STAMPA 3D Una rivoluzione che cambierà il mondo?

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1 CONFRONTI

2 STAMPA 3D Una rivoluzione che cambierà il mondo? a cura di Cesare Galli e Antonio Zama

3 Questa pubblicazione è stata realizzata con il significativo contributo del Consorzio ecor it, sistema collettivo per la gestione dei RAEE di utenti domestici e professionali SOMMARIO Collegati per scoprire tutti i titoli del nostro catalogo Segui Filodiritto Editore su Facebook per conoscere le nostre novità ISBN Prima edizione novembre 2014 Prima ristampa: febbraio 2015 Copyright 2014 Filodiritto Editore filodirittoeditore.com inforomatica S.r.l., Via Castiglione, 81, Bologna inforomatica.it tel fax commerciale@filodiritto.com In copertina elaborazione di immagine tratta da istockphoto.com Stampato da Rabbi S.r.l., Via del Chiù, 74, Bologna La traduzione, l adattamento totale o parziale, la riproduzione con qualsiasi mezzo (compresi i film, i microfilm, le fotocopie), nonché la memorizzazione elettronica, sono riservati per tutti i paesi. Le fotocopie per uso personale del lettore possono essere effettuate nei limiti del 15 % di ciascun volume dietro pagamento alla SIAE del compenso previsto dall art. 68, commi 4 e 5, della legge 22 aprile 1941, n Le fotocopie utilizzate per finalità di carattere professioniale, economico o commerciale, o comunque per esigenze diverse da quella personale, potranno essere effettuate solo a seguito di espressa autorizzazione rilasciata da CLEARedi, Centro Licenze e Autorizzazione per le Riproduzioni Editoriali, Corso di Porta Romana, Milano. autorizzazioni@clearedi.org, sito web: PREFAZIONE Cesare Galli e Antonio Zama 11 PRECISAZIONI REDAZIONALI 13 INTRODUZIONE Francesco Pignatelli 15 PARTE PRIMA TEMI Distruzione creativa? Stampanti 3D, nuovi metodi di produzione e vecchie paure Alberto Mingardi 25 Le società attive nella stampa in 3D: quotazione sui mercati, andamento e prospettive Francesco Carlà 39

4 6 Sommario Sommario 7 L avvento della manifattura additiva: sviluppi tecnologici e modelli di business Maurizio Sobrero 45 stampanti 3D e proprietà intellettuale: opportunità e problemi di una possibile rivoluzione tecnologica Cesare Galli e Alberto Contini 53 Le stampanti in 3D, scenari futuri anche di tutela IP Daniela Mainini 91 IT: misure di sicurezza per la tutela del patrimonio e per evitare le frodi aziendali Gabriele Amato e Michele Amato 97 Accordi di riservatezza e contrattualistica Antonio Zama 115 I profili ambientali di una tecnologia rivoluzionaria Mara Chilosi e Andrea Martelli 127 PARTE SECONDA SCENARI La stampa 3D nei Fab Lab: presente e futuro Andrea Danielli 137 Nuove tecnologie 3D nello studio e nel trattamento delle patologie Maxillo-Facciali Claudio Marchetti, Alberto Bianchi, Luigi Piersanti e Giovanni Badiali 147 3D: dalla fictio alla fusion Gian Luca Tusini 161 La tomografia tridimensionale a supporto della conservazione e valorizzazione dei nostri Beni Culturali Franco Casali, Matteo Bettuzzi, Rosa Brancaccio, Maria Pia Morigi e Eva Peccenini 175 Restaurare il cielo e rifare la terra. I globi di Vincenzo Coronelli alla Biblioteca Comunale di Faenza Nicolangelo Scianna 195 PARTE TERZA ESPERIENZE Le stampanti 3D italiane. L esperienza di Digital Wax Systems (DWS S.r.l.) Maurizio Costabeber 213 L esperienza di MakeTank S.r.l. Laura De Benedetto 221 L esperienza di Eliofossolo S.r.l. Enrico De Guglielmo 231 3dmakers@School. L esperienza del Liceo Malpighi di Bologna Andrea Zanellati 237 RIFLESSIONI CONCLUSIVE Cesare Galli e Antonio Zama 247

5 3D printing has the potential to revolutionize the way we make almost everything. The next industrial revolution in manufacturing will happen in America. We can get that done Barack Obama

6 PREFAZIONE Se ogni lavoro sulle nuove tecnologie nasce necessariamente con il peccato originale della obsolescenza istantanea, anche se programmato per essere in costante divenire (e in questo la pubblicazione on line è insostituibile strumento di aggiornamento), allora ciò è ancora più vero per quest opera, che nasce con la vocazione quasi provocatoria di trattare da diversi punti di vista il tema della stampa 3D, sul quale ormai più che quotidianamente si leggono novità davvero straordinarie (anche nel senso strettamente etimologico del termine!), in relazione ad utilizzi immaginati qualche tempo fa solo dalla narrativa giudicata di fantascienza. La nostra non è una variazione sul tema abusato della captatio benevolentiae, piuttosto una costatazione e, meglio, la spiegazione della natura dell opera. Archiviate ansie di esaustività analitica abbiamo pensato di coltivare il terreno della interdisciplinarietà sintetica, che ci è parso essere ancora sperimentale con riferimento alla stampa 3D, innovazione suscettibile di costituire la summa delle opportunità e insieme delle criticità delle nuove tecnologie. Abbiamo, così, coinvolto studiosi, appassionati ed esperti di diversa estrazione e competenza e chiesto loro non tanto di spiegare la realtà, quanto di proporre temi e scenari in grado di aiutare il lettore a com-

7 12 Prefazione prendere il fenomeno, facendo leva sulla complementarietà dei punti di vista differenti e sulla curiosità stimolata dal disporre di molteplici chiavi di lettura. Il tentativo di fotografare la realtà proviene invece dai contributi della sezione esperienze, nella quale abbiamo dato la parola alle imprese, con l obiettivo di descrivere la propria storia e di suggerire alcune fra le infinite applicazioni della tecnologia della stampa 3D. Quello che si dice per le enciclopedie si può dire, mutatis mutandis e ben più modestamente (e, prima ancora, diversamente), anche per quest opera, il cui piano ambizioso contempla un lavoro in divenire con l aggiornamento costante dei contributi esistenti e l inserimento di nuovi, con l obiettivo di ampliare lo spettro della ricerca ad altri ambiti (ad esempio, tra i tanti, la filosofia del diritto, il diritto del lavoro, la sociologia, sia economica che del lavoro, la chimica dei materiali). Non deve stupire che l idea dell opera provenga da giuristi; ci pare anzi che la curiosità di conoscere fenomeni e di individuarne le implicazioni sulla persona, sulla società e sui relativi rapporti, sia un indispensabile spunto non tanto per discutere sul governo dei medesimi (come il giurista normalmente pretende di fare), quanto per cercare di scoprirli nella realtà (come ci ha insegnato e raccomandato Bruno Leoni), per quanto assurdo questo verbo possa suonare se associato alle nuove tecnologie. A maggior ragione non possiamo concludere questa breve prefazione senza ringraziare con convinzione gli autori degli interventi, che hanno aderito all iniziativa lasciando i lidi della ricerca più sicura e tranquilla per addentrarsi in terreni parzialmente inesplorati, e ai quali abbiamo lasciato ampia libertà di utilizzare forme e strumenti di indagine ritenuti più appropriati o comunque più conformi al proprio spirito. Milano-Bologna, 7 ottobre 2014 Cesare Galli e Antonio Zama Precisazioni redazionali Trattandosi di una collettanea di contributi, provenienti da Autori che operano in settori disciplinari differenti, si è ritenuto di non svolgere l usuale editing che tende a uniformare e omologare il più possibile i testi, ma di lasciare libertà redazionale agli Autori medesimi, con la conseguenza che certe espressioni vengono utilizzate da taluni in maniera difforme (si veda, per tutti, la sigla relativa alla stampa, da qualcuno indicata con 3d, da altri con 3D, da altri ancora anteponendo alla sigla la preposizione in ). Stesso dicasi per le citazioni, da alcuni indicate col corsivo, da altri con le virgolette alte o caporali, da altri ancora con un uso difforme dei margini (in questo caso ridotti). Si è anche scelto di non utilizzare il corsivo per le parole straniere, tenuto conto della grande quantità di termini presenti nel testo in lingue differenti dall italiano, al fine di non appesantire la forma e rendere il tutto più fruibile. In corsivo si sono lasciati, pertanto, solo termini in latino e parole in italiano che, per significato e pregnanza, gli Autori hanno deciso di sottolineare con tale forma. I siti Internet si è scelto di indicarli omettendo lasciando la sola sigla www per indirizzi lunghi, articolati e complessi. Il tutto, si rimarca ancora, non nasce da incuria o disattenzione dei redattori, ma prende vita da una discussione di redazione, che ha pensato di privilegiare l autenticità e l originalità dei contributi, al fine di esaltare l individualità e l interdisciplinarietà di questo volume, che vorrebbe essere, anche per questi motivi, un unicum in Italia.

8 INTRODUZIONE di Francesco Pignatelli Vivere una rivoluzione Non capita tanto spesso di essere immersi in una rivoluzione dei processi produttivi e di potersene rendere conto con i propri occhi. Nei decenni recenti qualcosa del genere è accaduto solo con la diffusione progressiva dei personal computer, che a cavallo tra gli anni Ottanta e Novanta hanno profondamente mutato il modo di lavorare e poi di vivere specie ora che di fatto il computer davvero personal è lo smartphone che portiamo in tasca per milioni di persone. Gli anni Dieci di questo secolo sono segnati da una profonda rivoluzione nella distribuzione della capacità produttiva, che progressivamente si sposta dalla fabbrica tradizionale con le sue linee di montaggio a strutture più piccole ed elastiche, delocalizzate e addirittura talvolta virtuali, grazie alla potenza delle connessioni digitali. Il fattore scatenante di tutto questo è la diffusione delle tecniche di produzione additiva: è il cosiddetto Additive Manufacturing, che quasi sempre viene identificato con la stampa 3D. Questa diffusione, unita alla nascita di software di progettazione e design sempre più semplici da usare e persino gratuiti, sta già permettendo a piccole aziende e a singoli imprenditori di avviare processi produttivi estremamente elastici proprio perché slegati dai vincoli tradizionali della catena di montaggio e della produzione di massa. È già possibile oggi gestire produzioni

9 16 Introduzione Francesco Pignatelli 17 di piccoli lotti di oggetti, al limite anche singoli pezzi realizzati on demand, a costi contenuti e una volta impensabili, usando stampanti 3D proprie o, più efficacemente per ora, servizi di stampa 3D conto terzi che producono gli oggetti in pochi giorni e li consegnano in tutto il mondo altrettanto velocemente. Anche negli ambiti più tradizionali l Additive Manufacturing sta trovando largo impiego uscendo da quello che negli ultimi anni è stato il suo uso più tipico, ossia la prototipazione rapida. La stampa 3D permette infatti di realizzare oggetti con forme che sarebbero impossibili da ottenere mediante il classico stampaggio a pressione di plastiche o metalli fusi, come anche consente di costruire come blocchi unici oggetti che di norma nascono dall assemblaggio di più componenti, con implicazioni ovvie e importanti per quanto riguarda la robustezza complessiva degli oggetti stessi. Per capire meglio tutte queste implicazioni, però, conviene esaminare la stampa 3D da un punto di vista più tecnico. Strato per strato La stampa 3D è una tecnica di tipo additivo perché gli oggetti vengono realizzati progressivamente strato per strato, a differenza di altre tecniche cosiddette sottrattive perché arrivano al prodotto finale eliminando materiale da un blocco di partenza, come accade ad esempio per il tornio. Sintetizzando e semplificando molto, l oggetto da stampare viene progettato con un software di CAD o modellazione tridimensionale, poi viene suddiviso virtualmente in fette orizzontali di spessore ben inferiore al millimetro. Questa scomposizione in strati sottilissimi viene opportunamente convertita in un file di dati comprensibili per una stampante 3D, che provvede a realizzare i singoli strati uno per uno. Dato che ognuno di essi è generato usando materiale plastico o metallico portato ad alta temperatura, ogni singolo strato si fonde automaticamente con quelli sottostanti man mano che viene completato. Oggi questo modello generico di lavoro si declina essenzialmente in due tecniche: il SLS (Selective Laser Sintering) e il FDM (Fused Deposition Modeling). Nel primo sistema un raggio laser opportunamente pilotato colpisce uno strato di polvere, plastica o metallica, finissima: nel punto colpito dal raggio la polvere si fonde e costituisce un punto (solido) corrispondente al punto virtuale del singolo strato dell oggetto progettato. Completato uno strato dell oggetto si depone un nuovo strato di polvere e il raggio laser disegna lo strato successivo dell oggetto, e così via fino all ultimo. Liberato della polvere in eccesso, a questo punto il nostro oggetto è pronto. Il FDM è una tecnica molto più economica che ricorda il funzionamento di una classica stampante a getto d inchiostro per documenti cartacei. Stavolta a tracciare i punti degli strati di un oggetto è una testina di stampa in gergo tecnico un estrusore che deposita piccolissime gocce di materiale plastico fuso (che entra nell estrusore sotto forma di filamento proveniente da una vera e propria bobina). Anche in questo caso ogni goccia si fonde con le sue vicine per l alta temperatura a cui è depositata. Da queste descrizioni un (bel) pò riduttive i dettagli tecnici sottostanti sono molti di più ma vanno oltre l ambito di queste pagine si cominciano a intuire le principali differenze tra i due sistemi. Il laser sintering, o sinterizzazione, garantisce un alta precisione di tracciamento e permette di utilizzare qualsiasi materiale che possa essere in qualche modo ridotto in polveri laserabili. Con la sinterizzazione si producono oggetti tanto in materiali plastici quanto in leghe metalliche, con una precisione e un efficacia tali che lo stesso ente spaziale americano, la NASA, usa questa forma di manufacturing additivo per alcuni componenti dei propulsori dei vettori spaziali di nuova generazione. In campo medicale, per fare un altro esempio immediato, si usa già da tempo la sinterizzazione di polimeri plastici sensibili fotosensibili, usando un raggio ultravioletto invece di un laser, per la produzione

10 18 Introduzione Francesco Pignatelli 19 di protesi dentarie. Dal canto loro le stampanti a deposizione di materiale plastico fuso pagano il fatto che un estrusore non sarà mai veloce e preciso quanto un raggio laser: sono quindi molto più lente e assai meno precise. Anche la scelta dei materiali da usare è più limitata, perché quasi sempre è ridotta all ABS, una plastica molto diffusa e di derivazione petrolio, e al PLA, una plastica di derivazione vegetale e per questo biodegradabile. L asso nella manica vincente quando si tratta di applicazioni di fascia (relativamente) bassa delle stampanti a deposizione è il costo: se una unità in sintering ha un cartellino del prezzo nell ordine dei mila euro e da qui a salire una stampante FDM è un oggetto volendo anche personal, da euro per i prodotti commerciali più noti a per chi ha le competenze e la passione di assemblarne una a mano partendo dai componenti di un progetto open source. Basteranno questi prezzi a portare una stampante 3D su ogni scrivania? Probabilmente no, perché nella gran parte dei casi non ce ne sarà bisogno. Da un lato i principali servizi di stampa 3D (ad esempio, tra gli altri, Shapeways, i.materialise, Ponoko) stanno abbassando i loro costi e semplificando le loro procedure, in modo che utenti mediamente tecnici possano stampare ad alta qualità i loro oggetti senza investire in macchinari. Dall altro lato cresce costantemente il numero dei Fablab presenti sul territorio: sono centri aperti al pubblico che possono acquistare stampanti di fascia anche media e metterle a disposizione dei visitatori, in una logica di condivisione delle risorse che ben si adatta alle nuove logiche di produzione decentrata e che permette di ammortizzare i costi d acquisto delle stampanti distribuendoli nel tempo e su un gran numero di utenti. Per un verso o per un altro, quindi, man mano che il concetto stesso di stampa 3D e gli strumenti software a essa necessari raggiungeranno un pubblico più ampio, saranno anche già disponibili i centri stampa, fisicamente vicini o lontani poco importa, per produrre oggetti. Acquistare una stampante 3D personal sarà sempre più economico e semplice per gli appassionati, ma mai obbligatorio per il grande pubblico, così come oggi non è obbligatorio ad esempio portarsi in casa una stampante in grado di stampare le nostre fotografie in grande formato a elevata qualità: chi vuole può certamente farlo per passione, gli altri hanno a disposizione vari servizi di stampa fotografica ad hoc. Guardando al futuro La stampa 3D è un comparto tecnologico che in questa fase ha una evoluzione tecnica molto veloce e che segue strade molto diverse, a volte difficilmente immaginabili, e per questo non è semplice fare previsioni azzeccate su dove ci porterà anche solo tra uno o due anni. Solo qualche tempo fa molti pensavano che la sua applicazione di massa più evidente sarebbe stata la produzione autonoma di piccoli pezzi di ricambio per gli elettrodomestici di casa; oggi, invece, vediamo sfilare sulle passerelle delle Fashion Week di Parigi e New York abiti e accessori completamente realizzati con la stampa 3D. Nessun tecnico l avrebbe mai immaginato. Oggi è chiaro che la stampa 3D è una tecnologia abilitante e non fine a se stessa, quindi c è sempre la possibilità che qualcuno ne inventi una nuova applicazione fino a quel punto imprevista. Ciò premesso, alcune direttive di sviluppo più evidenti di altre ci sono. In primo luogo si sta lavorando assiduamente ad ampliare la gamma di materiali utilizzabili per la stampa, andando oltre le plastiche e i metalli di base. È un passo indispensabile per rendere la stampa 3D, specie quella a deposizione, più versatile e immediatamente percepibile come utile da parte del pubblico di massa. Nel segmento delle stampanti a sinterizzazione, che sono già in grado di stampare con materiali plastici diversi e in modalità multicolore, la sfida è quella dei metalli e delle leghe. Oltre ai classici acciaio, ottone e bronzo oggi è possibile

11 20 Introduzione Francesco Pignatelli 21 stampare con titanio, platino e argento, il che permette di spingere la stampa 3D in un settore fondamentale come quello dell oreficeria. Le stampanti a deposizione hanno una modalità di funzionamento più limitante ma si stanno anch esse evolvendo velocemente: in primis si progettano unità con più estrusori per usare plastiche o colori diversi durante lo stesso processo di stampa, ma soprattutto si punta su nuovi materiali da rendere disponibili sempre sotto forma di filamento. Si può ad esempio stampare in legno usando un filamento nato dalla combinazione di un materiale plastico con un particolato legnoso e anche colmare molto parzialmente il divario con le stampanti a sinterizzazione stampando in metallo, più precisamente usando un filamento in cui la plastica è combinata con una polvere metallica, di solito bronzo. Si stanno anche sviluppando nuovi polimeri plastici, studiati da zero per la stampa 3D e non, come per ABS e PLA, nati per usi diversi e riciclati all Additive Manufacturing. Trasversalmente a qualsiasi evoluzione tecnologica c è poi quella economica: man mano che la stampa 3D interessa sempre più le aziende, i professionisti e il grande pubblico, cresce il suo mercato potenziale e si abbassano i costi dell hardware e dei servizi collegati. Ancora una volta, il paragone con la diffusione del personal computing ci pare azzeccato, anche perché potenzialmente nessun settore applicativo è escluso a priori. Più avanti di tutto questo c è ciò che viene sperimentato nei laboratori e che talvolta si guadagna gli onori della cronaca. Ci sono stampanti additive che depositano cellule invece di polimeri plastici e permettono quindi di costruire componenti organici che potrebbero sostituire parti malfunzionanti del nostro corpo. Ci sono stampanti 3D capaci di operare a livello subatomico e creare in questo modo micro-componenti altrimenti inimmaginabili, tanto da far ipotizzare nano-robot con amplissimi raggi d azione in qualsiasi settore. I frutti di queste sperimentazioni, che peraltro in vari casi sono già parecchio avanzate, toccheranno il grande pubblico solo tra diverso tempo, ma le loro radici si stanno formando in questi anni, o anche mesi. Ecco perché affermare che stiamo vivendo una vera e propria rivoluzione non è eccessivo o sensazionalistico. Anzi, a volte rischia persino di essere riduttivo. Note biografiche dell autore Francesco Pignatelli è un giornalista professionista milanese, che si occupa di digital manufacturing da alcuni anni. In precedenza ha collaborato con le principali testate italiane del settore informatico, dal 1995 in poi.