Nell’articolo, Guy Menchik, Chief Technology Officer di Stratasys, analizza lo stato dell’arte della stampa 3D per la produzione.
di Giovanni Sensini
Non c’è dubbio che la stampa 3D abbia portato la prototipazione a un livello superiore e abbia cambiato per sempre in meglio il processo di sviluppo dei prodotti. Tuttavia, la prototipazione è solo un aspetto del quadro produttivo più ampio. La tecnologia additiva ha davvero un posto al tavolo della produzione accanto alle metodologie tradizionali? Per capire come stanno le cose, abbiamo incontrato Guy Menchik, Chief Technology Officer di Stratasys, e gli abbiamo chiesto il suo punto di vista sullo stato della stampa 3D in produzione. Menchik è indubbiamente adatto a trattare l’argomento. In qualità di veterano trentennale del settore della produzione additiva, la sua esperienza è profonda. Ha fatto parte del team che ha sviluppato la tecnologia PolyJet ed è stato Vicepresidente di Stratasys per quasi vent’anni. È anche titolare di ottanta brevetti, e altri sono in corso di registrazione. Di seguito riportiamo alcune domande che abbiamo posto a Menchik e una sintesi delle sue risposte.
La stampa 3D è nata principalmente come strumento di prototipazione rapida. Quali sono le sfide che devono essere superate per una sua più ampia adozione nel settore manifatturiero?
Se mi avesse fatto la stessa domanda dieci anni fa, avrei sicuramente risposto che l’ostacolo era il materiale, la tipologia e le sue proprietà, che non erano sufficienti a soddisfare i requisiti dei pezzi per l’uso finale. Oggi non credo che sia più una barriera, perché siamo riusciti a superare questa sfida con nuovi materiali o con la tecnologia di stampa. Attualmente l’attenzione o lo sforzo si concentra maggiormente sul costo per pezzo. Questa è la sfida. Se guardiamo alle nostre tecnologie SAF o P3 in termini di proprietà meccaniche e qualità dei pezzi, siamo a posto. Credo che ora lo sforzo per ottenere più casi d’uso riguardi il costo per pezzo. È uno sforzo reciproco a cui dobbiamo partecipare con il cliente che produce i pezzi, perché molto ha a che fare con l’aspetto della progettazione per la produzione additiva (DFAM – Design For Additive Manufacturing). Ma dipende anche dalla tecnologia. Se si considera la tecnologia FDM, in cui il vantaggio è rappresentato da pezzi di grandi dimensioni e dalle proprietà meccaniche che servono per gli utensili, le maschere e le attrezzature per la linea di produzione, la sensibilità ai costi è minore. Ma se si guarda alle tecnologie SAF o P3, dove l’obiettivo sono parti di uso finale e alti volumi di produzione per la produzione di massa, l’attenzione si concentra sicuramente sul costo per pezzo, che viene determinato dal costo dell’hardware e dal prezzo dei materiali.
Quindi, come possiamo ottenere un costo per pezzo inferiore per la tecnologia FDM?
Vedo almeno tre aspetti che possiamo trattare per ridurre il costo per pezzo sulla tecnologia FDM. Uno è il prezzo elevato dei materiali, ma la ragione principale è che richiedono un investimento sostanziale per svilupparli e produrli in scala. Aumentando il volume, possiamo ridurre il costo per i nostri clienti.
Il secondo è un migliore utilizzo della stampante. Migliorando la produttività, cioè stampando più velocemente, si ottengono più pezzi al giorno o all’anno. Se si considera l’ammortamento del costo della stampante, il risultato è un costo inferiore per pezzo.
Il terzo aspetto riguarda invece il costo dell’hardware. Quando il costo dell’hardware diminuisce, sempre in base all’ammortamento della stampante, il costo per pezzo si riduce.
Queste sono le tre aree di miglioramento che vedo, e stiamo lavorando su tutte e tre. Ad esempio, se consideriamo la F3300, il team ha utilizzato gli aspetti legati al prezzo dell’hardware e della produttività per ridurre il costo per pezzo.
Per quanto riguarda il prezzo dei materiali, gli sforzi che stiamo compiendo sono stati realizzati grazie ai nostri partner nello sviluppo di materiali a basso costo e nella scalabilità della produzione. Alla fine, questo ci permette di ottenere un pacchetto olistico dei tre aspetti principali richiesti.
Che ruolo dovrebbe avere Stratasys nell’aiutare i clienti con la DFAM?
Sì, questo è un argomento molto interessante. Devo ammettere che in passato ero contrario ad assumere il ruolo di sviluppatore di sistemi CAD, dato che siamo un’azienda di stampa 3D. In altre parole, ci concentravamo sul fornire al cliente il pacchetto completo di funzionalità di stampa, ma non progettavamo il pezzo per lui. Tuttavia, per ottimizzare la stampa, è necessario controllare il file CAD. Ma anche in questo caso, pur non volendo diventare un’azienda che si occupa di CAD, dobbiamo assolutamente avere una connessione più stretta tra il file del progetto e il processo di stampa. Ciò include una migliore integrazione del sistema CAD nel nostro software GrabCAD e nel nostro hardware. Dobbiamo essere in grado di inviare i parametri di stampa al CAD in modo che quest’ultimo possa eseguire simulazioni FEA e comprendere meglio il processo di stampa per fornire all’utente una migliore guida alla progettazione.
Si tratta di uno sforzo continuo, e guardando il team di GrabCAD so che questi sforzi sono in corso. Penso che oggi ci sia una maggiore apertura alla collaborazione con i sistemi CAD. Un esempio è l’abbinamento del software di rendering KeyShot con GrabCAD Print per la nostra tecnologia PolyJet. Quindi una più stretta integrazione con lo strumento di progettazione è importante per consentire al cliente di godere di tutti i vantaggi della produzione additiva.
Come risponde agli scettici che mettono in dubbio le capacità delle parti stampate in 3D con polimeri (rispetto alle parti in metallo fabbricate in modo tradizionale)?
La mia risposta è che probabilmente è molto simile al modo in cui lo stampaggio a iniezione della plastica o qualche altro metodo di produzione tradizionale della plastica alla fine ha preso il sopravvento su molte applicazioni di parti metalliche. Di solito non si tratta di parti strutturali, ma c’è stato comunque un grande passaggio dalle parti in metallo a quelle in polimero. Ci sono modi per rinforzare le parti in polimero nella produzione tradizionale e ci sono anche modi per rinforzare le parti in polimero prodotte in modo additivo. Si tratta di fibre di carbonio continue o tagliate, oppure di avere la giusta struttura o il giusto rapporto tra peso e proprietà meccaniche. In alcuni settori è necessario che gli ingegneri progettisti osino e facciano il salto di qualità, mentre in altri non vogliono correre il rischio e continuano a seguire la strada tradizionale, e questo è comprensibile. È molto difficile per chi progetta prodotti tradizionalmente realizzati in metallo pensare ai polimeri. Ma questo sta diventando sempre più diffuso perché ora hanno sfide diverse, come l’aumento del volume di produzione o la riduzione dei costi. È qui che possiamo apportare un valore aggiunto.
Che cosa vi dicono i clienti del settore manifatturiero e i potenziali clienti che vogliono o hanno necessità dei vostri prodotti?
Di solito vogliono coerenza. Siamo un’azienda di alto livello, ma si verificano ancora guasti di basso livello. I nostri clienti vogliono avere la possibilità di stampare ed essere sicuri al 100% di ottenere il pezzo giusto al primo tentativo e con la giusta qualità. Vogliono fidarsi della macchina e del risultato. Credo che alcuni clienti vogliano macchine più grandi e più veloci, ma per lo più vogliono potersi fidare della macchina e del risultato. In questo modo si sa che si può mettere la macchina sul campo di battaglia o su una portaerei e che si otterrà il pezzo necessario. È questo che vogliono.
Qual è il suo consiglio alle aziende che sono riluttanti ad abbracciare la stampa 3D perché ritengono che gli attuali metodi di produzione siano “abbastanza buoni”?
Il mio consiglio si articola in due parti: prima di tutto, iniziare a imparare a progettare per la produzione additiva – DFAM. In secondo luogo, iniziare a lavorare con un service. Questo approccio può fungere da soluzione di base per quei clienti che desiderano percepire la produzione additiva e non vogliono spendere un costo elevato, ma hanno bisogno di una soluzione di fascia alta e vogliono un partner affidabile per iniziare la valutazione. La capacità che abbiamo presso i service che hanno le nostre stampanti comprende persone molto esperte e intelligenti che sanno come portare l’AM ai suoi limiti. La vicinanza di questi service alla nostra R&S ci permette di migliorare la nostra soluzione e, naturalmente, di migliorare i risultati. Quindi questa è la mia raccomandazione. Se non siete appassionati di AM, iniziate a imparare DFAM e a lavorare con i nostri service”.
Perché le aziende manifatturiere dovrebbero affidarsi a Stratasys? Cosa vi differenzia?
Penso che sia dovuto al nostro DNA. È nel nostro DNA costruire sistemi robusti e siamo bravi ad ascoltare. Quando diciamo “il cliente prima di tutto”, lo diciamo davvero. Ascoltiamo il cliente e ci impegniamo affinché sia soddisfatto delle nostre apparecchiature. È importante che siamo affidabili, abbiamo una reputazione e la difendiamo, non perché vogliamo difendere la reputazione, ma perché siamo così.
