È arrivata l’ora della verità - o meglio, della sostenibilità - anche per la fabbricazione additiva (AM)? Si direbbe di sì, a leggere l’articolo A vision for sustainable additive manufacturing pubblicato di recente su Nature Sustainability da autori provenienti e operanti in diversi Paesi (Politecnico di Milano, Delft University of Technology, ETH di Zurigo, unibz, Pennsylvania State University, Chalmers University of Technology di Gothenburg, Agency for Science, Technology and Research di Singapore). Realizzare una vera sostenibilità anche nel campo dell’AM è senz’altro una sfida. Ma come affrontarla? Gli autori dell’articolo ritengono sia necessario inquadrare la stampa 3D in una prospettiva di sistema e incorporare la sostenibilità nei processi progettuali e produttivi fin dall’inizio.

L’AM è una tecnologia che ha guadagnato notevole attenzione come alternativa alla fabbricazione convenzionale, ovvero processi come fonderia, stampaggio, forgiatura ed estrusione. Con il termine AM ci si riferisce a una classe di processi di produzione che fabbricano parti aggiungendo e lavorando materiali strato dopo strato, che comunemente vengono indicati come stampa 3D. Sebbene il suo ruolo originale fosse quello di fabbricare prototipi durante lo sviluppo prodotto, l’AM viene ora utilizzata ampiamente per parti di produzione, attrezzature e un numero sempre crescente di applicazioni di nicchia.

Il paper di cui è co-autore il prof. Yuri Borgianni della Facoltà di Ingegneria ruota attorno a un assunto: che la AM possa e debba essere pensata all’interno di sistemi di produzione più sostenibili, guidati da metodi consolidati di progettazione sostenibile e, in secondo luogo, che esso possa integrarsi con la produzione convenzionale per, più in generale, rafforzare le stesse pratiche di progettazione sostenibile.

L’articolo inizia esaminando le attuali credenziali ambientali che spesso vengono vantate a nome della stampa 3D: in particolare, che l’AM è sostenibile perché riduce gli sprechi di materiale dalla produzione e le emissioni associate al trasporto merci producendo più vicino al punto di utilizzo. Gli autori sottopongono queste affermazioni a una verifica rigorosa. “Abbiamo sottolineato come l’AM sia generalmente molto più energivora dei processi tradizionali di lavorazione. Per quanto riguarda il capitolo sui trasporti di materiale, abbiamo evidenziato che il trasporto rappresenta una piccola parte degli impatti a lungo termine della maggior parte dei prodotti”, commenta Borgianni. Un punto su cui si sono concentrati gli autori è la necessità di raccogliere più dati relativi all’analisi del ciclo di vita totale (LCA) dei vari processi di stampa 3D. “Prima che la stampa 3D possa essere considerata una tecnologia pienamente sostenibile, dovrebbero essere eseguite molte più analisi LCA”, spiega il docente di unibz, “prestando attenzione anche alla produzione dei materiali usati per l’AM e della fine del ciclo di vita di prodotti e macchinari. Concentrarsi solo su alcuni aspetti, si potrebbero perdere opportunità, quali esplorare materiali per l’AM più sostenibili”.

In quali modi la stampa 3D può essere inserita nell’ambito della progettazione per essere più ecologica? “Si potrebbe cominciare incorporando i principi di progettazione sostenibile per sviluppare nuovi prodotti per i quali l’AM potrebbe risultare l’unico candidato plausibile per la loro fabbricazione”, aggiunge Borgianni, “e fare necessarie verifiche in considerazione dell’impatto dell’intero sistema di produzione, quando usare l’AM conviene per davvero. La sostenibilità, in sostanza, dovrebbe essere un requisito chiave nello sviluppo di nuovi processi e materiali per l’AM,”.

La discussione aperta dall’articolo non si limita al campo produttivo e progettuale ma si allarga anche a considerare strumenti e metodologie di progettazione sostenibili, gli impatti sociali potenziali dell’AM, comprese le implicazioni sul lavoro e le disuguaglianze, e il ruolo dell’AM nella democratizzazione della produzione attraverso la promozione di una cultura di sostenibilità che consideri anche le legittime preoccupazioni sulla salute e la sicurezza dei lavoratori e dell’ambiente legate alla tossicità dei materiali.

Tra le pratiche di progettazione sostenibile per cui l’AM potrebbe rappresentare un valore aggiunto sono incluse la progettazione per facilitare la riparazione e la manutenzione del prodotto, in cui i prodotti potrebbero essere progettati per essere facilmente smontabili e rimontabili, consentendo la fabbricazione on-demand di parti di ricambio tramite AM. “Lo stesso vale per l’aggiornabilità e la ricondizionatura, che estenderebbero la durata dei prodotti facilitando aggiornamenti o miglioramenti tramite stampa 3D. Inoltre, passi avanti sono stati fatti nel riutilizzo di scarti e rifiuti per essere utilizzati come materiali per la stampa 3D; ovviamente questi materiali dovrebbero avere un occhio di riguardo”. Borgianni conclude affermando che ”il futuro sostenibile, in ambito produttivo va pensato e visto in modo sistemico e con una visione olistica che si allarga dai cicli di vita dei prodotti allo sviluppo sostenibile ed alle pratiche di economia circolare”.

(zil)