Plaser Craze: La Stampa 3D a Base di Polimeri al Bivio della Competizione e Democratizzazione
Negli ultimi cinque anni, il settore della fusione a letto di polvere metallica ha vissuto una feroce competizione tra i produttori, una tendenza conosciuta come le “Laser Wars.” Ora, sembra che sia il turno della “Plaser Craze,” con la stampa a base di polimeri pronta per una nuova era di concorrenza e, soprattutto, democratizzazione.
Perché il Mercato è Pronto per il Cambiamento
Validazione della Domanda di Mercato: Le macchine di sinterizzazione laser selettiva (SLS) di qualità industriale erano quasi impossibili da acquistare per meno di 200.000 USD. EOS (Germania), 3D Systems (USA), Farsoon (Cina) e Prodways (Francia) sono stati i primi leader in questo campo. Negli ultimi anni, però, abbiamo visto emergere macchine sotto i 50.000 USD da aziende come Formlabs (USA), Sharebot (Italia) e Sintratec (Svizzera). Nonostante la chiusura improvvisa di Sintratec all’inizio di quest’anno, ci sono sviluppi che danno motivo di ottimismo. Il mese scorso, Formlabs ha acquisito Micronics, una startup fondata da due studenti di Madison, Wisconsin, che aveva lanciato con successo una campagna Kickstarter per una stampante SLS da 2.999 USD. Sebbene questo prezzo potrebbe non essere sostenibile a lungo termine, indica la direzione futura della linea Fuse di Formlabs. Un altro progetto interessante è SLS4ALL, un’iniziativa open-source dalla Repubblica Ceca che sta ora accettando ordini per kit SLS a 6.999 USD, evidenziando la chiara necessità di macchine SLS più economiche per ingegneri, hobbisti professionisti e piccole e medie imprese.
Non-complessità Termica: A differenza della fusione a letto di polvere metallica, i polimeri non subiscono grandi stress residui o deformazioni quando vengono fusi. Per la sola PBF metallica, esiste un intero ecosistema di aziende specializzate in gestione termica, monitoraggio della piscina di fusione e analisi degli stress, alcune delle quali sono pure-play software. L’assenza di questa complessità pre-processo rende SLS più economica e veloce rispetto alla sua controparte metallica, sbloccando così…
Design Veramente Senza Supporti: SLS è una delle poche tecnologie di produzione additiva che consente la stampa 3D senza supporti, poiché la polvere “cake” fornisce supporto strutturale e mantiene le parti in posizione durante il processo di stampa. L’assenza di strutture di supporto permette agli utenti di spingere i limiti delle efficienze di confezionamento e della complessità delle parti. Ci sono sfide di design da superare, come i fori di drenaggio per la rimozione della polvere, ma i vantaggi, come giunti stampati in loco e meccanismi pre-assemblati, sono enormi. Meno supporti e ridotto assemblaggio abbassano i costi di manodopera, anche se questo risparmio è compensato dalla gestione intensiva della polvere, discussa più avanti.
Accessibilità dei Materiali: Le polveri polimeriche per SLS possono essere acquistate a partire da 40-50 USD/kg, mettendo questi materiali alla pari con le resine fotopolimeriche più economiche. Non mancano grandi produttori industriali in questo spazio, tra cui Arkema, Evonik e BASF. Tutti hanno portafogli specifici per la produzione additiva da anni, con BASF che ha recentemente scorporato la sua divisione additiva, Forward AM, nel luglio 2024 per rispondere agilmente alle esigenze del mercato AM. Materiali a basso costo e accessibili significano anche che le stampe fallite non incidono pesantemente sul bilancio come con l’AM metallica. La maggior parte delle polveri SLS consente anche il riciclaggio della polvere usata, con tassi tra il 20% e il 70%. Cicli di sviluppo più rapidi accelereranno quindi lo sviluppo e la commercializzazione dei prodotti.
Cosa Aspettarsi in Futuro
L’Invasione di Shenzhen: Come abbiamo visto nelle Laser Wars, la Cina mantiene la sua posizione di forza tra i produttori OEM nello spazio metallico. Questo trend si è ripetuto anche nelle offerte elettromeccaniche in vari settori e industrie. La città di Shenzhen, conosciuta come la Silicon Valley dell’Hardware, ospita non solo Huawei, DJI, BYD, OnePlus ma anche Bambu Lab, Anycubic, Creality e BLT. Questi nomi noti rappresentano una forte linea di aziende che hanno superato la strategia “più economico è meglio” della Cina, offrendo prodotti leader del settore comprendendo le esigenze del mercato globale. Con l’aumento della concorrenza, specialmente da parte dei produttori asiatici, questo porterà a…
Prezzi in Calo Costante: Ci aspettiamo un’inondazione di offerte SLS che aumenterà la concorrenza per i produttori occidentali. Questo spingerà grandi leader industriali come Prodways, EOS, 3D Systems a produrre macchine a prezzi più bassi, ma influenzerà anche i fornitori esistenti. Secondo Formlabs, vendono già oltre il 50% delle stampanti SLS a livello mondiale. Sarà interessante vedere come cambierà questa situazione nei prossimi anni, man mano che le SLS diventano più accessibili e diversificate, come abbiamo visto con altre tecnologie AM.
Miglioramento delle Prestazioni: Questo crogiolo di competizione accesa e prezzi in calo favorirà l’innovazione. La prospettiva di macchine SLS più veloci e capaci è entusiasmante. L’azienda israeliana 3DM, ad esempio, sta perseguendo un approccio con fasci laser paralleli utilizzando laser a diodi. L’idea è giusta: non solo aggiungere più laser ma spingere la SLS dalla tecnologia basata su punti che è attualmente verso una tecnologia basata su strati. Il miglioramento della produttività potrebbe non corrispondere a quanto fatto da DLP/LCD/mSLA per SLA, ma è un passo in quella direzione.
Diversità dei Materiali: Anche la diversità dei materiali tra i polimeri di grado ingegneristico offre un valore significativo. Verne AM Labs, fondata dal team il cui stampante SLS desktop economico è stata acquisita da Prodways nel 2014, ha annunciato la sua macchina SLS ad alta temperatura (per meno di 200.000 USD) con un focus su PEKK. Questo materiale di alta qualità ingegneristica può essere utilizzato in applicazioni esigenti nei settori aerospaziale, dei dispositivi medici, automobilistico e altri verticali industriali. Miglioramenti nelle prestazioni come questi abbasseranno le barriere all’ingresso per gli adottanti della tecnologia e vedranno un uso più ampio tra i produttori seri.
Miglioramento dei Flussi di Lavoro: Una particolare lamentela che abbiamo avuto con i produttori OEM di stampanti è la mancanza di attenzione ai flussi di lavoro e alle soluzioni di post-elaborazione. Tanto che abbiamo molteplici fornitori di soluzioni per i soli passaggi non di stampa dei flussi di lavoro. Sebbene generalmente offrano buone soluzioni, non vediamo l’ora che gli OEM migliorino i flussi di lavoro come fattore differenziante e spingano ulteriormente la necessità di soluzioni integrate. Questo è particolarmente vero per SLS, dove la gestione delle polveri può diventare disordinata e spesso pericolosa, a seconda del materiale scelto. Il costo per migliorare la post-elaborazione e il riciclaggio delle polveri è motivo sufficiente per motivare soluzioni migliori da parte dei fornitori, il che si traduce in una maggiore adozione da parte dei clienti. Verne AM Labs è partner di IntegrAM, un consorzio che mira a fornire soluzioni end-to-end. Formlabs, noto per il suo approccio integrato verticalmente all’offerta di soluzioni senza soluzione di continuità, ha anche proprie soluzioni di post-elaborazione e recupero dei materiali che rappresentano un passo avanti rispetto alle offerte di mercato attuali.
Le condizioni economiche sono volatili, i ricavi AM e le valutazioni di mercato sono al minimo locale e i finanziamenti di venture capital non sono esattamente abbondanti. Tuttavia, i giocatori innovativi che sono frugali e concentrati sul valore, nati da queste condizioni, spesso rimangono a lungo termine. La SLS è sulla buona strada per unirsi alla estrusione di materiali e alla fotopolimerizzazione come tecnologie democratizzate, ma come si presenteranno queste Laser Wars? Il tempo lo dirà.
