Stampante 3D

La stampa 3D modella la circolarità

Una tecnologia in costante crescita in moltissimi ambiti produttivi che può garantire un notevole risparmio di materiali.

di Davide Perillo
14 dicembre 2020
9 min di lettura
di Davide Perillo
14 dicembre 2020
9 min di lettura

A vincere è stato un pezzo di ricambio per una macchina fotografica. Minuscolo: due centimetri scarsi per meno di uno. Serve per inserire la batteria, ma nell’originale si rompe spesso. Risultato: dovevi buttare via la reflex. Almeno fino a quando Anthony Kouttron, ingegnere elettronico, non si è inventato il suo prototipo: un pezzo identico, perfettamente intercambiabile con quello di marca, ma più resistente. E soprattutto fatto in casa: con una stampante 3D.

Ricambi fatti in casa

L’ingegner Kouttron si è portato a casa la medaglia d’oro. Ma sul podio di Dare to Repair (Prova a riparare), megaconcorso lanciato nel 2018 da HP (la multinazionale di stampanti e pc) e iFixit (portale globale che promuove manuali per riparare di tutto) c’erano anche un set di leve e bottoni di ricambio per passeggini e un distanziatore per far scorrere meglio i cassetti. Anche loro stampati in proprio. E anche loro, in qualche modo, testimonial perfetti di come l’economia stia diventando più circolare grazie a quella che fino a qualche anno fa sembrava fantascienza, e ora è (quasi) a portata di tutti: la stampa a 3 dimensioni.

Stessa dinamica della stampa tradizionale (un computer, un software, una rete), ma con la differenza, non da poco, che le stampanti sono di dimensioni variabilissime. Invece di veder uscire fogli e parole ne escono materiali di tutti i tipi e oggetti di misure svariate: il bullone di una ruota o la scocca di una macchina, il mattone o la parete, il perno del timone o la chiglia intera della barca. E poi pezzi di precisione, ricambi, scorte… Tutte cose che permettono di allungare la vita di ciò che si rompe, magari dopo anni, quando i rimpiazzi originali non sono più in circolazione. Qualcosa che affianca e va oltre la rigenerazione a cui siamo abituati da un po’, quella che fa risorgere pc e cellulari dati per spacciati. Si chiama remanufactoring: letteralmente, ri-produzione. Il vantaggio è evidente: invece di buttare via, si ricicla.  Meglio, si rimette in circolazione. Con un salto di qualità proporzionale alla quota di parti riprodotte. “Un motore usato e riparato al meglio può anche dare prestazioni simili a uno nuovo, ma i chilometri fatti non glieli toglie nessuno. Uno rigenerato pezzo per pezzo è come nuovo —ha detto al New York Times Nabil Nasr, che dirige la sezione Sustainability del Rochester Institute of Technology—. Il remanufacturing è un modo intelligente di fare migliorie senza creare mucchi di scarti”. In certi casi anzi, si fa pure un salto in avanti, perché un pezzo rifatto, magari riprogettato con qualche innovazione e stampato di fresco, può aggiornare l’intera tecnologia.

Produrre senza scarti

Ma la lotta agli sprechi riguarda anche gli oggetti nuovi. Una stampante 3D lavora in additive manufacturing, ovvero per aggiunta. Deposita strati di materiale con precisione millimetrica, seguendo le indicazioni del software. È l’opposto della manifattura tradizionale, che di solito parte da un blocco di metallo o altro e lo modella, producendo trucioli, limature e via dicendo. In pratica, zero scarti di lavorazione, o quasi. Aggiungeteci che gli oggetti si possono stampare in loco, tagliando costi di magazzino e trasporto (e relativo inquinamento), e si capisce perché Lou Rassey, CEO di Fast Radius (azienda di Chicago tra le più attive nel promuovere l’innovazione) abbia dichiarato a Greenbiz.com: “Per tutta la storia dell’umanità abbiamo avuto tre mezzi per spostare le cose da una parte all’altra del mondo: terra, mare e aria. Ora ne abbiamo un quarto: la Rete. E alla velocità della luce”.

Una crescita formidabile

Motivi sufficienti a spiegare un boom, frenato appena dalla pandemia. Anzi, qualcuno sospetta che potrebbe persino avvantaggiarsi da una situazione dove lo spostamento fisico delle merci è rallentato e prodursele più o meno da soli potrebbe risolvere tanti guai. Dal 2015 il mercato della stampa 3D è cresciuto a ritmi anche del 26% annuo. Ad aprile 2019 Statista, un’azienda di ricerche, prevedeva una salita a quota 26,2 miliardi di dollari entro il 2022, con un’impennata non solo per prodotti e hardware, ma anche per lo sviluppo software. Certo, erano stime pre-Covid. Ma il trend è quello, marcato. E fa dire al Remanufacturing European Network, emanazione della Commissione europea, che tra dieci anni si potrebbero sfiorare i 90 miliardi di euro. Anche perché i campi di applicazione sono praticamente infiniti. In quello stesso articolo del Times, Derrick Gaddis, boscaiolo dell’Indiana, ha raccontato di come un ricambio ormai introvabile, ristampato in 3D, gli avesse permesso di dare nuova vita alle sue autogru che trasportano tronchi: “È come smontare un puzzle con tanti pezzi e rifare quello che era andato perso”. Per riuscirci, si è appoggiato a un’azienda che sforna già due milioni di ricambi l’anno, per macchinari di ogni tipo (la CoreCentric Solutions di Carol Stream, sobborgo di Chicago).

Idee da stampare

Ma c’è chi usa il 3D per costruire edifici. Come Gaia, la prima casa "stampata in terra cruda" dall'italiana Wasp, grazie a una tecnologia che sforna abitazioni circolari: delle specie di igloo modulari coibentati e ipersostenibili. La materia prima, appunto, è la stessa terra scavata dove sorgerà la casa. Scarti, zero. Come i costi ambientali. E spese potenzialmente molto basse quando la tecnologia andrà a regime. L’ideale per creare ambienti più confortevoli in zone del mondo dove tirare su una casa in mattoni, o materiali più inquinanti, è ancora un’utopia. Ci sono anche start up, come l’italianissima Krill Design, che usano gli scarti alimentari (bucce, noccioli di frutta, persino fondi di caffè) per costruire sgabelli, soprammobili o installazioni artistiche, come l’icosaedro leonardesco esposto al Mudec di Milano esattamente un anno fa. Vengono essiccati, polverizzati, trattati, e ne esce qualcosa di molto simile alla plastica, ma organico. “Produciamo su richiesta del cliente finale, tagliando i costi di trasporto, dogane e magazzino”, ha spiegato Ivan Calimani, CEO dell’azienda che ha stretto un accordo con Autogrill per trasformare gli scarti delle spremute d’arancia in contenitori per le bustine di zucchero. Sempre stampate in 3D.


Un addetto ai lavori si avvale delle tecniche di stampa 3D per la costruzione di un edificio residenziale.

Dalla Terra allo spazio

E se tra i settori più promettenti ci sono la nautica (pensate ai vantaggi dell’avere a bordo di un cargo o di una nave da crociera lo strumento per autoprodursi un pezzo che si è rotto in mezzo all’oceano…), l’automotive e l’aeronautica, con risparmi potenziali enormi, al 3D si guarda con interesse pure dallo spazio. Sulla Stazione Spaziale Internazionale, quella dove si alternano equipaggi di vari paesi per fare centinaia di esperimenti, mesi fa serviva una chiave a brugola: è stata spedita via mail dalla NASA e stampata a bordo. “In una condizione del genere la stampa a 3D diminuisce i rischi, taglia i costi e incrementa l’efficienza –ha commentato Niki Werkheiser, tra i Project Manager del Marshall Space Centre americano–. Ma per le missioni a lungo termine, come quelle previste per Marte per intendersi, è addirittura indispensabile”. 

Prototipi anti-spreco

Attenzione: non si tratta solo di intervenire dopo, a danno fatto. Tecnologia e sensori ormai permettono anche di monitorare i macchinari e capire prima quali componenti si stanno usurando troppo. Prevenendo i guai, ma soprattutto generando risparmi enormi in fase di test. Che è l’altro, grande vantaggio anti-spreco del 3D: invece di fabbricare interi prototipi, provarli e scartarli mentre ci si avvicina al risultato voluto, si tara man mano la stampa dei dettagli da perfezionare. Alla DARPA, l’agenzia americana che sviluppa tecnologie ad uso militare, hanno lanciato un progetto di Open manufactoring, per scambiarsi dati sulla fisica dei materiali e su come reagiscono ai processi di produzione. “Così possiamo capire molto più in fretta quali prestazioni può dare un certo pezzo –ha detto a The Recycler Mick Maher, a capo del programma–. È un’alternativa che fa risparmiare soldi e tempo”. Senza contare un risparmio ulteriore. “Per stampare un oggetto, usi un solo materiale –ha spiegato in un’intervista sul magazine online Berkeley University Gregory Unruh, docente di Leadership alla George Mason University–. È un vantaggio enorme. Pensate a come si fabbrica un’auto con la tecnologia tradizionale: vuol dire assemblare oltre 10mila pezzi di centinaia di materiali differenti. Bene: ci sono già aziende come la Local Motors che stanno stampando prototipi di auto fatte per l80% dello stesso materiale”. Conclusione: “Ho sempre guardato al 3D come a una potenziale tecnologia disruptive, rivoluzionaria: può dare l’infrastruttura che serve per il passaggio a un’economia circolare. Ma negli ultimi due anni, con il calo drastico dei costi, il settore sta letteralmente decollando”.

Un futuro roseo

Certo, i limiti sono ancora tanti. Alcuni vincoli nei materiali, per esempio: la plastica riciclata, per dire, tante volte non si può usare, perché dà ancora problemi di omogeneità. Ma l’altra faccia della medaglia è che spesso a finire nelle stampanti sono materie prime che neanche ti immagineresti: segatura, farina di riso, gusci di noci… E con risultati eccellenti. Per questo, intanto, si investe in macchine e progetti. Come Circular Economy 100 Platform, creato da un consorzio di aziende (Philips, HP, IKEA e tante altre) assieme alla Fondazione Ellen MacArthur, proprio per esplorare le potenzialità della stampa 3D. Obiettivo: valutarne l’impatto sulla produzione dei pezzi di ricambio. Un risparmio enorme per le aziende del fai-da-te. Per il mondo, una boccata d’ossigeno.