10 motivi per cui la stampa 3D è considerata sostenibile

La produzione additiva è spesso considerata un’alternativa più ecologica rispetto ai metodi di produzione tradizionali e alla produzione di massa, che genera elevate emissioni. Uno dei motivi è che la stampa 3D aggiunge materiali solo dove sono effettivamente necessari, riducendo così gli sprechi. Sebbene i vantaggi della stampa 3D in termini di sostenibilità dipendano dal processo, dai materiali e dai componenti utilizzati, essa offre molte opportunità per rendere l’industria più sostenibile e rispettosa dell’ambiente. Anche gli Obiettivi di Sviluppo Sostenibile delle Nazioni Unite incoraggiano l’industria a perseguire strategie più green. In questo articolo presentiamo dieci motivi per cui la stampa 3D è considerata più sostenibile, mettendo in valore il potenziale di questa tecnologia di produzione per un futuro più ecologico.

#1: Riduzione dei rifiuti e dei materiali

Rispetto ai metodi di produzione tradizionali, la stampa 3D offre vantaggi in termini di riduzione degli scarti. In generale, i processi sottrattivi come la tornitura o la foratura generano più scarti di materiale, ad esempio sotto forma di trucioli. Questo problema non si pone con la stampa 3D, poiché il materiale viene utilizzato direttamente per la costruzione dell’oggetto strato per strato. Tuttavia, bisogna dire che la generazione di rifiuti varia a seconda della tecnologia, in quanto i processi di stampa a polvere e a resina generano più rifiuti rispetto ad altre tecnologie di stampa 3D, a causa della necessità di strutture di supporto o della polvere in eccesso che non può essere completamente riutilizzata. Tuttavia, pianificando con precisione il materiale necessario, le funzioni software possono ottimizzare il modello 3D per ridurre al minimo l’utilizzo del materiale. Ciò garantisce un uso più efficiente delle risorse e riduce il consumo energetico e le emissioni delle macchine.

La stampa 3D può ridurre al minimo lo spreco di materiale (crediti immagine: Devrimb)

#2: Produzione locale

In genere, molti dei prodotti che utilizziamo provengono da località lontane, il che comporta una dipendenza globale e catene di approvvigionamento che hanno un impatto sull’economia e sull’ambiente. Grazie alla stampa 3D locale, invece, le aziende sono in grado di produrre i loro prodotti direttamente sul territorio senza ricorrere a forniture esterne, riducendo così le emissioni di CO2. Inoltre, ciò consente di evitare l’uso di imballaggi solitamente associati al trasporto dei pezzi.

#3: Produzione On-Demand

Anche la produzione su richiesta, o on-demand, è legata alla produzione locale. Le aziende possono fabbricare i prodotti in modo flessibile e in linea con la domanda, riducendo così al minimo la sovrapproduzione e la necessità di scorte. I pezzi di ricambio non devono essere tenuti in magazzino, ma possono essere prodotti secondo le necessità. La flessibilità della produzione additiva consente di offrire prodotti personalizzati che soddisfano le esigenze individuali dei clienti, garantendo così una produzione orientata alla domanda, che in futuro potrebbe portare a una riduzione dei processi industriali.

Nei cantieri edili, in particolare, la stampa 3D, soprattutto quella del calcestruzzo, viene utilizzata in loco rendendo l’edilizia più sostenibile (crediti immagine: Heidelberg Materials)

#4: Estensione della vita del prodotto

La stampa 3D è spesso utilizzata per riparare oggetti, invece di riprodurli ex novo. Il processo DED (Direct Energy Deposition), ad esempio, è molto utilizzato nell’industria per riparare componenti metallici danneggiati, applicando il materiale strato per strato lì dove manca, sui componenti esistenti. Il processo riduce la necessità di utilizzare nuove materie prime e prolunga la durata dei componenti. Quasi tutti i metalli saldabili possono essere utilizzati a questo scopo.

#5: Recycling e Upcycling

Gli errori di stampa o i progetti di stampa difettosi possono essere fusi e riutilizzati per la fabbricazione di nuovi prodotti. I materiali termoplastici come l’ABS, il PETG o il PLA, in particolare, offrono queste possibilità di riciclaggio. Tuttavia, questa pratica non è così diffusa. La tecnologia è utile anche per l’upcycling di prodotti usati, unendo prodotti di scarto con pezzi stampati in 3D e creando pezzi unici innovativi. Nonostante i vantaggi citati, il riciclo dei materiali rappresenta anche una sfida, in quanto la qualità del materiale deve essere sufficientemente elevata da poter essere riutilizzata in un processo di stampa. La tecnologia Multi Jet Fusion, ad esempio, consente un approccio sostenibile in questo caso, grazie al suo tasso di riutilizzo fino all’80% del materiale usato. Altre tecnologie a letto di polvere potrebbero offrire la possibilità di riutilizzare fino al 98% della polvere, ma a causa della mancanza di studi in merito, questo aspetto è dubbio.

Il progetto Print your City trasforma i rifiuti di plastica in mobili grazie alla stampa 3D (foto: Print your City)

#6: Materiali ecosostenibili

Per la stampa 3D sono oggi disponibili molti materiali sostenibili, riciclabili o a base biologica. Oltre ai metalli e alle plastiche tradizionali, vengono sempre più utilizzati nuovi materiali in grado di ridurre l’impatto sull’ambiente. Tra gli esempi vi sono i materiali biodegradabili, come i filamenti ricavati dall’amido di mais, dai fondi di caffè, dalla canna da zucchero o dagli scarti del grano, che possono essere smaltiti in modo più ecologico. Il PLA, ricavato da materie prime naturali come il mais, è altrettanto noto, anche se la sua sostenibilità è stata messa in discussione. Anche le plastiche non fossili, come il PET o i PHA, ottenute da materie prime rinnovabili, e i filamenti riciclati di ABS e PET sono utilizzati in numerosi progetti per favorire l’economia circolare. Detto ciò, la sostenibilità di tutti questi materiali dipende da diversi fattori, tra cui la fonte della materia prima, la compatibilità con gli ecosistemi, l’effettiva riciclabilità ecc. La continua ricerca, la sperimentazione e il miglioramento dei materiali esistenti potranno sicuramente ridurne l’impatto ambientale in futuro.

#7: Basso consumo energetico

Combinando diverse funzioni in un unico ciclo di produzione, la stampa 3D offre anche un risparmio energetico. Utilizzando meno materiale e in modo più efficiente, questa consente una produzione più rapida con un consumo energetico inferiore. Inoltre, è possibile utilizzare filamenti speciali con un punto di fusione più basso o un piano di stampa isolato con aerogel che può mantenere temperature fino a 60°C, senza quasi alcun consumo energetico aggiuntivo. Altre misure che si possono adottare sono l’isolamento della testina di stampa con silicone o lana di roccia, che riducono la perdita di calore, o il preferire stampanti con camera chiusa.

Utilizzando i software è possibile ottimizzare il progetto per risparmiare materiale (crediti fotografici: Solid Edge)

#8: Progettazione ottimizzata

L’uso di software di modellazione 3D consente di ottimizzare efficacemente la progettazione, riducendo il consumo di materiale e i tempi di stampa e promuovendo processi produttivi più sostenibili. Le simulazioni virtuali aiutano a eliminare i dettagli e le strutture di supporto non necessari e alcuni software forniscono strumenti per il rilevamento precoce degli errori e l’analisi dei difetti durante la progettazione CAD. Inoltre, ottimizzare il design consente di risparmiare materiale grazie alla riduzione del riempimento e dello spessore delle pareti. Anche la produzione di assiemi complessi, come componenti monopezzo, riduce il consumo di materiale e di energia. Attualmente si sta lavorando a nuovi processi che utilizzano l’intelligenza artificiale per rilevare e correggere gli errori di stampa in tempo reale.

#9: Ruolo attivo nella protezione ambientale

La stampa 3D è considerata sostenibile non solo perché offre una produzione potenzialmente più rispettosa dell’ambiente, ma contribuisce efficacemente anche alla conservazione delle specie del nostro Pianeta. La tecnologia viene utilizzata in numerosi progetti che mirano a favorire la biodiversità, ad esempio attraverso la replica di strutture naturali in pericolo a causa dei cambiamenti climatici come coralli, nidi, barriere coralline o alveari, fornendo così agli animali un rifugio identico al loro habitat naturale. La tecnologia è anche utilizzata per produrre alternative alla carne. In questo modo, non solo si proteggono gli animali, ma si riducono anche le emissioni di CO2, considerando che il consumo di un pezzo di carne bovina genera fino a 12 kg di CO2. Diverse aziende utilizzano la produzione additiva per produrre carne stampata in 3D, sottolineando che questa ha un impatto ambientale inferiore del 95% rispetto alla produzione di carne convenzionale.

Sommozzatori portano sul fondale marino una parte di barriera corallina artificiale stampata in 3D (foto: xtreee.com / Greg Lecoeur)

#10: Ricerca e innovazione

Infine, ma non per importanza, la fase di sviluppo prototipi e sperimentazione nella stampa 3D è molto breve. Ciò consente alle aziende e agli innovatori di implementare rapidamente nuove idee e di sviluppare soluzioni sostenibili. Questa flessibilità si traduce in costanti miglioramenti dei prodotti e delle tecnologie, soprattutto per quanto riguarda la tutela dell’ambiente. Molte aziende e startup si dedicano attivamente alla ricerca nell’Additive Manufacturing per rendere questo processo più efficiente e ancora più sostenibile. Questa forza innovativa apre nuove possibilità per applicazioni creative e processi industriali e garantisce che la stampa 3D sia continuamente ottimizzata in termini di sostenibilità.

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