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La stampa 3D per Impresa 4.0
3D PLAST e PLAST 2018
30 Maggio 2018
Giancarlo Magnaghi
Direttore Tecnico
Cherry Consulting
by Studio Magnaghi
www.cherryconsulting.it
3D Printing
Competence Center
Industria 4.0 ed ecosistema della stampa 3D in Italia
Giancarlo Magnaghi– Direttore Tecnico di Cherry Consulting by Studio Magnaghi
Milano, 30 maggio 2017
Industria 4.0: la quarta rivoluzione industriale
Tecnologie strumentali e abilitanti
+
Physical Space Cyber Space
Wearables
Human
Machine
InterfacesSCADA
MES
Robotics
STAMPANTI 3D TECNOLOGIE IOT
Sensori
CLOUD COMPUTING MACHINE LEARNING AUGMENTED
REALITY
PRODOTTI CONNESSI
Fonte: NetConsulting cube, 2017
Macchinari
Da Industria 4.0 a Impresa 4.0: gli effetti e le novità per il 2018
Il valore del mercato
Industria 4.0 in Italia
669,3799,4
977,3
879,9
1.032,0
1.207,5
2015 2016 2017e
+19,4%
+22,3%
+17,3%
+17,0%
1.549,1
+18,2%1.831,4
+19,3% 2,184,8
Fonte: Assinform / NetConsulting cube, luglio 2017
Sistemi IndustrialiProdotti e servizi ICT
Valori in milioni di euro
• Nuovi stanziamenti complessivi per 9,8 miliardi
• 255 milioni di euro per il periodo 2018-2020 per finanziare progetti di ricerca e innovazione
• Focus crescente sullo sviluppo delle competenze e
la formazione:
→ 95 Mln nel triennio 2018-2020 per la formazione degli
studenti sulle nuove competenze digitali
→ credito di imposta per la formazione 4.0 del 40% per
sviluppare le competenze digitali dei lavoratori
Ambiti della Formazione 4.0
Investimenti nelle tecnologie digitali 2017 – 2018 (P)
Il ruolo della stampante 3D nell’innovazione
Ideazione Ideazione PrototipazionePrototipazione ProduzioneProduzione LogisticaLogistica
Assistenza post-
vendita / gestione
ricambistica
Assistenza post-
vendita / gestione
ricambistica
• Prodotti unici
• Forme e geometrie non
possibili con tecnologie
tradizionali
• Collaboration tra designer
e grafici
• Riduzione di tempi e costi di
progettazione, prototipazione &
prima serie
• Riduzione del time-to-market
• Maggiore flessibilità di progettazione
• Semplificazione del ciclo produttivo
• Riduzione del lead time di produzione
• Miglioramento delle prestazioni
• Personalizzazione di prodotti
• Integrazione robotica/stampanti 3D (verso
4D, 5D)
• Re-inshoring
• Nuovi marketplace/canali
• 3D e-commerce Store
• Coopetition
• Riduzione delle scorte lungo la filiera
• Snellimento della Supply Chain
INNOVAZIONE DI PRODOTTO, DI PROCESSO E NEI MODELLI DI BUSINESS
Digital
PrototypingRapid
Prototyping Additive Manufacturing /
Centro Servizi
Fabbricazione locale c/o
centri di distribuzione o a
casa dei consumatori
Parti di ricambio o
personalizzazioni: c/o centri
di distribuzione/assistenza
a casa dei consumatori
Fonte: NetConsulting cube, 2017
L’ecosistema della Stampa 3D
Produttori
stampanti
Software
vendorDistributori
System
Integrato
r
Clienti
finali
Produttor
i materiali
Centri
servizi
• Stampanti
professionali
(diverse
tecnologie di
stampa e
fasce di
prezzo)
• Stampanti
consumer
• CAD 3D
• Slicer
• PLM
• ERP
• CRM
• Materiali (oggi in
particolare in
filamento)
• Dai polimeri alle
termoplastiche
• Oggi forte sviluppo di
prodotti alimentari e
bioprinting
• Tipologia: originali,
compatibili,
sperimentali
• Distributori di
stampanti
professionali
• Distributori di
stampanti non
professionali
• GDO
• eCommerce
• Integrazione con
PLM e gestione
prodotto/
marketing/
commerciale
• Integrazione con
ERP
• Integrazione con
CRM
• Integrazione con
altri sistemi di
fabbrica (MES,
macchinari)
• Progetti per
sensorizzazione
impianti (in logica
Industria 4.0)
• Centri di
prototipazione
rapida
• Centri
marketing e
servizi
• Marketplace
• FabLab
• Centri stampa
• B2B (Grandi
aziende, PMI,
commercio)
• Utenti
professionali
(artigiani, studi
architettura, studi
di ingegneria)
• Sanità
• Scuole/Università
• Consumer (uso
personale)
Fonte: NetConsulting cube, 2017
Previsioni spedizioni di stampanti 3D a livello globale
Fonte: Statista 2018
N. Unità Valore (miliardi di USD)
20152015 2018
Processi di produzione additiva
Italiano Inglese
Estrusione di materiale Material Extrusion (ME)
Fusione su letto di polvere Powder Bed Fusion (PBF)
Deposizione diretta di energia Directed Energy Deposition (DED)
Fotopolimerizzazione in vasca Vat Photopolymerization (VP)
Getto di legante Binder Jetting (BJ)
Getto di materiale Material Jetting (MJ)
Laminazione di fogli Sheet Lamination (SL)
Fonte: ASTM - International Committee F42 on Additive Manufacturing Technologies
Le tecnologie di stampa 3D più richiestenella più grande catena di centri servizi per stampa 3D
Fonte: 3D Hubs Digital Manufacturing Trends - https://www.3dhubs.com/trends
Percentuale del fatturato per oggetti prodotti con le varie tecnologie
I materiali più utilizzati per la stampa 3D
Fonte: 3D Hubs Digital Manufacturing Trends - https://www.3dhubs.com/trends
Per la prima volta nel 2017 il valore del mercato mondiale dei materiali per la stampa 3D ha superato il miliardo di USD
Le Industry di adozione della Stampa 3D...
Le macchine per la Manifattura
Additiva utilizzate in ambito
industriale rientrano tra i beni
funzionali alla trasformazione
tecnologica e/o digitale delle
imprese in chiave Industria 4.0
Prototipazione rapida tramite
sw di modellazione
Da approccio produttivo Top-
down a modello laterale,
collaborativo e distribuito
Disintermediazione tra
produttore/maker e cliente
Condivisione/ diffusione della
cultura da parte dei FabLab
Comparti industriali: prototipazione, test di nuovi materiali,
pezzi di ricambio
Fashion/Lusso: gioielleria, moda, calzoleria,
componenti personalizzati
Sanità: protesi/valvole, tessuti umani
Chimica/Farmaceutica: molecole, farmaci personalizzati
Retail: merchandising, pezzi unici (customizzati)
Microimprese-PMI: produzione di piccoli lotti, produzione artigianale
Fonte: NetConsulting cube, 2017
SETTORI
Trend di adozione della Stampa 3D /Manifattura Additiva
Fonte: Christopher Barnatt . ExplainingTheFuture.com
Ecosistema di offerta della stampa 3D in Italia
FonteCherry Consulting - marzo 2018
• In Italia sono acquistabili circa 450 modelli di stampanti 3D, di 100 marche diverse
• I produttori italiani di stampanti 3D sono 30
• Il parco installato è dell’ordine delle 18.000 stampanti 3D, di cui circa la metà macchine di
fascia bassa e metà di tipo professionale (prezzo >= 3.000 euro)
• Le tecnologie più offerte (numero di modelli) sono FDM/FFF (53%) e SLA/DLP (18%)
• I centri servizi di stampa 3D professionali sono circa 200, di cui la metà dotati di macchine
professionali di livello medio/alto e 20 dotati anche di macchine per metalli
• I FabLab sono circa 130, dotati tutti di stampanti 3D di fascia medio/bassa e la maggior
parte anche di piccole macchine CNC (85%), e di taglio/incisione laser (75%).
• Il valore stimato dell’ecosistema della stampa 3D italiano (stampanti, scanner 3D,
software, materiali, servizi e prodotti dei centri servizi, è dell’ordine dei 400 milioni di €.
Distribuzione geograficadei produttori italiani di stampanti 3D
30 produttori attivi
Fonte: Cherry Consulting – Marzo 2018
Distribuzione geografica dei centri servizi italiani
Fonte: Cherry Consulting – Dicembre 2017 – dati preliminari
Circa200 centri servizi attivi
Servizi offerti dai Centri Servizi Italiani
Fonte: Cherry Consulting – Dicembre 2017 – dati preliminari
Tecnologie disponibili nei Centri Servizi Italiani
Fonte: Cherry Consulting – Dicembre 2017 – dati preliminari
Fab Lab in Italia
Fonte: www.fablabs.io Fonte: Cherry Consulting – Marzo 2018
Circa130 FabLab attivi
Servizi offerti dai FabLab Italiani
Fonte: Cherry Consulting – Marzo 2018
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Stampa 3D Elettronica CNC Laser Cut Vinyl Cutter
100%
91%
85%
75%
60%
Progettazione per la produzione additiva (DFAM)
Per sfruttare pienamente le possibilità uniche della stampa 3D rispetto ai processi di produzione
tradizionali, è necessario partire dalla fase di progettazione utilizzando le metodologie DFAM (Design
For Additive Manufacturing), o perlomeno adattare i progetti esistenti: AFAM (Adapt For Additive
Manufacturing) per ottimizzarne la topologia
Lo scopo del DFAM è la massimizzazione delle prestazioni del prodotto attraverso una sintesi delle
forme, dimensioni, strutture gerarchiche e composizione del materiale.
Per perseguire tali obiettivi i progettisti devono considerare che:
• la Produzione Additiva o Additive Manufacturing (AM) consente di avere sottosquadri, spessore di
parete variabile, lattice / honeycomb, canali con geometria complessa;
• è possibile produrre oggetti con complessità geometrica illimitata, con forme contorte e
svergolate, fori ciechi e filettature/viti con un elevato rapporto resistenza/peso;
• la AM consente la riduzione del numero di parti: è possibile produrre direttamente un assemblato
come unico componente integrando giunti e cerniere.
Parte Produzione tradizionale Produzione additiva
Staffa
Corpo
Valvola
Peso – 60%
Collettore
idraulico
Esempi di ottimizzazione delle geometrie (ottimizzazione topologica)
5 Kg 1,5 Kg
La stampa 3D non è solo una strumento per realizzare in modo più rapido ed economico i prodotti esistenti,
ma offre anche l’opportunità di realizzare nuovi prodotti più efficienti e più belli
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e per l’innovazione tecnologica
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