Prima Additive è pronta al decollo. Dal nuovo anno la divisione Prima Industrie dedicata alla manifattura additiva diventerà uno spin-off della storica azienda torinese leader nella produzione di macchine laser 2D e 3D per la lavorazione e il taglio della lamiera. La nuova società, di cui Prima Industrie sarà il principale azionista, integrerà 3D New Technologies, la start up piemontese di proprietà di Prima Additive, e avrà a bordo un fondo di investimenti che le consentirà di dare impulso a nuovi progetti di ricerca e sviluppo. , ampliando la presenza in altri paesi europei e negli USA. Nel catalogo Prima Additive sono presenti due tipologie di macchine: la prima a deposizione diretta (Laser Metal Deposition), la seconda a letto di polvere (Powder Bed Fusion).

Entrambi sinterizzati al laser, sono progettati per la lavorazione dei metalli ma si differenziano per l'applicazione: la tecnologia di deposizione diretta viene utilizzata per la riparazione e l'aggiunta di superfici in componenti e stampi usurati o per creare da zero pezzi di grandi dimensioni con geometrie semplici (fino a 4 metri da 2); la macchina a letto di polvere è invece una macchina che sfrutta appieno le potenzialità dell'additivo, dando la possibilità di creare oggetti complessi con le più diverse leghe metalliche, tra cui alluminio, acciaio, titanio, cromo-cobalto e leghe di rame. Grazie alla leadership di Prima Industrie nel laser industriale e all'esperienza nell'automazione e nell'integrazione ingegneristica di componenti meccanici, elettronici e software, Prima Additive ha gettato le basi per lo sviluppo di macchine 3D per la lavorazione dei metalli.

"Abbiamo tutte le carte in regola per guardare al futuro con ottimismo", afferma Paolo Calefati, manager di Prima Industrie attualmente alla guida della divisione e futuro capitano dello spin-off. "Siamo convinti che per progettare e costruire macchine in grado di superare gli attuali limiti degli additivi, sia necessario fare affidamento su un forte know-how meccatronico e su tecnologie laser di ultima generazione". Secondo Calefati, l'expertise di Prima Industrie nelle sorgenti laser e nelle "leve meccatroniche" sarà determinante per il raggiungimento degli obiettivi di produttività, contribuendo a proiettare l'additivo verso nuovi traguardi applicativi nei settori automobilistico, aerospaziale ed energetico, mercati in cui è necessario produrre componenti leggeri da forme geometriche innovative. Per la nuova azienda la scommessa e la sfida è la "personalizzazione di massa" ma per realizzarla sono necessari costi di esercizio accessibili e paragonabili a quelli delle macchine utensili. Nel futuro della stampa 3D anche un modello di business as a service. Come spiega il manager di Prima Additive, "clienti e partner industriali potrebbero presto avere interesse a creare fabbriche digitali che producano parti o prodotti finiti su richiesta per conto terzi".

Dal 2018, anno della sua fondazione, Prima Additive ha maturato un'esperienza di mercato e di co-design insieme a partner del calibro di EPlus 3D, multinazionale cinese della lavorazione additiva dei metalli. «È stata un'esperienza che ci ha fatto crescere dal punto di vista applicativo e industriale. Siamo riusciti a trasferire il know-how ereditato dalle macchine laser per il taglio della lamiera in una logica di open innovation, portandolo all'additivo e accelerando la produzione della nuova generazione di Powder Bed. La sorgente laser e la sua gestione sono componenti fondamentali dell'intero processo produttivo. Macchine con sorgenti di lunghezza d'onda diverse dall'infrarosso consentono oggi di massimizzare l'assorbimento delle radiazioni da parte del materiale utilizzato». Per Calefati parte dei risultati fin qui raggiunti è quindi riconducibile alla complementarietà tecnologica di Prima Industrie, “fra i pochissimi costruttori di macchine laser che hanno una divisione interna dedicata ai laser e un'altra dedicata all'elettronica e al controllo in tempo reale”, con il supporto di 3D New Technologies, start-up di proprietà di Prima Industrie che contribuisce allo sviluppo dei prodotti Powder Bed Fusion.

Lo spin-off punta sull'additivo come sistema produttivo complementare o alternativo alle macchine utensili a controllo numerico. I driver di mercato? La ricerca di soluzioni capaci di dare forma ad oggetti dalle forme geometriche più complesse, la possibilità di progettare componenti e prodotti sempre più leggeri, la capacità di supportare una maggiore personalizzazione del prodotto e cicli di lavoro diversificati per la produzione in lotti. I costruttori di macchine, insomma, investono in questa tecnologia e lo fanno con l'obiettivo specifico di portare nel mercato manifatturiero non più, e non solo, tecnologia di prototipazione ma soluzioni integrate per la produzione in serie personalizzata. Prima Additive offre inoltre un supporto completo al cliente offrendo una serie di servizi personalizzabili in base alle diverse esigenze di ciascuna azienda e che comprendono formazione avanzata, consulenza tecnica orientata alle applicazioni, progettazione di prodotti additivi e ottimizzazione dei processi.

Quali sono i fattori che possono validare una stampa 3D in un ambiente produttivo e renderla appetibile rispetto a quella convenzionale? Innanzitutto il rapporto tra il volume del solido e il prodotto finito, fattore fortemente dipendente dal tipo di materiale utilizzato. Si tende, insomma, ad addentrarsi negli additivi quando la macchina utensile, per ottenere la forma desiderata, deve “sottrarre” rilevanti volumi di materiale. Maggiore è il costo del metallo utilizzato, più l'additivo si presta ad essere il candidato ideale per il ciclo di lavoro da eseguire. Come dire, partire da ben 50 chili per ottenere un pezzo da 10 non è una cosa da asportazione di truciolo. Non solo, la macchina additiva può essere sinergica con la macchina a controllo numerico. Ad esempio, creando forme aggiuntive complesse da integrare su parti lavorate con utensili convenzionali. Del resto, nei più classici ambienti di produzione industriale, si pensi ad esempio al settore automotive, le due tecnologie ormai tendono a coesistere. Una sorta di manifattura collaborativa, che alcuni produttori hanno già implementato in centri di lavoro ibridi dove vengono sfruttate contemporaneamente logiche sottrattive e addizionali.

Non c'è quindi una risposta univoca: le variabili che entrano in gioco nella scelta della tecnologia produttiva più adeguata sono tante. La leggerezza e il grado di funzionalizzazione che i pezzi devono avere, ad esempio. Un componente cilindrico può essere pensato in logica sottrattiva e poi completato con l'integrazione di superfici e forme 3D. L'additivo diventa appetibile anche quando si deve realizzare un prodotto finito composto da più componenti da assemblare. In questo caso il 3D dà la possibilità di concepire il tutto con una produzione “all in one”, evitando di avere punti di giunzione che possono dar luogo a criticità meccaniche. Con l'additivo si superano i limiti della macchina utensile con la realizzazione di particolari caratterizzati da un'elevata funzionalizzazione e forme alleggerite grazie a strutture reticolari.

Volumi di stampa limitati ed elevati requisiti di personalizzazione fanno sì che la produzione in batch si avvicini gradualmente alla stampa 3D. Quest'ultimo può diventare l'alleato naturale per le aziende manifatturiere che non hanno una produzione seriale o molto elevata. Producendo in additivi, però, si evitano inutili attività di attrezzaggio, necessarie invece per una macchina utensile. I costi di setup vengono quindi azzerati e le macchine 3D entrano in fabbrica prendendo il posto di torni e fresatrici. La produzione nata secondo il paradigma della sottrazione di materia è oggi contestata dalla tecnologia additiva, che diventa competitiva per volumi di produzione dell'ordine delle migliaia di pezzi l'anno dove esistono cicli di lavoro molto diversificati

"La nostra idea di macchina è stata concepita per poter creare modelli di business basati sulla servitizzazione e non più esclusivamente sulla vendita di hardware", afferma Calefati. Secondo quanto affermato dal manager, la digitalizzazione consentirà di fornire una vendita come servizio, a tariffa oraria oa canone mensile. Un'idea che apre le porte a uno scenario che, per quanto futuristico, potrebbe presto concretizzarsi. È del tutto ipotizzabile che si possano creare hub di macchine 3D completamente digitali in grado di produrre come servizio per conto di clienti che non hanno interesse a portare a casa le proprie risorse produttive, anche perché questo li costringerebbe a sviluppare al proprio interno le competenze necessarie per poter fare così. utilizzare e gestire. Gli hub di produzione additiva produrranno come servizio, fornendo servizi di riparazione e aggiornamento per parti e componenti. «In un futuro non troppo lontano, non escludo che i nostri clienti e partner industriali possano avere interesse a creare fabbriche di additivi digitalizzate proponendosi sul mercato con questa nuova modalità di servizio. Continueremo a realizzare macchine e soluzioni digitali che sapranno dare sostanza a queste nuove opportunità».

«Siamo convinti che con il nostro background ingegneristico e meccatronico saremo in grado di accelerare lo sviluppo tecnologico portando sul mercato soluzioni sempre più performanti. L'innovazione ha fatto sì che il taglio classico dei puntoni nel settore automobilistico sia passato da 2 minuti a circa 20 secondi. Lo stesso accadrà per le macchine additive, spiega Calefati. Diminuire il tempo ciclo, infatti, non è determinato solo dal miglioramento del processo di setup ma dalla possibilità di sfruttare leve meccatroniche che consentono di utilizzare la macchina in modo più semplice e intelligente. Se non ci fosse stato lo sviluppo del sensore capacitivo del taglio laser oggi avremmo a che fare con macchine che avrebbero comunque una bassa produttività. Lo stesso percorso di ricerca e sviluppo sarà seguito per la tecnologia additiva. Già oggi le nostre macchine consentono di modificare in tempo reale lo spessore dello strato superficiale e tutta una serie di parametri legati alla produzione del prodotto, aiutando ad acquisire flessibilità e affidabilità. La sfida è creare stampanti con un costo di esercizio adatto ai contesti produttivi. Oggi ci sono oggetti, pensate agli scambiatori di calore, che potrebbero essere realizzati in stampa 3D, ma considerando i volumi di produzione il costo è ancora troppo alto. Bisogna trovare il giusto equilibrio tra funzionalizzazione del prodotto e costo di produzione».

L'economia spaziale è uno dei settori target di Prima Additive. «In questo settore c'è un'estrema attenzione alla produzione di componenti leggeri e altamente funzionalizzati a livello di meccatronica. Lo stesso vale per altri prodotti, come automobili o qualsiasi altro mezzo di trasporto, che necessitano di essere alleggeriti. In tutti questi casi la stampa 3D si presta a valorizzare i materiali in termini di forme e geometrie. La nostra logica di sviluppo, basata sui principi di riparazione, funzionalizzazione e alleggerimento, sposa i principi di un'economia sostenibile. L'idea generale è quella di riuscire a portare il costo di esercizio a un livello più accessibile; c'è ancora del lavoro da fare ma siamo ottimisti. La tecnologia laser multiottica sarà fondamentale per raggiungere nuovi traguardi in termini di qualità e produttività».

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