La stampa 3D di polimeri è guidata dalle innovazioni tecnologiche e nei materiali

Il primo processo di stampa 3D inventato è stato la stereolitografia, un metodo che prevede la solidificazione di un polimero fotosensibile tramite un laser, dunque la plastica è stata in prima linea sul mercato fin dall’inizio. Una tendenza che si conferma ancora oggi. Infatti, secondo uno studio di IDTechEx, intitolato “Polymer Additive Manufacturing 2023-2033: Technology and Market Outlook“, la stampa 3D di polimeri avrà un valore di 21 miliardi di dollari entro il 2033. Per comprendere questa crescita, non basta dire che i polimeri hanno sempre fatto parte della stampa 3D, ma occorre guardare alle innovazioni che sono state concepite negli ultimi anni. Sempre più operatori offrono altre forme di materiali come schiume, compositi o termoindurenti viscosi e lo stesso vale per le nuove tecnologie di stampa 3D. Ma cosa sta guidando la crescita del mercato della produzione additiva di materie plastiche? E quali sono gli ostacoli che ancora permangono?

Il rapporto IDTechEx inizia con una segmentazione del mercato della produzione additiva di polimeri per tecnologia e materiale: come si può vedere dal diagramma sottostante, ci sono molti processi di stampa e un’ampia offerta di materiali. Filamenti, resine, polveri, pellet: le polveri polimeriche in particolare sono destinate a crescere rapidamente nel periodo di analisi. Questo aumento potrebbe essere attribuito alle proprietà che queste materie plastiche offrono, si tratta per lo più dei cosiddetti polimeri tecnici, utilizzati principalmente per applicazioni industriali. Il rapporto sottolinea infatti che gli utilizzatori si concentrano maggiormente sulla produzione finale, a scapito della prototipazione rapida. Inoltre, questi hanno una migliore conoscenza delle tecnologie, che consente loro di orientarsi verso applicazioni ad alto valore aggiunto come la produzione di parti personalizzate, in volumi più o meno grandi. Tuttavia, la prototipazione rapida rimane un uso fondamentale della stampa 3D di polimeri.

Crediti fotografici: IDTechEx

Innovazioni tecnologiche

Ciò che è interessante nello studio proposto dall’azienda è notare il posto che le startup stanno prendendo in questo mercato: mentre gli attori storici come 3D Systems o Stratasys continuano la loro strategia di innovazione, stanno emergendo iniziative intorno a nuovi materiali o processi di stampa più veloci o più efficienti. L’obiettivo di queste startup è spingere il potenziale della produzione additiva di polimeri, migliorando ogni anello della catena del valore – software, macchine, materiali, post-processing, ecc. Lo studio ha identificato gli “innovatori” in questi diversi segmenti, nove per la precisione, e mostra come il mercato potrebbe beneficiare di questi progressi per crescere. Si tratta ovviamente di proiezioni e sarà interessante vedere nei prossimi anni come queste startup avranno realmente influenzato la produzione additiva di polimeri.

Una di queste startup è Evolve Additive Solutions, che ha sviluppato un processo chiamato STEP (Selective Electrophotographic Thermoplastic Process). Si articola in tre fasi: imaging, allineamento e fusione. Per la prima fase, la macchina utilizza un motore di imaging elettrofotografico 2D. In realtà, la startup ha combinato alcune delle caratteristiche della laminazione, della stampa 3D e della fusione a letto di polvere, consentendo di raggiungere una velocità di produzione significativa, in grado di competere con lo stampaggio a iniezione. Naturalmente, una tecnologia che offra rapidamente volumi più elevati è interessante per il mercato. Restando in tema di tecnologie, il rapporto evidenzia startup come Readily3D o Xolo che si basano su un metodo di stampa volumetrica. Invece di progettare un pezzo strato per strato, lo si crea in un’unica fase. In questo modo si aggirano le difficoltà legate alla velocità di stampa, soprattutto nei processi in resina, mantenendo un elevato livello di dettaglio.

Fatturato del mercato per categoria di materiale (foto: IDTechEx)

I materiali guidano la crescita del mercato AM di polimeri

Lo studio si concentra in particolare sui materiali polimerici del mercato: il loro fatturato supererà di gran lunga quello dell’hardware. Infatti, i materiali avranno un valore di 15 miliardi di dollari entro il 2033. In questa nicchia, l’obiettivo è quello di rispondere alle sfide delle prestazioni ma anche della sostenibilità: l’aspetto ambientale dei polimeri sviluppati è ormai una questione fondamentale. Non sorprende quindi l’aumento dei filamenti riciclati e riciclabili, spesso ottenuti da rifiuti plastici recuperati.

Un altro aspetto importante è quello delle prestazioni: quali sono le caratteristiche di un materiale che può essere combinato? Quali sono le esigenze dei produttori oggi e come soddisfare le loro richieste? Uno degli esempi riportati nel rapporto è quello della startup Tiamet3D, che ha sviluppato un composito a base di PLA e nano-diamanti. L’obiettivo è fornire un materiale resistente e accessibile agli utenti del mercato. Naturalmente esistono molti altri esempi, con produttori che offrono materiali resistenti alla fiamma, con proprietà ESD, ecc. Una cosa è certa: il mercato della stampa 3D con polimeri è in pieno sviluppo e ha un futuro molto luminoso davanti a sé! Per saperne di più, lo studio completo: QUI.

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*Cover Photo Credits: Sinterit