La stampante 3D porterà ad una nuova rivoluzione industriale?

Pubblicato: 17 aprile 2012 da ive in News & Articoli, Ricerca
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Traduzione a cura di Maurizio Bisogni

Peter Schmitt,  dottorando al MIT, nel 2009 ha stampato un orologio. Non era l’immagine su un pezzo di carta, ma un vero e proprio orologio tridimensionale – un oggetto di 20 cm di diametro in plastica con un dispositivo di cronometraggio e con ingranaggi in movimento e contrappesi.

Dopo averlo appeso al muro e spinto il contrappeso, il tic tac è partito senza nessun problema.”Non era molto accurato, ma era un orologio funzionante!”, ci ha confidato Schmitt.

Anche agli scienziati del MIT piacerebbe essere in grado di stampare i propri robot. La loro visione è questa: “Decidi cosa vuoi vuoi fare, scarica il disegno del robot da Internet, crea e modifica il software che ti serve e premi “Stampa”.

Scienziati di tutto il mondo stanno lavorando su una tecnologia che potrebbe andare ben oltre la stampa di robot e orologi e sconvolgere l’economia mondiale. Essa va sotto il nome di stampanti 3-D, o litogarfia tridimensionle, e molti esperti proclamano che possa dare inizio ad una nuova rivoluzione industriale. The Atlantic Council, una società di consulenza industriale con sede a Washington, DC, dice che la tecnologia è “trasformazionale”.

Chi lavora già in questo campo la chiama “fabbricazione per addizione”.


Attualmente la gran parte della produzione moderna è per riduzione/erosione cioè si prendono blocchi di plastica, legno o metallo, e la macchina elimina materiale via finché non arriva al prodotto voluto. Tutta la plastica, legno o metallo che non rientra nelle dimensioni dell’oggetto viene buttato via, anche fino al 90 per cento. In epoca di risorse sempre piu’ scarse, ciò può diventare insostenibile.Di fatto la stampante 3D posa strati di polveri metalliche o plastiche come istruito dal software, allo stesso modo in cui l’inchiostro viene fissato sulla carta comandato dal driver della stampante. Dopo che uno strato è stato completato, il vassoio viene abbassato una frazione di millimetro e uno strato successivo viene aggiunto. La stampa continua finché il pezzo è completo.

Nel caso del metallo, la fusione viene lasciata raffreddare ed indurire;  le plastiche o polveri metalliche invece vengono indurite con calore o luce ultravioletta. Le stampanti 3D possono funzionare con moltissime altre sostanze, persino con il cioccolato.

Con questa tecnica lo spreco è minimo, ed è possibile modificare l’oggetto semplicemente lavorando sul software che gestisce la stampante.

“I prodotti realizzati con stampanti 3D sono generalmente di qualità migliore e più belli rispetto ai prodotti realizzati in maniera tradizionale” ha stabilito un rapporto di ricerca realizzato dal The Atlatic Council “Il metodo 3-D inoltre consente la stampa di disegni altrimenti impossibili da realizzare con tecniche di produzione convenzionali.”

La prima stampante 3-D fu inventata da un americano, Charles Hull, nel 1984. Le prime macchine erano enormi, lente, molto costose, e avevano un uso limitato.

Nel 2004, Adrian Bowyer, docente presso l’Università di Bath, in Inghilterra, ha inventato una macchina che ha riprodotto il 50 per cento delle sue parti e nel 2008 questa percentule è salita al 100 per cento. Dato che non c’era alcun guadagno economico da realizzare con una stampante auto-replicante, Bowyer decise di rendere la “RepRap” di pubblico dominio, e la mise in “open source”. Chiunque può acquistare questa stampante desktop per meno di $ 400 e adattarla a proprio piacere per stamparne più copie o altre versioni.

Questo progetto continua a migliorare, grazie all’apporto di vasto gruppo di appassionati da tutto il mondo, una forma di crowd-sourcing, e da utenti che condividono progetti online, spesso gratuitamente.

La produzione per addizione, nel frattempo, sta diventando un settore industriale in forte crescita. Secondo “Wohler Associates”, una società di consulenza Colorado, questo comparto ha avuto un tasso di crescita medi annuale del 26,2 per cento per più di 20 anni e le entrate raggiungeranno i 3 miliardi di dollari entro il 2016.

Ogni anno, questa tecnica realizza oggetti sempre più complessi, più velocemente e con minor costo. Con questa tecnologia si stampano carrelli di atterraggio per aerei, vestiti, parti di automobili, protesi dentarie, anche rotule, e tanto altro ancora.

Gli scienziati stanno sperimentando la stampa di organi con cellule umane [già fatto e già trapiantato un rene]. Un imprenditore Airbus sta lavorando sulla stampa di intere ali per aeromobili che utilizzano polvere di titanio. Parti della fusoliera del Boeing 787 Dreamliner sono state già stampate.

Stampare un robot è molto più complicato che costruire un orologio, ma i ricercatori del MIT, dell’Università della Pennsylvania ed Harvard pensano che il risultato sarà “la trasformazione della produzione e … la democratizzazione dell’accesso ai robot”, secondo Daniela Rus, capo ricercatrice del progetto presso il MIT.

Ad esempio, si potrebbe identificare un problema – diciamo ripulire il pavimento della cucina dopo che un bambino ha rovesciato il pranzo – e la sua soluzione, cioè, la progettazione di un robot specifico per una attività del genere. Si potrebbe, allora, scaricare un progetto da Internet, personalizzarlo in funzione della vostra cucina, e stampare esattamente il robot che si ha scelto o disegnato, con le parti mobili già funzionali.

I ricercatori del MIT hanno già stampato due robot, di cui uno progettato per entrare in aree contaminate e uno con una pinza che aiuta le persone disabili.

I lato oscuro di questa tecnologia è che può presentare seri problemi all’economia mondiale.

La maggior parte dei prodotti finiti oggi sono il risultato di molte parti prodotte in vari luoghi del mondo, che vengono raccolte per il montaggio in un unico prodotto,per poi essere spediti ai clienti di tutto il mondo. Con la stampa 3-D, in teoria, l’intero prodotto verrebbe realizzato on site – sul posto, e on demand – a richiesta. Le economie di scala diventerebbero irrilevanti.

“Stampare qualche migliaio di iPhone su richiesta (e con aggiornamenti istantanei o versioni diverse per ogni telefono), presso una struttura locale che sia in grado di produrre molti altri prodotti può essere molto più conveniente rispetto alla produzione di dieci milioni di iPhone identici in Cina e alla spedizione in 180 paesi in tutto il mondo “, ha scritto in un rapporto il The Atlantic Council..

Chiaramente, non tutti ne trarrebbero vantaggio. Centri di produzione come la Cina potrebbe perdere milioni di posti di lavoro, e la sua economia potrebbe destabilizzarsi. Anche le industrie degli indotti e le industrie dei trasporti merci sarebbero colpite. I magazzini delle imprese, pieni di parti e prodotti, potrebbero essere sostituiti da macchine che stampano su richiesta.

The Atlantic Council, prevede una rinascita per il settore manifatturiero americano. Ma questo concetto crea altri problemi: la maggior parte delle macchine non necessitano di assistenza umana una volta che la stampa ha inizio. Si accende la macchina prima di lasciare la fabbrica e quando torni la mattina, il prodotto è lì.

Fonte: Physorg

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