Perché la disruption dell’Additive Manufacturing non è nel Manufacturing

Il manufacturing, per logica, è un processo a valle della progettazione. Pensare di produrre utilizzando tecnologie additive, implica un cambiamento non banale nel processo di progettazione. Anticipare o aspettare? Questo è il (non) dilemma a cui il management deve essere in grado di rispondere

Siamo ormai da tempo subissati da articoli, conferenze, saggi, report sulla disruption generata dalla apparente e quasi improvvisa comparsa delle tecnologie di fabbricazione additiva nel settore del Manufacturing, così importante e vitale a livello nazionale.

Forse vale la pena di ricordare che le tecniche additive per la produzione di oggetti esistono da più di 30 anni, tanto che i brevetti iniziali più rilevanti sono ormai scaduti da qualche anno e questo può spiegare il boom delle macchine a basso costo che stanno invadendo il mercato per quanto concerne il 3D Printing.

Nel settore industriale più orientato a parti metalliche questa “rivoluzione” avviene in mezzo ad obiezioni e distinguo su vari aspetti della “nuova” tecnologia che non sono ritenuti ottimali (confrontandoli con i risultati ottenibili con le tecniche tradizionali di deformazione o asportazione) come stato superficiale (rugosità), precisione, dimensioni, qualità ed affidabilità del materiale (in termini metallurgici) e così via. 

Tutto nell’ipotesi di una ipotetica e del tutto fuorviante competizione/comparazione uno a uno su qualità e convenienza rispetto alla manifattura/produzione con tecnologie tradizionali e facendo comparazioni con parti prodotte con le due tecnologie.

E’ ovvio che, da questo punto di vista, la convenienza di adottare l’AM si veda solo nelle nicchie di mercato di piccole e piccolissime produzioni di parti che richiedano attrezzature (tipicamente stampi) da ammortizzare sulla quantità della produzione, anche se bisogna mettere in conto una finitura per asportazione di truciolo per ottenere precisioni e qualità superficiale richieste.

Ma l’enorme opportunità/vantaggio sta nella progettazione, non nella produzione.

Si è aperto uno spazio enorme nel settore della progettazione, in modo particolare delle parti meccaniche. Perché scompaiono i due vincoli cardine che stanno alla base della progettazione meccanica, come metodo e come prassi: un materiale unico e omogeneo per caratteristiche fisiche e chimiche con proprietà e prestazioni sostanzialmente uniformi per ogni singolo pezzo; una forma/morfologia limitata e quindi dettata dalla modalità di produzione: per deformazione e/o per asportazione di truciolo.

Tutto ciò è ormai talmente metabolizzato, da parte di progettisti e accademici che formano i futuri progettisti, da non prendere nemmeno in considerazione come oggi, alla luce delle tecnologie informatiche di supporto disponibili a livello commerciale (quindi ben oltre la fase della ricerca e della sperimentazione), il modo di progettare possa cambiare e migliorare in modo sostanziale e immediato.

Il paradigma tradizionale della progettazione meccanica si basa su un processo che parte da una definizione di specifiche, obiettivi da raggiungere, vincoli solo in parte formalizzati quantitativamente ed in modo coerente e completo che vengono poi “interpretate” dal progettista che sulla base della sua esperienza e delle sue conoscenze arriva a definire in termini essenzialmente di forma una o più possibili soluzioni con l’ausilio di strumenti CAD.

Strumenti che di fatto generano un modello geometrico nominale della/delle soluzioni potenziali che poi sono il punto di partenza di una serie di simulazioni atte a verificare le caratteristiche, le funzionalità ed il comportamento fisico a fronte di situazioni ritenute limite per garantirne la validità.

Questo ciclo permette anche di applicare tecniche di ottimizzazione delle soluzioni ma sempre riferendosi alla morfologia definita dal progettista inizialmente eventualmente modificata e/o migliorata a seguito delle simulazioni di verifica. Ma questa forma è quanto “intuito” da parte del progettista sulla base di esperienze pregresse.

Possiamo osservare che tutte le varie generazioni di strumenti CAD (Computer Aided Design) aiutano nella fase di documentazione oggettiva del risultato non tanto o per nulla nella fase di creazione della potenziale soluzione.

Le tecniche di simulazione integrate con quelle di ottimizzazione, in particolare topologica, permettono invece di ribaltare il processo in modo molto più efficace perché partendo dalla definizione delle specifiche, degli obiettivi e dei vincoli generano forme che ottimizzano la forma rispetto agli obiettivi specificati ed ai vincoli imposti.

Quindi i nuovi sistemi di supporto alla progettazione (detti “simulation based”) propongono soluzioni progettuali ottimali basate  sugli obiettivi e rispettosi dei vincoli. Non prendendo in considerazione i forti vincoli imposti dalle limitazioni dei sistemi di produzione tradizionali i risultati sono molto più “leggeri” e con forme molto “organiche” non producibili con i sistemi di produzione tradizionali.

Ma le tecniche di manifattura additiva si prestano benissimo alla produzione di queste forme.

La facilità e la rapidità della soluzione progettuale generata dalla simulazione a priori permette al progettista di esplorare uno spazio delle soluzioni molto più ampio variando vincoli ed obiettivi, che nel processo attuale sono fissati a priori, sulla base di soluzioni precedentemente sperimentate, e quindi solitamente scarsamente innovative.

In questo modo quindi il progettista matura in tempi molto ridotti una esperienza progettuale molto più ampia ed articolata amplificando quindi il suo bagaglio di esperienza e su basi scientificamente più solide e meno empiriche.

Ovviamente l’adozione di queste nuove procedure di progettazione ha un costo, che però non è da localizzare in acquisti di hardware e software ed in tempi di apprendimento, ma piuttosto nell’impostare ed attuare un cambiamento non marginale di metodo e di ruoli nella struttura deputata alla progettazione.

Ma poiché questo sta avvenendo nelle industrie più innovative e concorrenti, porta ad incrementi sostanziali di performance, si è davanti ad un dilemma che si concretizza in una scelta strategica già nota: agire d’anticipo o aspettare e reagire? …sempre che poi ce ne sia la possibilità!

 

 

 

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