattibilità del progetto e selezionare la combinazione ottimale di materiali, tecnologie e finiture. Dopo aver identificato le esigenze di sviluppo specifiche (ad esempio, una finitura superficiale pulibile), il progetto viene convalidato attraverso alcuni cicli di produzione, fornendo tutti i dati necessari per passare alla produzione in serie.

I controlli di qualità e di processo entrano in gioco durante tutto lo sviluppo e sono fondamentali. Senza entrare troppo nei dettagli, in genere ci si può aspettare che questo copra la convalida del processo, compresa la qualificazione dell'installazione (IQ), la qualificazione operativa (OQ) e la qualificazione delle prestazioni (PQ), insieme a tutta la documentazione di processo pertinente. Anche le certificazioni come ISO 9001, ISO 13485, EN 9100 e qualsiasi altra qualifica specifica del settore di cui avete bisogno come produttori avranno un impatto su tutto questo.

Forse la cosa più importante, però, è la comunicazione che ne deriva. I fornitori di stampa 3D possono fornire tutta la documentazione necessaria per soddisfare il vostro settore. Inoltre, sapranno informarvi direttamente in caso di modifiche al processo che potrebbero influire sulla forma, l'adattamento o il funzionamento del vostro pezzo.

Naturalmente, ogni progetto ha due facce. Mi piace pensare che la stampa 3D sia collaborativa. Come fornitore di servizi, noi portiamo la nostra esperienza nella stampa 3D, mentre il cliente porta la sua esperienza nel suo settore e nei suoi prodotti. Combinando queste conoscenze, possiamo ottenere i migliori risultati e portare avanti l'adozione, ma questo richiede anche fiducia e trasparenza da parte del cliente, oltre alla disponibilità a cambiare.

Questo necessario cambiamento di mentalità è costituito da due elementi principali. In primo luogo, il modo in cui ci si approccia alla progettazione e ai potenziali fornitori di stampa 3D. È importante che siate consapevoli delle vostre esigenze fin dall'inizio, comprese le caratteristiche che devono essere coerenti in ogni pezzo stampato. Fornendo queste informazioni in anticipo, i vostri partner possono assicurarsi che i controlli siano presenti per ogni tiratura, cosa che non accade nella prototipazione se non su richiesta specifica.

Prima ancora di arrivare a questa fase, però, è importante capire la differenza che può fare la progettazione per la produzione additiva (DfAM). È già possibile ottenere vantaggi dalla stampa 3D quando si produce una serie più piccola, ad esempio, ma i veri vantaggi si ottengono quando si adatta il progetto alla 3DP. Come per qualsiasi altra tecnologia, è possibile ridurre seriamente i costi o aumentare il valore se si progetta in modo specifico per la tecnologia che si sta utilizzando. Sapere come ridurre il peso, aumentare la resistenza, integrare la funzionalità, stampare parti complesse in pezzi singoli, combinare la stampa 3D con le tecniche tradizionali e molto altro ancora può avere un grande impatto.

Noi del settore dobbiamo assicurarci che abbiate gli strumenti e le opportunità di apprendimento per acquisire tali conoscenze. A mio parere, è un prerequisito per il secondo importante cambiamento di mentalità: capire dove la produzione additiva si inserisce nella vostra struttura produttiva e garantire che la tecnologia sia al centro dell'attenzione durante il processo di sviluppo del prodotto. Invece di essere vista come una nicchia o una novità da tirare fuori in occasioni speciali, dovreste considerare e valutare la stampa 3D come qualsiasi altra tecnologia tradizionale quando state prototipando o pensando di riprogettare un pezzo esistente. In fondo, al suo meglio, la stampa 3D è complementare: non è tutto o niente, ma coesiste con le tecnologie che già conoscete e utilizzate.

L'obiettivo dell'industria deve essere quello di aiutare i produttori come voi a sviluppare ulteriormente questa mentalità, fino al punto in cui possiate sentirvi sicuri nel pianificare l'uso di AM per la produzione in serie fin dall'inizio, quando l'applicazione è adatta.

E questo mi riporta alla grande domanda: come? Nel titolo di questo articolo ho detto che l'accelerazione dell'adozione è una responsabilità di tutto il settore, e questo perché non è solo una domanda a cui voi, come clienti, dovete rispondere.

Il nostro settore deve mostrarvi come potete fare il salto tra queste fasi di adozione e offrirvi i servizi necessari per farlo. Fornendo processi solidi e ripetibili, possiamo infondere la fiducia necessaria per adottare la stampa 3D come componente fondamentale della vostra strategia di produzione.

In Materialise, il nostro approccio distingue tra prototipazione e produzione in serie, con un percorso unico per ogni applicazione. Ciò significa che possiamo adattare il supporto che offriamo in base al punto in cui i produttori si trovano nel processo di produzione e lavorare per demistificare il ruolo della stampa 3D in questa progressione attraverso sessioni di formazione dedicate per tutti i livelli.

Dopodiché, abbiamo bisogno di qualcosa da parte vostra come produttori. Abbiamo bisogno che siate coraggiosi. Innovazione Lungimirante e all'avanguardia. Invece di aspettare che appaiano gli standard di produzione, siate voi a stabilire tali standard. È ciò che la stampa 3D ha sempre rappresentato.

Insieme, abbiamo il potere di guidare questa evoluzione, garantendo che la produzione additiva sia riconosciuta non solo per la prototipazione, ma per le sue comprovate capacità nella produzione in serie. Se continuiamo a collaborare, a innovare e a educare, credo che potremo rendere l'adozione diffusa una realtà prima del tempo.