Associazione Italiana per la Ricerca Industriale

Smart Manufacturing in Industria 4.0. A che punto siamo?

Il Workshop “Smart Manufacturing (ALM) in Industry 4.0: where we stand?” (tenuto nell’ambito del convegno internazionale NanoInnovation 2017) ha cercato di fare il punto sullo stato della tecnologia della manifattura additiva nel Paese. Animato da importanti esponenti del mondo accademico, della ricerca ed industriale, il workshop ha fornito uno spaccato interessante della situazione, grazie alle testimonianze ed agli spunti di riflessione sul livello della conoscenza e sul reale impiego dell’ALM in diversi settori industriali: dall’automotive, all’aerospazio, alla manifattura per telecomunicazioni, passando per il biomedicale.

Nonostante provenienti da ambiti diversi, tutti gli interventi (vedi le presentazioni: Smart Manufacturing (ALM) in Industry 4.0: where we stand) hanno concordato su alcuni aspetti fondamentali che sono trasversali rispetto alle specifiche applicazioni:

  1. Libertà di progettazione già in chiave ALM e non adattamento di vecchi schemi o vecchi progetti alla tecnologia;
  2. Necessità di nuovi software in grado di massimizzare le progettazioni per ALM, evitando perdita di informazioni nei passaggi simulazione/CAD/software di stampa;
  3. Necessità di nuovi materiali. Quelli attualmente disponibili sono limitati nelle composizioni e comunque piuttosto costosi, essendo per lo più proprietari;
  4. Importanza di qualificare materiali, processi e prodotti (iniziando dalla conoscenza dell’effetto dei parametri di stampa sulle prestazioni degli stampati);
  5. Necessità di sviluppo di conoscenza sulla tecnologia a partire dalla formazione universitaria fino al personale di azienda.

L’ing. Bassan, project manager presso CRF- WCM R&I, ha evidenziato come nel settore dell’automotive, sebbene l’impiego del 3d printing rimanga principalmente nell’ambito della prototipazione rapida, i recenti affinamenti della conoscenza dei limiti e della potenzialità della tecnologia hanno portato a ragionare sulla sua applicazione in produzione per pezzi specifici (per i quali il vantaggio prestazionale derivato da design particolari superi qualsiasi riserva sulla cadenza produttiva), sulla personalizzazione e anche in casi dove produzioni da stampo risultano chiaramente antieconomiche (ad es. garantire la manutenzione di vecchi veicoli).

Lo sviluppo dell’ALM nel settore automobilistico appare, inoltre, molto legato allo sviluppo di nuovi materiali, soprattutto polimerici, in grado sia di garantire l’alleggerimento delle strutture, sia di proporre materiali funzionalizzati, come illustrato dall’Ing. Lambertini del Materials Lab di CRF.

Concetto ripreso dall’Ing. Rinaldi, dell’Università di Tor Vergata ed NPI ESA, che nel proprio intervento ha presentato lo studio sull’innovazione di diversi tipi di materiali polifunzionali per la realizzazione di strutture polimeriche stampate per l’aerospazio (cubesat, in particolare), mostrando come il processo di stampa possa a tal punto influenzare le proprietà dello stampato da dovere includere tale evenienza a partire dalla progettazione dei pezzi. Il lavoro dell’Ing. Rinaldi si è, d’altronde, inquadrato nell’ampio programma sulle tecnologie avanzate cross cutting initiative dell’ESA, presentato dall’ing. Ghidini, Direttore della Divisione Strutture, Meccanismi e Materiali dell’ESA, che ha riscosso un enorme successo a livello europeo, con i paesi membri, soprattutto e principalmente del Nord Europa, che hanno aderito per più di 28MEuro al programma proposto dall’ESA su ALM.

Il risultato è un’ampia attività di sviluppo ongoing sull’ALM per lo spazio che va dalla stampa della base lunare, a quella di organi, sangue e cellule, passando per i sistemi di propulsione e le strutture. In riferimento a queste ultime, di grande interesse è stato il punto di vista proposto nell’intervento dell’Ing. Lumaca, Thales Alenia Space Italia, che ha evidenziato l’interesse nell’impiego dell’ALM soprattutto in un’ottica di riduzione dei tempi di realizzazione delle strutture, grazie alla possibilità di stampare in un unico job un pezzo prima ottenuto con un assembly di più parti, con enormi vantaggi in termini di logistica, aumenta affidabilità e minore documentazione prodotta.

L’ALM è ampiamente presente anche nel settore biomedicale, nel quale è ormai realtà presente nell’esecuzione di molte tecniche chirurgiche di impiantazione di devices, soprattutto nel campo dell’ortopedia. L’Istituto Rizzoli ha illustrato come l’utilizzo di impianti personalizzati per i diversi pazienti comporti assoluti benefici non solo in termini di decorso post-operatorio ma anche in termini di facilità di impianto con conseguente riduzione drastica dei tempi operatori. La grande sfida è quella di andare oltre, come illustrato dal dott. De Santis dell’istituto IPCB-CNR di Napoli, lavorando sui i materiali per la rigenerazione tissutale, creando scaffolds 3d funzionalizzati per favorire sia il processo di crescita cellulare, sia per integrare sistemi di drug delivery.

Le relazioni prodotte hanno confermato coma ALM sia una tecnica produttiva del tutto trasversale ai diversi settori industriali e, in quest’ottica, sono risultati molto interessanti gli interventi del Prof. Gaudenzi, Direttore del Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Aerospaziale , e del dott. Muccini, Direttore del dell’Istituto per i Materiali Nanostrutturati del CNR di Roma Montelibretti. Il primo ha illustrato il progetto di Sapienza che si concretizza nella realizzazione di un FabLAb sull’ALM dalla spiccata vocazione multidisciplinare, che integra l’operato di diversi gruppi di ricerca provenienti da diversi Dipartimenti dell’Ateneo e che ha recentemente iniziato la propria operatività. il Dott. Muccini ha invece illustrato le numerose e complesse facilities presenti presso il proprio Istituto per l’analisi e la diagnostica dei materiali, con particolare attenzione ai materiali funzionali e nanostrutturati, offrendo un innovativo e dinamico punto di vista riguardo all’apertura sulla volontà di integrare maggiormente le attività e le potenzialità dell’Istituto con gli altri attori presenti sul territorio, siano essi università, centri di ricerca o aziende.

Nota interessante è stata anche l’analisi sull’impatto dell’ALM sul mercato proposta dal Prof. Beltrametti, Direttore del Dipartimento di Economia dell’Università di Genova, il quale ha offerto un ampio spaccato sugli operatori ALM presenti in Italia e sulle previsione di impatto economico su diverse tipologie di produzione, arrivando a definire un breakeven in termini di numero di pezzi prodotti entro i quali la tecnologia ALM è una scelta produttiva conveniente. Analoga analisi, relativamente al proprio ambito, è stata presentata dall’Ing. Malacalza Jabil, che si occupa per i propri clienti di integrare l’ALM nella produzione, passando per lo sviluppo di processo e l’integrazione dell’ALM nella supply chain. Particolarmente interessante l’accenno al 3d printing nell’ambito dell’elettronica e la microelettronica.

Chair del Workshop è stata la Prof.ssa Francesca Nanni dell’Università di Tor Vergata, la quale ha sottolineato come la Giornata abbia rappresentato un fruttuoso momento di sintesi e di confronto tra esperti di settori diversi. Si è rimarcato un generale ritardo del Paese nelle fasi iniziali della tecnologia ALM, in larga parte recuperato grazie alla dinamicità, curiosità e rapidità tipiche del sistema imprenditoriale e della ricerca italiana. Ovviamente gli sforzi futuri dovranno concentrarsi maggiormente nella capacità di realizzare networks di specifica rilevanza attraverso la creazione di opportuni Centri di Trasferimento Tecnologico e sviluppo di progetti di ampio respiro, ricorrendo al supporto di risorse finanziare che la Strategia Governativa vorrà mettere in campo.