Il nuovo anno sarà denso di novità per tutti coloro che seguono il settore del 3D printing per quanto riguarda il mercato sia consumer sia industriale.

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STAMPA 3D

In questo momento la stampa 3D è un tema mol-to caldo e popolare, tanto che è possibile trovare

anche in edicola un’opera a fascicoli per costruire da sé la propria stampante casalinga.Di questo argomento, il grande pubblico non aveva mai sentito parlare fino al 2012. Nel 2013 ha comin-ciato a destare interesse anche tra i consumatori e nel 2014 il mercato ha iniziato a decollare in modo deciso. Il mercato della stampa 3D, che negli ulti-mi 30 anni si è sviluppato a ritmi di crescita a cifra singola, dal prossimo anno dovrebbe conoscere la sua prima vera esplosione.Molte analisi macro-economiche e di mercato, come il Report annuale 2013 di Goldman Sachs, pubblicato nel mese di aprile 2014, considerano la stampa 3D come uno dei tre principali aspetti della rivoluzione tecnologica in atto in questi anni, confermando la tesi che essa sia uno degli otto ‘distruttori creativi’ (creative destructor, in inglese) che daranno nuova forma all’economia globale del futuro. Il termine ‘creative destructor’ fu coniato nel 1942 da Joseph Schumpeter nell’opera “Capitalismo, socialismo e democrazia” per definire un “processo di cambia-mento industriale che rivoluziona incessantemente la struttura economica dall’interno, distruggendo il vecchio e creando il nuovo senza soluzione di

COSA DOBBIAMO ASPETTARCI

Giancarlo Magnaghi

continuità”, che costituisce una spinta inarrestabile ad adattarsi o a morire quando si a�ermano modi davvero nuovi di fare le cose, come è già succes-so per esempio, nel mondo della fotografia, della musica, della cinematografia, della stampa e degli u�ci quando si sono imposti i contenuti digitali.Secondo Gartner Group, la di�usione della stampa 3D, insieme a smart machine e cloud computing caratterizzerà il mondo digitale nel 2015. Lo stesso Gartner Group riporta che, mentre nel 2014 sono state vendute 108.000 stampanti 3D a livello mon-diale, nel 2015 se ne venderanno il doppio, ovvero 217.000, per arrivare a 2,5 milioni nel 2018. La cur-va di assorbimento del mercato ormai è avviata e crescerà con lo stesso ritmo incrementale almeno per i prossimi cinque anni. Il costo della stampa 3D diminuirà nei prossimi tre anni e il settore registrerà una rapida crescita. Verranno messi in commercio nuovi dispositivi caratterizzati da un più favorevole rapporto prezzo/prestazioni e si intensificherà l’u-tilizzo di questi sistemi in ambito industriale, nelle applicazioni biomediche e consumer.Per quanto riguarda la spesa, per il prossimo anno il mercato delle stampanti 3D dovrebbe valere circa 1,6 miliardi di dollari, ma questa cifra è destinata a salire fino a 13,4 miliardi entro il 2018, con l’ingresso

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di ulteriori tecnologie che si a�ancheranno all’e-strusione (FDM) anche in termini di consistenza numerica.Le stampanti al di sotto dei 1.000 dollari nel 2014 hanno rappresentato l’11,6% del mercato comples-sivo, ma secondo Gartner entro i prossimi quattro anni il 28% del mercato sarà rappresentato dalle macchine più performanti comprese nel range di prezzo dai 1.000 ai 2.500 dollari, richieste dal mer-cato consumer, da quello professionale e dal mon-do delle imprese.

Come si muove il mercatoCome in tutti i nuovi mercati in forte ascesa, c’è un’eccessiva frammentazione del mercato consumer, i cui prodotti sono proposti da una cinquantina di produttori a�ermati (tra cui diverse aziende italiane) e oltre 200 startup. Poiché questi numeri sono in via di esplosione, soprattutto a causa dell’impatto dei numerosissimi produttori locali, la frammenta-zione globale crescerà moltissimo a livello globale ancora per qualche anno. Nonostante il continuo ingresso di nuovi player, il mercato dell’o�erta sta maturando e si sta conso-lidando. Sono iniziate le acquisizioni da parte dei big player delle aziende più piccole, per acquisire nuove quote di mercato e per completare le linee di prodotti. Per esempio, Stratasys, uno dei principali fornitori di stampanti 3D, che ha una quota del 55% del mercato delle stampanti al di sopra dei 10.000 dollari dopo avere incorporato alcuni produttori storici di stampanti 3D come Object e Solidscape, ha acquisito anche il produttore di stampanti FDM desktop Makerbot, che attualmente detiene il 35% del mercato totale del-le stampanti 3D FDM desktop. Anche 3D Systems ha acquisito e continua ad acquisire altre aziende.Ma anche i grandi marchi delle stam-panti tradizionali stanno scaldando i motori per entrare nel mercato della stampa 3D. Hewlett Packard, convin-ta delle potenzialità della stampa 3D applicata ai nuovi processi industria-li, ha presentato una stampante 3D basata sulla nuova tecnologia Multi Jet Fusion, che secondo HP sarà più rapida fino a 10 volte rispetto alle at-tuali tecnologie. Per ottenere questo risultato, la Multi jet Fusion sfrutta la tecnologia Thermal Inkjet, che utilizza un materiale da stampare in polvere sul quale vengono depositati seletti-vamente agenti chimici da 30 ugelli,

con una risoluzione fino a 21 micron, da 2 a 5 vol-te migliore di quella delle normali stampanti FDM.La progressiva riduzione dei costi rappresenta il driver principale della di�usione della stampa 3D nel mercato consumer, mentre per quanto riguarda il mondo delle imprese al prezzo si associa anche l’importanza di disporre di tecnologie su�ciente-mente performanti ed economicamente convenienti per la prototipazione rapida e per la produzione in piccoli volumi in comparti di�erenti, dall’architet-tura ed edilizia all’aeronautica, dal mondo dell’au-tomotive a quello del design, dalla gioielleria alla pasticceria, raggiungendo anche ambiti artigianali e amatoriali, grazie alla disponibilità di strumenti che facilitano la modellazione e la stampa degli oggetti, primi tra tutti i portali da cui è possibile scaricare, anche gratuitamente, modelli digitali in 3D di og-getti; il solo portale Thingiverse, per esempio, ne contiene oltre 400.000.

Tra motori di ricerca e marketplacePer aiutare a trovare tra i parecchi milioni di mo-delli 3D scaricabili da internet quelli che più si av-vicinano alle proprie esigenze, sono spuntati come funghi anche i motori di ricerca di modelli 3D, come Yobi3D, yeggi, 3dshap.es e Freebie 3D, che e�et-tuano la ricerca di oggetti all’interno dei diversi repository di modelli. Ovviamente, questi siti sono utili a chi cerca oggetti di uso comune come tazze, lampade, soprammobili o giocattoli, ma non a chi cerca componenti industriali come la girante di un turboreattore o la testata di un motore. Oggetti di design o comunque più complessi sono disponibili

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nei marketplace internet specializzati, come Sha-peways, dove è possibile comprare e vendere mo-delli 3D. Alcuni siti o�rono anche la possibilità di stampare con diversi materiali il modello acquistato.Anche in Italia esistono marketplace online su cui gli artigiani del terzo millennio, noti a tutti ormai con il termine maker, vendono oggetti da loro progettati e completamente personalizzabili, come MakeTank, una piattaforma di e-commerce che abbina al design contemporaneo Made in Italy le tecniche di digital fabrication e l’open source hardware Arduino. Il principale valore aggiunto è l’unicità degli ogget-ti venduti, infatti il cliente può chiedere al maker di personalizzare il prodotto a suo piacimento. Al progetto MakeTank hanno aderito oltre 110 maker che propongono più di 1.200 oggetti innovativi. Tra le categorie merceologiche più di�use acces-sori, complementi d’arredo, piccoli mobili e gioielli.Si stanno anche a�ermando nuovi modelli di busi-ness. Uno di questi è 3D Hubs, una community fon-

data nel 2013 da un gruppo di imprendi-tori olandesi e con sede ad Amsterdam, che ha sviluppato una rete mondiale di servizi di stampa 3D a cui sono asso-ciate oltre 9.000 stampanti 3D in 160 nazioni, e continua a crescere in modo esponenziale, anche in Italia. Fino a pochi mesi fa, la città che ospitava il maggior numero di stampanti era Milano, solo re-centemente superata da New York, vedi tabella in questa pagina che illustra la situazione degli associati nelle cinque città più importanti della rete 3D Hubs a fine novembre 2014.

Nuove applicazioniLa stampa 3D si sta muovendo al di là della produzione di oggetti in plastica e della prototipazione rapida industriale. Oggi, le stampanti 3D possono non solo

gestire materiali che vanno dal titanio alla cartila-gine umana, ma anche produrre componenti pie-namente funzionali, tra cui complessi meccanismi, batterie, transistor e LED.La produzione additiva continua a espandersi nei settori tradizionali: industria aerospaziale e automo-bilistica, medicina, oreficeria, stampi per fonderia, dove rimangono molte sfide (i costi e la varietà di materiali, i vincoli per la produzione ad alto volume, la lentezza e gli alti costi delle macchine) e grandi istituzioni come i governi e le multinazionali stanno iniziando a investire pesantemente in queste tec-nologie abilitanti della terza rivoluzione industriale.Nel 2014, i risultati più spettacolari la stampa 3D li ha ottenuti nel campo spaziale, dove si attendo-no notevoli sviluppi nei prossimi anni. La NASA ha sviluppato stampanti 3D per produrre nella base spaziale ISS (International Space Station) parti di ricambio e cibo per gli astronauti. Il prototipo del-la stampante per le parti di ricambio, in orbita da

Maker italiani in prima lineaLa diusione della community 3D Hubs, una delle più attive tra i maker di tutto il mondo, nelle prime cinque città del suo network.

Posizione Città Maker Stampanti 3D

1 New York 730 158

2 Milano 688 138

3 Londra 849 115

4 Los Angeles 606 110

5 Amsterdam 2.281 99

Fonte: 3D Hubs, novembre 2014

Cosa dobbiamo aspettarci

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settembre 2014, ha prodotto il 24 no-vembre 2014 il primo pezzo in condizio-ni di microgravità. Nel novembre 2014, anche ESA (European Space Agency) ha lanciato in orbita la stampante 3D sperimentale POP 3D (Portable On-Board Printer), utilizzata dalla nostra astronauta Samantha Cristoforetti per esperimenti di produzione additiva in microgravità finanziati da ASI (Agenzia Spaziale Italiana). Il progetto POP3D è stato realizzato in Italia da Altran Italia, Thales Alenia Space e IIT (Istituto Italia-no di Tecnologia). Produrre direttamen-te nello spazio alcuni componenti, avrà un valore enorme per le attività spaziali, ancora maggiore nel caso di un viaggio più lungo, per esempio verso Marte. Si parla inoltre del fatto che sia NASA che ESA starebbero pianificando la costru-zione di basi su Luna e Marte grazie alla stampa 3D.Nel campo dell’architettura e dell’edilizia, la stampa 3D è già utilizzata con successo per la creazione di modelli e plastici. Oggi però i progettisti sono diventati molto più ambiziosi e si sono spinti nella stampa di veri e propri edifici ed elementi architet-tonici. A credere maggiormente a questa opportu-nità sono soprattutto gli architetti spagnoli, italiani e tedeschi. Fuori Europa, soprattutto gli architet-ti cinesi e statunitensi sono all’avanguardia nella creazione di edifici prodotti con stampanti 3D. Se-condo lo European Architectural Barometer report, a partire dal 2015 questa tecnologia avrà un impat-to importante anche sui componenti per l’edilizia.Si avranno interessanti sviluppi anche nel mercato degli oggetti promozionali e della personalizzazio-ne, con particolare riguardo ai ‘mini-me’, i selfie 3D che sono la moda del momento. Sono state create catene in franchising per produrli (come Insta-Twin) e 3D Systems ha annunciato la disponibilità di una cabina fotografica 3D appositamente concepita per eseguire facilmente la scansione 3D delle persone, necessaria per realizzare i mini-me.

Evoluzione dell’oerta e delle tecnologieLe principali limitazioni tecniche attuali sono dovute alla definizione dei prodotti ottenibili, che costitui-sce uno dei punti deboli delle stampanti FDM, che hanno risoluzioni tipiche di 100-300 micron. Sono già apparse però sul mercato stampanti FDM di medio costo con risoluzioni di 40-50 micron, che in alcuni casi arrivano fino a 15 micron.Anche il problema delle dimensioni massime di stampa viene parzialmente superato da stampanti

professionali di nuova generazione con dimensioni più generose (fino 1 metro di lato) e costi relativa-mente contenuti: tra i 5.000 e i 30.000 euro.La varietà dei materiali a disposizione sta aumen-tando di giorno in giorno, anche se siamo ancora abbastanza lontani dal disporre dei materiali ne-cessari per produrre qualsiasi oggetto.Grazie alla decadenza nel 2014 dei brevetti di base della tecnologia SLS, molte università e molte start-up hanno iniziato a lavorare su macchine SLS eco-nomiche per plastica, metalli e ceramiche, che sa-ranno disponibili nel 2015.Anche nel campo delle stampanti per stereolito-grafia sono previsti sviluppi interessanti e con co-sti più contenuti. Per esempio, la startup italiana Lumi Industries, che ha sviluppato lo scorso anno LumiFold, la prima stampante DLP 3D portatile e pieghevole, ha in fase di crowdfunding su Indie-gogo la stampante 3D Lumi Pocket, che utilizza la tecnica stereolitografica 3D DLP Printing basata sull’utilizzo di un materiale fotosensibile liquido posto in un contenitore e solidificato a strati da un comune videoproiettore collegato a un computer. Questa tecnica ha tempi di stampa molto veloci e permette di raggiungere qualità di stampa miglio-ri delle stampanti FDM e di scegliere tra una vasta gamma di materiali: dalla plastica simile all’ABS, alla resina per la gioielleria e le fusioni a cera persa, agli oggetti flessibili. Il 2015 si preannuncia quindi come il primo anno della vera di�usione di massa della stampa 3D nelle PMI e nelle aziende artigiane.