Le quattro esse della sostenibilità. Stampanti 3D industriali e post processing per la produzione realizzata senza spreco (e con additive manufacturing)

Oggi parliamo di sostenibilità. Per farlo, partiamo da un concetto semplice, che è ormai parte della vita di tutti i giorni: come contribuire alla mobilità delle persone più attenta all'ambiente. 
Mobilità che, per esistere, deve passare attraverso una quantità incredibile di flussi di lavoro. 
Infatti, non è solo un tragitto con la macchina o con uno scooter elettrico per un tragitto casa ufficio in meno la settimana. È molto di più. 
Si verifica grazie a tutti quei fattori che aiutano a realizzarla, indispensabili per la loro funzione. E l’additive manufacturing e l’adozione di materiali eco compatibili sono solo alcuni di questi. 

Facciamo degli esempi concreti. Se parliamo di sistemi per additive manufacturing per la produzione di parti con materiali eco compatibili allora facciamo riferimento a Stratasys H350 che, con tecnologia SAF, è in grado di stampare anche grandi volumi di produzione, con risultati eccellenti. I pezzi infatti sono precisi, di alta qualità e realizzati con Nylon PA11. In altre parole, un materiale in polvere destinato alla stampa di prodotti finiti, realizzato con olio di ricino, eco-compatibile e sostenibile al 100%. 



Un esempio è quello di Nascar, l’associazione nazionale per la Stock Car Auto Racing e la sua esperienza con Stratasys H350. 
Alla vigilia di una competizione importante, gli esperti del team si resero conto che sarebbe stato necessario creare un condotto d’aria per migliorare la ventilazione interna della macchina da corsa Next Gen Car, in particolare verso il petto e le gambe dei guidatori, sottoposti ad alte temperature complici anche le protezioni necessarie da indossare durante le competizioni. 


Il materiale utilizzato per la creazione di questa parte è il Nylon PA11, che va incontro a tutte le esigenze di Nascar: grande resistenza, ideale per i grandi volumi di produzione, precisione e ripetibilità (condizione indispensabile per Next Gen Car). Il sistema di additive manufacturing è Stratasys H350. Le parti, una volta stampate, sono state sottoposte a sabbiatura, colore e pallinatura con le stazioni di post processing DyeMansion e utilizzate per lo scopo finale. 



In un mese sono stati prodotti 60 condotti di aspirazione. 
Questo ha permesso alla Next Gen Car di partecipare alla NASCAR Cup 2022 con il pezzo stampato già montato sulla macchina. La previsione di produzione, in circa sei mesi è stata di circa 650 componenti. 

Le quattro esse della sostenibilità: soluzione  

L’uomo cerca soluzioni dall’alba dei tempi. Questo accade per sopravvivere, evolversi, migliorare le proprie capacità e disponibilità produttive giorno dopo giorno. 
Questa ricerca però, impiega tempo, denaro, sperimentazioni e statistiche di qualsiasi tipo. 
L’ottimizzazione di vita e la modernità però, può avere un effetto boomerang. Facciamo un esempio: la soluzione per recarsi al lavoro nel minor tempo possibile, e comodi, è una macchina. Ma quanto costa in termini di impatto ambientale, effettuare tutti i giorni per 30 anni il tragitto casa-lavoro? Tanto, troppo. 
La soluzione (sostenibile), allora, deve orientarsi verso dinamiche e prodotti che rendano lo spostamento verso la sede di lavoro, se ripetuto nel tempo e per miliardi di persone, meno dannoso per la comunità mondiale. 

Strategia

Poche sono le cose che funzionano senza di lei. 
Una strategia a lungo termine, specie se l’ambiente e la sua conservazione ci vanno di mezzo, è fondamentale.
Infine, contribuisce ad aumentare la sostenibilità della produzione e a diminuire gli sprechi, fulcro della prossima “esse”. 

Stop (allo spreco)

Un punto focale in termini di sostenibilità: evitare gli sprechi, puntando allo stop totale. 
Le conferenze, i movimenti ambientalisti e le proteste di oggi sono il riflesso di questa nuova tendenza, che si fa forte tra le nuove generazioni spinte a trattare in maniera diversa la Terra.
Lo spreco è anche generato dall’inutilizzato, dallo scarto non riciclato, da tutto quello che potrebbe avere una nuova vita e invece rimane in un angolo a decomporsi o a inquinare. 
Agire in maniera responsabile vuol dire stare attenti a questo ultimo tema, quotidianamente anche sul lavoro. Utilizzare strumenti come l’additive manufacturing contribuisce a ridurre lo spreco. Come? 
Lo dice la parola stessa, manifattura additiva, ovvero un processo per cui il materiale viene aggiunto per essere lavorato e solo in quantità utile a raggiungere l’obiettivo finale. 

Stampa 3D industriale

L’utilizzo del 3D printing in un’ottica sostenibile olia la produttività e permette alle aziende di procedere spedite con la realizzazione di numerosi prodotti destinati a facilitare i processi interni (tool aziendali) oppure rivolti al grande pubblico. 
La stampa 3D diventa una scelta consapevole e responsabile se l’azienda vira verso la sostenibilità. 
La produzione additiva quando è adottata per le piccole serie, diventa un vero e proprio fattore abilitante della cosiddetta produzione on demand. Quest’ultima ha come conseguenza positiva sia l'ottimizzazione della logistica (in termini di stoccaggio dei lotti prodotti) che di trasporto dei pezzi da una parte all'altra del globo. 
La possibilità di inviare un file alla stampante, dislocata dove serve il pezzo da produrre, infatti, è un grandissimo vantaggio in termini di rispetto dell’ambiente. 
Inoltre l’additive manufacturing racchiude in sé i principi positivi di sostenibilità e si presta molto bene a metterli in atto: l’utilizzo di materiale derivante da elementi che si trovano in natura; la libertà di decidere la strategia migliore per procedere ottimizzando i tempi e i costi in base alle necessità aziendali; la velocità a ottenere soluzioni reali e funzionali per l’approvazione del prodotto in tempi rapidi, grazie a una stampante 3D in house che riduce i tempi di ogni passaggio progettuale e produttivo. 

La vita di un prodotto: dalla creazione con la stampa 3D alla post-produzione

Creare un prodotto che evochi le 4 esse di cui abbiamo parlato sopra (soluzioni, strategia, sostenibilità e stampa 3D) è solo una parte del processo. 
Succede che abbiamo bisogno di qualcosa in più, accade che per l’oggetto, come uscito dalla macchina, si preveda una post-produzione. 
Che fare? Tornare alla prima delle nostre quattro esse, quella delle soluzioni. In questo caso: il post processing. 

La vita del prodotto è decifrata da fattori prettamente funzionali, ergonomici, semplicità di utilizzo, resistenza a diversi stress e a fattori imprevisti. E basta? No. Serve anche altro. E in altri termini, stiamo parlando di trattamento delle superfici e colorazione.
 
Quello che è necessario quindi è la consapevolezza che un prodotto può essere ulteriormente ottimizzato rispetto all’uso verso il quale è destinato, e un print-to-product-workflow è uno strumento per arrivare alla soluzione ideale.

L’utilizzo delle stazioni post processing di DyeMansion riporta esempi di come le parti prodotte con Stratasys siano sottoposte a trattamento con risultati sorprendenti. 

Le parti finali diventano quindi pezzi unici e il processo per ottenere questi risultati è di tipo integrato. 
Se l’obiettivo è pulire i pezzi, PolyShot Cleaning prevede una pulizia accurata e attenta del pezzo che ottimizza i costi e i tempi di lavoro con una notevole semplicità d'uso per l'operatore. 
Per la finitura superficiale invece c’è PolyShot Surfacing e VaporFuse surfacing, in particolare per le parti in plastica che riguardano le applicazioni industriali o medicali. 
Infine, per la colorazione, il processo DeepDye Coloring permette ottimi risultati estetici e di supporto alla validazione di test di diverso genere, grazie anche a un'ampia gamma di colori disponibili. 

Una storia reale: i sellini di DQBD (e l’utilizzo di Stratasys H350) 

"Da quando utilizziamo Stratasys H350, abbiamo notato un cost saving fino a 22 mila sterline, considerando tutto il processo di sviluppo del prodotto, rispetto al risparmio avuto con l’utilizzo dello stampo a iniezione; quindi, stiamo eliminando completamente i costi del tooling”.

Queste sono le parole di Sebastian Hess, Ceo in DQBD, l’azienda con base a Stuttgart (Germania), che sviluppa idee di design nel settore dei prodotti sportivi, protezioni tecniche, tecnologia indossabile, calzature, componenti per bici e veicoli elettrici leggeri. 



Questa azienda basa il suo successo sulla molteplicità di competenze presenti al suo interno e negli ultimi tempi ha deciso di affidarsi sia alla stampa 3D che alle enormi possibilità fornite dal design generativo. 
DQBD ha una pluriennale e ricercata esperienza nel mondo dei prodotti dedicati al ciclismo e ultimamente ha lavorato in stretto contatto con dei brand che studiano prodotti innovativi proprio di questo settore. 
È emerso quindi che uno dei componenti su cui puntare per migliorare design e fit è il sellino della bici. 

“Per noi, questo progetto riguardava la creazione di una sella che racchiude comfort, supporto e
prestazioni senza compromessi”, commenta Sebastian Hess, CEO di DQBD. 

L’impresa possibile: la sella personalizzata 

L’unico modo per arrivare a un obiettivo di estremo confort e soddisfazione per ogni tipologia di biker, era: la personalizzazione di ogni sellino uscito dalla fabbrica. Obiettivo potente negli intenti ma con difficoltà estreme di realizzazione con i metodi tradizionali e necessaria manipolazione di geometrie. I costi sarebbero andati alle stelle, insostenibili, senza contare l’indice altissimo di incertezza sul risultato finale. Che fare, quindi? 

“Abbiamo sempre pensato che l’additive manufacturing giocasse un ruolo fondamentale nella creazione ed eventuale produzione di SAM – il nostro sellino da ciclismo", afferma Hess. “In effetti, abbiamo progettato il sellino pensando proprio in termini di produzione additiva”.

Stratasys H350 

La scelta di orientarsi verso questo sistema di additive manufacturing con tecnologia SAF è stata dettata da un mix di fattori che rendono possibile la creazione di un sellino davvero ideale: la flessibilità di progettazione, l’utilizzo di materiali di qualità, la possibilità di produzione in grandi volumi. 

Il risultato 

Un sellino realizzato con un sistema di additive manufacturing Stratasys H350 che stampa il Nylon PA11, una polvere sostenibile (derivante da elementi trovati in natura) che fornisce un risultato unico, ripetibile, flessibile e fortemente accurato. In altre parole, di grande comfort. 
Il prodotto, pronto per essere messo sul mercato, è un semirigido personalizzato, con la struttura realizzata in additive manufacturing e avvolto da un sedile termoformato. 
“Abbiamo sottoposto il sellino a test rigorosi compresa la forza d'urto, la pressione e la resistenza alla fatica per garantire gli standard adeguati del settore e delle nostre aspettative”, afferma Hess.

La sostenibilità dei materiali 

Il Nylon PA11 è una plastica a base biologica composta da un materiale eco compatibile, derivata da coltivazioni sostenibili olio di ricino. L'intero gruppo sella è privo di colla e, a fine vita del prodotto, i componenti possono essere facilmente separati e reintrodotti all’interno di nuovi processi di produzione.

Tempi di consegna ridotti 

Il cost saving è solo una parte dei vantaggi che si sono generati attraverso l’utilizzo di Stratasys H350 per la realizzazione di questo progetto ambizioso del sellino. 
I tempi di consegna del prodotto, infatti, sono un elemento realmente importante e fondamentale per una buona riuscita del progetto. 
“Abbiamo anche ridotto i nostri tempi di consegna a circa 10 giorni, rispetto ai 3-6 mesi relativi al processo di realizzazione del prodotto con la manifattura tradizionale”, aggiunge Hess. 

Key points 

• COST SAVING fino a 22.000 sterline rispetto all’utilizzo di metodi tradizionali
• TEMPI DI CONSEGNA 10 giorni anziché 3-6 mesi se utilizzati metodi tradizionali 
• BIO SOSTENIBILITA’ utilizzo di materiali derivanti da fonti 100% rinnovabili e che proviene a sua volta da agricoltura sostenibile di olio di ricino. 
• VANTAGGI Accuratezza, ripetibilità, flessibilità di progettazione e possibilità di realizzare anche grossi volumi di produzione con la garanzia che la qualità e il comfort del prodotto non andranno mai sacrificati.