La stampa 3D attualmente un mercato potenziale da $500B

Per migliaia di anni, ci siamo affidati a processi come la forgiatura e la colata mediante l’uso di stampi di impressione per creare strumenti e beni di consumo sempre più complessi.  Negli ultimi anni, tuttavia, la tecnologia coinvolta in tali processi di produzione ha compiuto un enorme balzo in avanti grazie all’avvento della manifattura additiva, spesso definita stampa 3D.

La manifattura additiva è un processo controllato da computer attraverso il quale mezzi specializzati (tipicamente chiamati ‘filamento’) vengono fusi e solidificati, strato per strato.  A seconda della scala della stampante e delle esigenze del progetto, i filamenti utilizzati possono variare da plastiche ABS a metalli liquidi, infusioni di fibra di carbonio e altro ancora.  Questo consente la creazione di oggetti limitati solo dalla creatività umana.

Nel 2023, questa tecnologia è cresciuta al punto da essere facilmente accessibile non solo su scala industriale, ma anche per gli hobbisti e tutti gli altri.

Fonte – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ Pagina 131

Oltre a considerare concetti come ‘Wrights Law‘ – che sostanzialmente afferma che più produciamo qualcosa, migliore diventiamo nel farlo – la manifattura additiva ha molte aspettative per il settore, che continuerà a prosperare grazie al suo potenziale di rivoluzionare molti altri.  ARK Invest evidenzia ciò nel suo recente rapporto ‘Big Ideas 2023’, dove prevede che, se applicata ai mercati esistenti, “La stampa 3D sarà un’opportunità di mercato da $500 miliardi”.

Guardando al 2030, la ricerca riporta che la manifattura additiva manterrà un tasso di crescita annuale composto (CAGR) del 21% e presenterà una dimensione di mercato superiore a $77 miliardi.

Produttori e Innovatori

Prima di approfondire alcuni esempi di come la manifattura additiva possa cambiare il modo in cui affrontiamo settori come l’ingegneria strutturale, la sanità e altro, di seguito sono riportati alcuni esempi di aziende direttamente coinvolte nel settore.  Questi esempi non costituiscono raccomandazioni di investimento, ma mirano a evidenziare gli attori chiave che lavorano per far progredire la tecnologia.

Autodesk Inc. (ADSK)

Un componente chiave che rende possibile la manifattura additiva è il software che consente la creazione e l’esecuzione di piani di progettazione del prodotto.  È qui che entra in gioco Autodesk, offrendo una suite completa di software (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad) progettata appositamente per la manifattura additiva.

Autodesk ha la sede centrale in California, Stati Uniti.  Nel 2022, l’azienda ha registrato un fatturato di $4,4 miliardi.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Questa azienda è leader nel settore della manifattura additiva.  Attraverso la sua gamma di stampanti 3D e servizi, l’azienda offre soluzioni rivolte a diversi settori, tra cui aerospaziale, dentale, automobilistico e altro.

Stratasys ha la sede centrale in Minnesota, Stati Uniti.  Nel 2021, l’azienda ha registrato un fatturato di $606,3 milioni.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

Nel 1980, il rinomato futurista Ray Kurzweil vendette diverse tecnologie, tra cui lo scanner a piano piano, a Xerox.  Nei decenni successivi, Xerox è diventata sinonimo di scanner e stampanti in generale, e un nome familiare.

Per quanto riguarda la manifattura additiva, Xerox ha sfruttato la sua capacità di ricerca e sviluppo per creare prodotti come l’ElemX, che consente la stampa di metallo liquido.

Xerox ha la sede centrale in Connecticut, Stati Uniti.  Nel 2022, l’azienda ha registrato un fatturato di $7,11 miliardi.

Dove si trova l’opportunità

Sappiamo quindi che sono state fatte previsioni ambiziose per il futuro della manifattura additiva.  Tuttavia, quali implementazioni di questa tecnologia forniscono la base per tali previsioni?  Di seguito sono riportati solo alcuni esempi tra i tanti.

Healthcare

Ogni essere umano è unico.  Pertanto, non esiste una soluzione unica per tutti quando si tratta di dispositivi medici.  Con questo in mente, la sanità è un esempio perfetto di un settore pronto per essere rivoluzionato dalla manifattura additiva.

• Hai bisogno di una nuova anca? La stampa 3D può offrire una ricreazione perfetta, su misura per il destinatario.
• Hai bisogno di ortodonzia? La stampa 3D può offrire inserti personalizzati per garantire una corretta deambulazione negli anziani, riducendo le cadute, limitando i danni articolari e persino aiutando i diabetici.
• Hai bisogno di una protesi? La stampa 3D può offrire agli amputati una soluzione conveniente per riacquistare l’uso di tutti gli arti.
• Hai bisogno di un intervento cardiovascolare? La stampa 3D consente la creazione di impianti specifici per il paziente, come stent e valvole, rendendo gli interventi più efficaci.

Per quanto riguarda la sanità, l’elenco continua all’infinito, ed è il motivo per cui ARK Invest ritiene che, accanto al settore aerospaziale, rappresenti una delle implementazioni più redditizie della manifattura additiva nei prossimi anni.

Robotics / Machinery

Mentre i robot hanno avuto una presenza nei film fin dal 1918 in ‘The Master Mystery’, è stato negli anni ’80 che sono diventati davvero parte della cultura pop con film come Rocky IV e Short Circuit, esempi emblematici.  Una ragione principale è che, sebbene la tecnologia per creare robot parlanti funzionanti fosse ancora considerata a decenni di distanza, è passata da fantasia a realtà.  Avanzando rapidamente al 2023, la manifattura additiva è ora pronta a svolgere un ruolo fondamentale nel trasformare queste visioni del futuro in realtà, con progetti come Atlas (come mostrato nel video seguente) e InMoov che guidano la strada.

Lo sviluppo di tali progetti è ora notevolmente supportato dalla manifattura additiva, poiché i processi consentono di,

• creazione economica di parti a bassa tiratura
• rapporto resistenza/peso aumentato dei componenti
• eliminazione di molte complessità ingegneristiche

Con la ricerca in corso che aumenta la nostra comprensione della robotica, siamo molto più vicini a vedere esempi nel mondo reale di quanto molti pensino.  Non c’è dubbio che, guardando avanti di 5-10 anni, la manifattura additiva continuerà a svolgere un ruolo importante nel rendere ciò una realtà.

Aerospace & Military Applications

A metà del 2022, una nave navale degli Stati Uniti, l’USS Essex, ha visto l’installazione di un ElemX.  Si tratta di un dispositivo prodotto da Xerox, che consente la stampa di metallo liquido.  Questa installazione è degna di nota, poiché viene utilizzata per testare la capacità delle stampanti 3D in loco di contribuire alla ‘prontezza operativa’ di tali imbarcazioni.

Il caso d’uso delle stampanti 3D si estende ben oltre le operazioni militari marittime, fino alle stelle.  Non solo enti governativi come la NASA stanno già costruendo componenti di razzi tramite la manifattura additiva, ma si sta conducendo ricerca per testare la fattibilità della tecnologia in ambienti a bassa gravità.  Se avrà successo, ciò potrebbe significare una manutenzione più semplice delle stazioni spaziali, degli habitat extraterrestri e altro.

Il fascino della manifattura additiva nelle applicazioni militari e aerospaziali va oltre la comodità di creare parti su richiesta.  Man mano che la nostra comprensione della scienza dei materiali avanza, stiamo sviluppando nuovi materiali che offrono rapporti resistenza/peso sempre migliori – un elemento chiave per l’efficacia dei costi e l’integrità strutturale in strutture complesse.

Un ulteriore ‘D’?

Se tutti gli esempi sopra non fossero sufficienti a convincerti dei meriti della manifattura additiva, considera che stiamo appena iniziando a scoprire questi casi d’uso con la nostra attuale comprensione delle scienze dei materiali.

Guardando al 2030 e oltre, un passo importante che molti si aspettano per la manifattura additiva è aggiungere un ulteriore ‘D’ al processo attraverso lo sviluppo della ‘stampa 4D’.

La stampa 4D si riferisce all’uso di quello che molti chiamano ‘materia programmabile’.  È essenzialmente stampa 3D che utilizza un materiale che reagirà a stimoli esterni (termici, elettrici, ecc.) dopo la creazione.

Una volta perfezionati, tali processi consentiranno la realizzazione di prodotti che possono cambiare forma/dimensione, auto-ripararsi grazie alla ‘memoria’ strutturale e molto altro.

Parola finale

Mentre molti dei prodotti finali creati tramite stampa 3D evidenziati in questo articolo sono già disponibili oggi attraverso metodi più consolidati, i principali fattori distintivi offerti sono l’efficienza, l’accessibilità e il costo con cui la tecnologia permette di produrli.

Guardando al futuro, il potenziale della manifattura additiva di rivoluzionare così tanti settori e aprire nuove porte a ciò che l’ingegno umano può realizzare rimane una proposta allettante.  Con questo in mente, le previsioni secondo cui il settore potrebbe decollare di decine di miliardi di valore nei prossimi anni potrebbero non essere così stravaganti come sembrano inizialmente.