Cucire il “filo” digitale della sostenibilità nell’AM

Non è difficile scoprire come le tecnologie AM (Additive Manufacturing) vengano utilizzate dai produttori per diventare più sostenibili. Progettazioni più efficienti, produzione su richiesta e riduzione degli sprechi di materiale sono alcuni dei vantaggi ecologici rispetto ai processi di produzione tradizionali. Tuttavia, concentrandoci sull’AM, è importante considerare anche come i processi e i flussi di lavoro additivi possano essere ottimizzati in ottica di sostenibilità.

Secondo l’azienda belga Materialise, una soluzione digitale adeguata è essenziale per consentire una maggiore sostenibilità agli utenti AM. Come vedremo, integrare i dati in ogni fase del processo di manifattura additiva può migliorare l’efficienza in molti modi, tra cui la riduzione degli sprechi, il miglioramento dell’efficienza energetica, la progettazione di parti più sostenibili e il supporto a miglioramenti continui.

Controllare gli sprechi

Uno dei principali punti di forza della manifattura additiva è la capacità di produrre economicamente pezzi su richiesta o in piccoli volumi. Questa caratteristica ha già benefici ecologici, poiché la produzione su richiesta consente di ridurre drasticamente la necessità di inventari in eccesso e di spazi di stoccaggio. Inoltre, riduce le emissioni associate al trasporto di grandi volumi di scorte e le necessità di imballaggio.

Nel settore dell’occhialeria, ad esempio, un numero crescente di marchi sta adottando la stampa 3D per perseguire un modello di business più sostenibile. Parte del più ampio settore della moda, responsabile di circa il 10% delle emissioni globali, l’occhialeria deve affrontare sfide legate al modello della moda veloce. Le tendenze rapide rendono difficile soddisfare la domanda dei consumatori, mentre i rischi legati all’introduzione di nuovi design possono comportare sprechi di materiali e perdite.

Con la stampa 3D, marchi emergenti di occhiali stanno trovando nuove soluzioni. Odette Lunettes, un brand belga noto per i suoi design unici, utilizza la stampa 3D per accelerare il lancio di nuovi modelli e ridurre gli sprechi grazie a un modello su ordinazione.

La collezione Odette Lunettes X Tom Boonen ne è un perfetto esempio. Realizzati con Ultrasint PA11 a base biologica, i modelli sono personalizzati e prodotti su richiesta, riducendo il rischio di sovrapproduzione. Con l’aiuto di Materialise, questa soluzione è stata sviluppata e lanciata in soli due mesi, grazie alla stampa 3D e a un processo di progettazione digitale ottimizzato.

“Essere sostenibili deve essere parte integrante di un brand,” afferma Eline De Munck, fondatrice di Odette Lunettes. “Con la stampa 3D e il PA11, possiamo davvero mantenere questo impegno e produrre montature alla moda e all’insegna della sostenibilità.”

Secondo il team Materialise, inoltre, le soluzioni digitali possono ottimizzare i processi AM, riducendo ulteriormente gli sprechi. Come spiega l’azienda: “Con strumenti software per l’automazione dei compiti e del workflow, il monitoraggio dei processi e la simulazione, è possibile controllare meglio l’uso dei materiali, ridurre gli sprechi ottimizzando il design, individuare scarti e difetti precocemente e rendere la pianificazione produttiva più efficiente.”

Maggiore efficienza produttiva

Gli strumenti software digitali sono fondamentali per garantire che i processi AM siano efficienti e affidabili. Come osserva Materialise: “Indipendentemente dalla tecnologia utilizzata, è possibile ridurre al minimo il consumo di materiali ed energia grazie agli strumenti di automazione software.”

Ad esempio, soluzioni come Magics Nester permettono agli utenti SLS di posizionare più parti in un singolo ciclo di stampa senza compromettere la qualità, massimizzando così l’efficienza del processo. Inoltre, e-Stage riduce il consumo di resina e ottimizza la preparazione dei dati e le finiture.

Il service provider di 3D printing coreano GLUCK, specializzato nella produzione di robot umanoidi, utilizza il software di Materialise per ottimizzare la gestione dei dati e ridurre gli sprechi di materiali. La suite Magics per la stampa 3D è responsabile della semplificazione dell’elaborazione dei dati lungo tutto il flusso di lavoro AM, mentre il modulo e-Stage per Resina ha permesso a GLUCK di generare automaticamente strutture di supporto ottimizzate per un uso minimo di materiale, una facile rimozione e, naturalmente, un supporto efficace per le parti.

Con l’espansione della produzione grazie all’aggiunta di 50 nuove stampanti 3D SLA e l’obiettivo di offrire servizi di produzione su richiesta e su larga scala, il software di Materialise, inclusi strumenti per la gestione e il controllo qualità, continuerà a supportare questa crescita, garantendo operazioni fluide, riducendo errori di stampa e, di conseguenza, sprechi di energia, tempo e materiali. “L’anno scorso abbiamo avuto 3.000 clienti, e gestirli in modo efficiente è stata una sfida,” ha fatto sapere GLUCK. “Grazie alle soluzioni software di Materialise, siamo riusciti a mantenere un flusso di lavoro produttivo stabile, affidabile e di alta qualità.”

Design sostenibile

La libertà progettuale è senza dubbio un fattore critico quando si parla del potenziale sostenibile della manifattura additiva. Massimizzare i benefici ecologici di design più efficienti richiede una conoscenza approfondita del design per la manifattura additiva (DfAM). In molti settori, come quello aerospaziale, l’obiettivo principale è ridurre il peso dei componenti per migliorare l’efficienza del carburante. In altri ambiti, il design AM sta aprendo la strada a soluzioni completamente nuove ed ecologiche.

Un esempio è CMB.TECH, che si propone di decarbonizzare il trasporto marittimo sviluppando una tecnologia di combustione a doppio carburante idrogeno-diesel, in grado di trasformare i motori diesel in motori a doppio carburante. Un componente cruciale di questo sistema è un anello di iniezione in alluminio stampato in 3D, che aspira idrogeno nella camera di combustione. Realizzato con tecnologia SLM, questo componente pesa appena 654 grammi ed è il 25% più economico da produrre rispetto alla fusione. Inoltre, il suo design complesso sarebbe impossibile da realizzare con tecnologie tradizionali. Dal punto di vista della sostenibilità, contribuisce a ridurre fino all’80% le emissioni di CO2 dei motori diesel tradizionali nei camion. Durante la fase di prototipazione, valutazione dei design e produzione finale per la conversione di una flotta di camion, CMB.TECH ha collaborato a stretto contatto con gli esperti di manifattura di Materialise e con il suo servizio professionale Onsite.

Dal punto di vista del “filo” digitale, il software di workflow di Materialise, inclusa la soluzione di gestione CO-AM, consente ai produttori di passare senza intoppi dalla fase di progettazione alla produzione su larga scala, facilitando la realizzazione di componenti più sostenibili. Questa soluzione digitale può anche essere integrata nelle infrastrutture produttive esistenti.

Feedback continuo per progressi costanti

Con un’architettura digitale interconnessa, in cui tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto sono collegate, è possibile sfruttare una grande quantità di dati. Questi dati offrono informazioni cruciali sui che processi funzionano bene e su quelli che presentano ancora inefficienze o problemi da risolvere. In altre parole, possono essere utilizzati come un sistema di feedback continuo, che consente ai produttori di migliorare costantemente i processi per raggiungere obiettivi importanti, come quelli di sostenibilità.

“Questi dati sono particolarmente utili nello sviluppo di nuovi materiali e processi, un impegno che condividiamo qui in Materialise,” afferma l’azienda. “Utilizziamo soluzioni come CO-AM e Quality & Process Control all’interno della nostra organizzazione per centralizzare i dati relativi a costruzione, processo e qualità. Facendo lo stesso, è possibile identificare lacune di qualità, anomalie e difetti nei propri processi. Trasformate questi dati in approfondimenti utili, e sarete sulla strada giusta.”

In definitiva, una comprensione basata sui dati dei processi produttivi è fondamentale per sbloccare una maggiore sostenibilità a lungo termine. In questo modo, gli utenti della manifattura additiva possono davvero massimizzare i benefici ecologici intrinseci della tecnologia, come la riduzione degli sprechi di materiale, il design efficiente e la produzione su richiesta.

A chi è in cerca di supporto per costruire un solido “filo” digitale per il proprio workflow AM, Materialise offre il proprio aiuto. “Siamo qui per aiutarvi,” conclude l’azienda. “Dalla scelta del software AM più adatto alla vostra organizzazione, all’individuazione delle applicazioni che meglio supportano i vostri obiettivi di sostenibilità o alla scalabilità verso la produzione in serie, potete contare sui nostri esperti.”

Questo articolo è stato originariamente pubblicato nell’eBook VM Focus Sustainability AM di VoxelMatters. Puoi leggerlo o scaricarlo gratuitamente a questo link.