Come la stampa 3D sta invadendo il mondo elettrico

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Il faro di una Bentley realizzato con tecnologie di stampa 3D dalla Skorpion Engineering (MI). Il prototipo funzionante è stato assemblato e montato su veicolo marciante
Il faro di una Bentley realizzato con tecnologie di stampa 3D dalla Skorpion Engineering (MI). Il prototipo funzionante è stato assemblato e montato su veicolo marciante

La stampa 3D è sicuramente l’argomento dell’anno. Nonostante sia una tecnologia estremamente matura, che da più decenni viene usata dalle aziende con il meno accattivante nome di “prototipazione rapida”, soltanto negli ultimi tempi è diventato un fenomeno di massa. Più che altro grazie al fatto che sono scaduti i brevetti di alcune tecnologie fondamentali per la stampa 3D e che sono arrivati sul mercato modelli di base il cui costo è inferiore ai 600/700 euro. Sono soltanto la punta consumer e artigianale dell’iceberg della stampa 3D, fatta di tante tecnologie differenti e di tanti materiali diversi, con macchine che costano anche oltre 300.000 mila euro e materiali il cui prezzo va da 30 a 700 euro al chilogrammo. Si può “creare in 3D” con stampanti che usano tecnologie che spaziano dalla sinterizzazione laser selettiva (SLS) alla stereolitografia (SLA), dalla deposizione di filamenti fusi (FDM) a quella che usa i raggi UV per sinterizzare resine. In comune hanno il fatto che costruiscono oggetti per addizione, strato su strato, al contrario delle tecnologie tradizionali (come frese e torni) che operano per sottrazione. Nel riquadro in queste pagine abbiamo riassunto le principali tecnologie di stampa 3D disponibili oggi. Vediamo ora però qual è il loro possibile impiego nel comparto elettrico. Abbiamo raccolto qualche testimonianza da parte di esponenti di aziende bene strutturate che operano in questo settore e che impiegano la stampa 3D, per cercare di capire in che modo la utilizzano e con quali vantaggi. Camillo Saccon di BTicino BTicino (www.bticino.it), azienda ora di sede a Varese del gruppo Legrand è tra le società che fanno uso di questa tecnologia. “La nostra azienda adotta da tempo la stampa 3D – ci spiega Camillo Saccon, dell’Officina Prototipi di Bticino – e la tecnologia che impieghiamo è la fotopolimerizzazione tramite lampada UV”. Quella a cui si riferisce Saccon è soltanto una delle numerose tecniche per la stampa 3D, che spaziano dall’estrusione alla sinterizzazione di polveri. La fotopolimerizzazione di una resina polimerica liquida può avvenire tramite luce proveniente da un laser (e allora si parla in genere di Stereolitografia, SLA) o da LCD/LED (in questo caso la tecnologia si chiama DLP, Digital Light Processing). Una terza tecnologia è proprietaria (brevettata da Stratasys, si chiama PolyJet) e consiste in testine simili a quelle delle stampanti a getto d’inchiostro che depositano fotopolimeri a base acrilica o fotopolimeri elastomerici su strati sottilissimi che polimerizzano con luce UV. È probabilmente quella che viene usata da BTicino, anche se il manager dell’azienda non ci ha specificato quale modello viene usato. Ma per quali scopi? Utilizzate soprattutto per realizzare componenti prototipali “L’ambito di utilizzo – afferma Saccon – è la realizzazione di componenti prototipali in plastica, sia per verifiche di assemblaggio sia per verifiche estetiche. A valle della stampa 3D vengono poi fatte operazioni di preparazione (telatura) e verniciatura. Viene utilizzata per tutti i prodotti in plastica progettati dal Gruppo”. BTicino ne fa uso esclusivamente per la prototipazione, conseguendone benefici concreti, come spiega Saccon: “I vantaggi stanno soprattutto nella rapidità di realizzazione, anche legata al fatto che le macchine lavorano tendenzialmente a ciclo continuo (24 ore al giorno). Dalla sera, quando i progettisti finiscono il lavoro, alla mattina quando rientrano è possibile fornire primi prototipi da utilizzare. Il costo inferiore delle macchine per stampa 3D, legato alla facilità di utilizzo ha fatto sì che la tecnologia sia stata progressivamente adottata e utilizzata in alternativa all’asportazione di truciolo per la realizzazione dei pezzi prototipali”. Non è stato necessario ricerrere a perofessionalità specifiche Per la gestione della prototipazione 3D, BTicino non è ricorsa a nuove professionalità, perché l’utilizzo della stampante 3D è assegnato a tempo parziale a operatori già esperti nelle lavorazioni CAD/CAM. BTicino impiega internamente unicamente la tecnologia di fotopolimerizzazione tramite ultravioletti. “Non abbiamo mai usato al nostro interno altre tecnologie, come la stereolitografia o la sinterizzazione laser selettiva – precisa Saccon – perché abbiamo ritenuto che l’elevato investimento, il costo dei materiali, e la resa estetica dei componenti prodotti non fossero idonei alle verifiche richieste dai nostri progettisti di prodotto. Quando richiesto ci siamo appoggiati su fornitori specializzati. Infine abbiamo chiesto al responsabile della prototipazione rapida di BTicino se sta valutando le nuove tecnologie di frontiera nell’ambito della stampa 3D, come ad esempio i nuovissimi filamenti in grafene per stampare in 3D circuiti elettrici/elettronici (www.graphene3dlab.com/s/home.asp). “Come d’abitudine – conclude Saccon – sorvegliamo le evoluzioni del settore e quando le riterremo idonee le testeremo assegnando le lavorazioni a fornitori specializzati. Solo se le considereremo adatte ai nostri bisogni e abbordabili da un punto di vista economico le internalizzeremo”. Guido Gatti di Comelit Abbiamo fatto le stesse domande  a Guido Gatti, responsabile sviluppo meccanico di Comelit (www.comelitgroup.com/it), l’azienda bergamasca che si occupa della produzione di sistemi di videocitofonia, videosorveglianza, automazione domestica, antintrusione e controllo accessi. Anche Comelit ricorre internamente a una stampante 3D, che in questo caso è una HP Designjet Color 3D. Una stampante 3D che non è più commercializzata da HP (era prodotta da Stratasys, in realtà), anche se la multinazionale americana ha annunciato che nel corso del 2015 dovrebbe entrare nel mercato della stampa 3D con alcuni modelli innovativi direttamente progettati all’interno di HP. Ad ogni buon conto, la stampante che usa Comelit impiega la tecnologia FDM (Fused Deposition Modeling), quella che viene comunemente usata dai maker per il bassissimo costo dei modelli consumer. Vari impieghi nel corso del Processo di sviluppo “La nostra stampante – ci spiega Guido Ratti – è inserita all’interno della direzione Ricerca e Sviluppo ad uso e consumo della progettazione meccanica ed è impiegata in vari momenti nel processo di sviluppo del prodotto, dalla fattibilità alle messe a punto del progetto di dettaglio. Realizziamo prototipi di particolari che saranno prodotti successivamente per stampaggio plastico e PCB elettronici per verifiche precedenti al rilascio progetto meccanico e prima del montaggio componenti elettronici”. Anche in Comelit sono del parere che la stampa 3D “portata in casa” permetta di ottenere benefici. “La nostra stampante a bordo ufficio – conferma Gatti – porta vantaggi enormi. In termini di risposte immediate, dal momento che si può decidere di lanciare stampe anche di porzioni di progetto e in poche ore avere il particolare disponibile, ma anche per la possibilità di ottimizzare il processo di stampaggio, decidendo come meglio saturare la macchina. Utilizziamo inoltre le stampe 3D per far realizzare stampi silicone con i quali produrre piccole campionature”. Uno dei vantaggi, il fattore economico La stampa 3D è vantaggiosa per Comelit anche dal punto di vista strettamente economico. “In termini di costi oggi – afferma Gatti – stiamo spendendo meno di quanto avremmo speso se avessimo realizzato lo stesso numero di campioni fuori, anche se realizziamo ancora lavorazioni particolari in outsourcing, come stampi in silicone, stampi in Ureol per prototipi di guarnizioni in poliuretano o prototipi in stereolitografia o sinterizzazione. Ricorriamo a queste tecnologie quando abbiamo necessità di campioni che siano funzionali e più vicini alla realtà del prodotto finito”. In Comelit sono quindi contenti della stampa 3D in genere, anche se non del tutto soddisfatti della soluzione HP acquistata a suo tempo. “In termini di gamma mater
iali, finitura estetica e precisione si rivela a volte limitata – ammette Gatti – e per questo motivo stiamo pensando di integrarla con un’altra macchina/tecnologia e a breve inizieremo con una ricerca delle soluzioni alternative sul mercato”. Luca Valsecchi di Elettrocanali

Questi interruttori di manovra sono stati sviluppati da Elettrocanali ricorrendo alla stampa 3D per le fasi di prototipazione rapida e per la verifica dimensionale e funzionale
Questi interruttori di manovra sono stati sviluppati da Elettrocanali ricorrendo alla stampa 3D per le fasi di prototipazione rapida e per la verifica dimensionale e funzionale

Abbiamo sentito anche Elettrocanali (www.elettrocanali.it), azienda italiana che progetta, costruisce e vende sistemi di canalizzazione, contenitori, apparecchiature industriali, tubi e raccordi. “In questo ambito – ci spiega Luca Valsecchi, responsabile qualità e marketing di Elettrocanali – la tecnologia di stampa 3D è utilizzata per la prototipazione rapida e la verifica dimensionale e funzionale di nuovi progetti. Considerati gli alti volumi tipici della nostra offerta, la tecnologia della stampa 3D non impatta sui reparti produttivi, bensì è un valido supporto per la ricerca e sviluppo”. Anche nel caso di Elettrocanali, la stampa 3D apporta benefici. “Nell’ambito dello sviluppo prodotto – conferma Valsecchi – l’impiego della stampa 3D apporta sensibili benefici perché consente di “toccare con mano” il prodotto già nella fase di progetto, realizzare prototipi funzionanti e pre-serie da utilizzare in ambito marketing ancora prima di costruire fisicamente gli stampi destinati alla produzione di serie. Per passare in tempi rapidi dal progetto al prodotto Il vantaggio è di passare direttamente dal progetto ad un pezzo fisico, con costi nettamente inferiori ai sistemi tradizionali di prototipazione e un accorciamento del time-to-market”. Elettrocanali ha scelto di ricorrere a questa tecnologia appoggiandosi a fornitori esterni. “Per quanto ci riguarda – precisa Valsecchi – vista l’ampia disponibilità di outsourcing, non è necessario ricorrere a nuove professionalità interne”. Il manager di Elettrocanali afferma inoltre che “nel nostro specifico settore pensiamo che tecnologie più economiche e professionali potranno portare più facilmente la tecnologia di stampa 3D nelle aziende anche per realizzare piccole serie e prodotti specifici o particolari, come, ad esempio, modifiche customizzate a prodotti esistenti, considerando il fatto che oggi la progettazione è del tutto realizzata con sistemi CAD. Seguiamo attentamente tutte le evoluzioni tecnologiche che potrebbero interessare il nostro settore, anche se, se la tipologia dei nostri prodotti, non tutte le novità che si annunciano possono avere un impatto diretto sui nostri prodotti. Riteniamo comunque che l’innovazione tecnologica sia fondamentale per lo sviluppo, e in questo senso seguiamo con interesse l’evoluzione della tecnica della stampa 3D”. Pier Angelo Ferrari, responsabile industrializzazione di Gewiss Infine, abbiamo raccolto il parere di Pier Angelo Ferrari, responsabile industrializzazione di Gewiss, azienda specializzata nella progettazione e realizzazione di sistemi di domotica, videosorveglianza e impianti elettrici per uso civile e industriale. “Gewiss ha cominciato ad utilizzare stabilmente la stereolitografia dal 1996 – racconta Ferrari – e dal 2007 vengono utilizzate stampanti 3D di polimero ABS. Inoltre, produciamo internamente anche stampi in silicone, termoformatura lastre in PC, componenti metallici mediante lavorazioni meccaniche da lastra o da barra, modelli 3D mediante lavorazioni CNC e relative finiture estetiche”. Impatto positivo delle modifiche sul prodotto L’azienda bergamasca impiega la stereolitografia principalmente per lo sviluppo di nuovi prodotti e per l’ottimizzazione di prodotti consolidati. Ma non solo: le tecnologie di stampa 3D vengono utilizzate anche a supporto degli strumenti e delle attività di marketing e comunicazione. I reparti produttivi interessati sono il manufacturing e l’industrializzazione. “L’adozione della stampa 3D – prosegue Ferrari – ci consente di ridurre il time to market e l’impatto delle modifiche sul prodotto e sui mezzi produttivi. L’elevato numero di progetti sviluppati negli ultimi venti anni e i differenti gradi di complessità non ci permettono di fare una comparazione precisa dei costi o ricavi derivanti dalla prototipazione 3D. Tuttavia, possiamo dire che oggi non ne potremmo fare a meno, sia nello sviluppo che nell’ottimizzazione dei nostri prodotti”. Ad oggi Gewiss non ha avuto bisogno di inserire nuovo personale in organico relativamente alla prototipazione, perché ha puntato sulla qualificazione e formazione degli addetti interni. “Per quanto riguarda il settore elettrotecnico – afferma Ferrari – siamo convinti che ogni tecnica di rapid tooling che integri la fase di pensiero dell’oggetto a quella della fabbricazione dell’oggetto sia utile e determinante per ottimizzare tempi, costi e investimenti”. Stampare ogni tipo di materiale plastico? Sul  versante dell’innovazione il manager di Gewiss afferma che l’azienda è molto sensibile a tutte le novità tecnologiche. “Riteniamo molto interessante – prosegue – quanto recentemente presentato da Arburg (Freeformer, www.arburg.com/it/it/prestazioni/produzione-additiva/sistema-freeformer), che ha introdotto la possibilità di stampare ogni tipo di materiale plastico, disponendo così delle stesse caratteristiche chimico-fisiche di un pezzo ottenuto da stampo. Si tratta di verificare con qualche test applicativo il grado di precisione, resistenza e finitura ottenibile e i relativi costi di investimento e mantenimento. Stiamo valutando anche la tecnologia SLS a supporto della costruzione di stampi con circuiti di condizionamento particolarmente complessi”. (articolo di Moreno Soppelsa).

Fase di stampa 3D di un piccolo oggetto con una stampante che costa meno di 1000 euro e che impiega la tecnologia FDM, a deposizione di filamenti fusi
Fase di stampa 3D di un piccolo oggetto con una stampante che costa meno di 1000 euro e che impiega la tecnologia FDM, a deposizione di filamenti fusi

Per informazioni ulteriori sulla stampa 3D nel settore elettrico, http://www.surveygizmo.com/s3/1958843/progettostampa3d

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