Amici o nemici: Produzione additiva e tradizionale

8 MAGGIO 2023 | Tempo di lettura: 3 min

Come ogni altra tecnologia moderna, anche la fabbricazione additiva (AM) ha fatto scalpore al suo esordio, ma è stata subito accolta con scetticismo. L'AM può spesso essere travisata come una tecnologia di tipo start-up destinata a dominare la produzione tradizionale, che rappresenta l'8,5% della forza lavoro americana (12,85 milioni di posti di lavoro). In realtà, l'AM e la produzione tradizionale sono amichevoli nell'industria manifatturiera: un altro strumento nella cassetta degli attrezzi in continua espansione del XXI secolo.

Qual è la differenza tra la produzione additiva e quella tradizionale?

La produzione tradizionale si riferisce alla pratica di stampaggio, intaglio e lavorazione per creare un prodotto, indipendentemente dal volume. Alcune pratiche comuni nella produzione tradizionale sono lo stampaggio a iniezione, la lavorazione CNC e la fusione. Una linea di produzione fa storicamente leva su uno stampo che viene utilizzato per produrre alti volumi di un singolo prodotto, una pratica efficiente ed economica che consente alle aziende di produrre in massa nei magazzini aziendali.

La fabbricazione additiva si riferisce alla pratica della stampa 3D industriale, in cui invece di intagliare, modellare o fondere un prodotto, lo si costruisce strato per strato all'interno di una camera di costruzione della stampa 3D che segue il percorso tracciato da un file STL, come un progetto CAD (Computer Aided Design). Questa tecnologia è stata adottata in modo massiccio dai settori spaziale e aerospaziale, nonché dalle industrie mediche e dentali, grazie alle sue capacità di personalizzazione e complessità.

Vantaggi e svantaggi della produzione AM e tradizionale

Vantaggi della produzione tradizionale:

Produzione ad alto volume - la produzione tradizionale consente alle aziende di realizzare rapidamente un singolo prodotto, creando una linea di produzione che può funzionare 24 ore su 24, soddisfacendo in modo efficiente le richieste del mercato.
Produzione economicamente vantaggiosa: la produzione in grandi volumi consente di ridurre il costo per unità con cifre elevate di produzione e di domanda. Più si produce con la manifattura tradizionale, più ogni prodotto sarà economico, in parte grazie all'ammortamento dei costi iniziali di attrezzaggio, come uno stampo a iniezione.
Coerenza dei pezzi - la produzione tradizionale consente una forte coerenza dei pezzi, ripetendo la stessa produzione automatizzata con poche deviazioni dal progetto originale.

Gli svantaggi della produzione tradizionale:

Elevato spreco di materiale - l'atto di intagliare o produrre una singola unità con i metodi di produzione tradizionali crea uno spreco eccessivo. Sottrarre materiale per raggiungere il prodotto finale è il modo in cui si è sempre fatto - ma cosa succederebbe se quel materiale non dovesse andare sprecato a causa delle pratiche di produzione tradizionali?
Scarsa capacità di discostarsi dal progetto del prototipo originale - la produzione tradizionale si basa sulla produzione del prodotto previsto e dello strumento utilizzato per stampare o intagliare il progetto. Dopo che lo strumento è stato realizzato per la produzione, le linee di produzione non hanno la possibilità di modificare o aggiungere nulla al prototipo iniziale del prodotto.
Costi elevati per livelli di produzione medio-bassi: l'ammortamento delle spese iniziali di attrezzaggio nell'arco della produzione è fondamentale per ridurre il costo per pezzo. Senza un ordine di produzione di grandi dimensioni, il costo di produzione di ogni singolo articolo è più elevato e incide sui profitti a causa delle spese di produzione.

Vantaggi della produzione additiva:

Flessibilità dei materiali - la produzione additiva di polimeri o metalli offre l'opportunità di stampare con più materiali e di selezionare il materiale ottimale in base alle proprietà e alle caratteristiche del materiale che si adattano all'applicazione prevista piuttosto che alla disponibilità o alla scarsità del materiale. Ciò consente alle aziende del settore aerospaziale, ad esempio, di passare dalla stampa in titanio (Ti64) a quella in alluminio (AlSi10Mg) in base all'uso previsto per l'applicazione.
Magazzino digitale e produzione di piccoli lotti - la produzione additiva ha coniato l'espressione "magazzino digitale" per descrivere il fatto che, con una libreria di file STL a portata di mano, si ha un magazzino che vive nel proprio computer piuttosto che in una struttura fisica di stoccaggio. La possibilità di decidere quanti e quali pezzi stampare consente di accedere a linee di produzione limitate e di soddisfarle rapidamente, anziché riprogettare la ruota (o il timbro).
Personalizzazione e consolidamento dei pezzi: con i file STL è possibile modificare il prototipo o il progetto iniziale e inviarlo alla stampante in pochi minuti. Non è necessario creare lo strumento per il prodotto, il laser e il file STL lavorano in tandem come una mappa guidata per costruire un prodotto completo. La progettazione con AM consente anche di consolidare i pezzi grazie alle complesse capacità della stampa 3D.

Gli svantaggi della produzione additiva:

Costo iniziale - il costo dell'acquisto di un sistema AM può causare uno shock all'inizio per chi è nuovo alla stampa 3D industriale. L'acquisto di un sistema di questo calibro è un investimento sostanziale per la maggior parte delle organizzazioni, ma, analogamente al modo in cui la produzione tradizionale ammortizza il costo iniziale di una macchina CNC o di uno strumento di fusione, il costo di un sistema AM si ripagherà dieci volte nel tempo grazie alla possibilità di stampare e cambiare i materiali su richiesta in base alle specifiche aziendali.
Post-lavorazione - il processo di levigatura, tintura e finitura delle applicazioni AM direttamente dopo la loro realizzazione può richiedere strumenti e attrezzature aggiuntive per completare la produzione del pezzo in modo efficace. Sebbene questo aggiunga un po' di tempo alla data di completamento del progetto, consente a coloro che hanno applicazioni da esporre di raggiungere l'aspetto fisico ottimale per le loro applicazioni.
Limitazioni delle dimensioni di costruzione - I volumi di costruzione dei sistemi AM variano in base alle dimensioni e non sono adatti a tutte le applicazioni. A seconda della complessità dell'applicazione e se l'AM è la soluzione che fa per voi, la nostra consociata AMCM (Additive Manufacturing Customized Machines) può modificare e costruire un sistema EOS con specifiche aggiuntive, come un volume di costruzione più grande, laser più potenti e una risoluzione fine dei dettagli (FDR).

Come sapere qual è il processo giusto per voi

Entrambi i processi presentano vantaggi e svantaggi: tutto sta nel determinare quale sia la soluzione migliore per la vostra applicazione e i vostri obiettivi di produzione. Se state realizzando lo stesso prodotto semplice in unità di massa, la produzione tradizionale come lo stampaggio a iniezione può essere l'approccio più snello alla produzione. Se il prodotto è personalizzabile, ha disegni geometrici o strutture interne intricate o un obiettivo di produzione che può espandersi o contrarsi nel tempo, vale la pena considerare l'AM per la produzione a breve e a lungo termine.

Un esempio di collaborazione tra produzione additiva e tradizionale all'interno di una casa di produzione:

Casco Bauer Hockey REAKT

Quando Bauer ha discusso inizialmente di una collaborazione, era scettica sulla capacità di AM di passare dal prototipo alla produzione. Sapevano che non era la soluzione più efficace dal punto di vista dei costi per un prodotto di massa, ma sapevano anche che avrebbero potuto trarre vantaggio sfruttando il costante aumento della popolarità della personalizzazione e volevano offrire un casco personalizzato fatto per adattarsi a una persona piuttosto che a una taglia unica. In seguito, Bauer ha accettato e ha in programma di espandere la propria linea di prodotti stampati in 3D e la produzione complessiva con l'aiuto di EOS Additive Minds e Digital Foam.

Se siete interessati a saperne di più su come la tecnologia AM può arricchire le vostre capacità produttive e il vostro portafoglio, contattate il nostro team di vendita per discutere le vostre opzioni e i vostri obiettivi di produzione.