La stampa 3D è una tecnologia emergente che consente di produrre oggetti tridimensionali partendo da modelli digitali mediante un processo di stratificazione additiva. Questa tecnica offre vantaggi significativi rispetto ai metodi di produzione convenzionali, come la riduzione degli sprechi di materiale e la maggiore flessibilità nella produzione di prototipi. Si prevede che il mercato della stampa 3D superi i 10 miliardi di dollari entro il 2021, con applicazioni in vari settori, dalle PMI a produzioni industriali più complesse.

1. Una nuova frontiera che oggi sembra interessare
di più il segmento consumer, ma che è destinata a cambiare
i processi produttivi anche nelle aziende manifatturiere.
50 gennaio-febbraio 2014
NEXT STEP - STAMPA 3D
La stampa 3D (3D-printing o anche 3D-P) è un
processo di produzione di oggetti tridimensio-
nali a partire da un modello digitale che permette
di creare oggetti completi o parti attraverso un
processo di stratificazione sequenziale (layering).
E’ una tecnica di produzione additiva (additive ma-
nufacturing) che costruisce gli oggetti aggiungendo
materiale invece di asportare porzioni di materiali
esistenti (produzione sottrattiva) come fanno le
tradizionali macchine utensili. La produzione addi-
tiva è paragonabile alla realizzazione degli oggetti
di argilla, vetro o porcellana, mentre la produzione
sottrattiva è come la scultura di marmo e legno.
Con il 3D-P si possono creare oggetti utilizzando
vari materiali: plastica, metalli, ceramiche, argilla,
vetro, carta, cioccolato e persino cellule viventi (bio-
printing). Queste materie prime sono utilizzate dal-
la stampanti 3D quali ‘consumabili’ sotto forma di
polveri, filamenti, liquidi o lamine. Alcune macchine
permettono di produrre oggetti con diversi colori,
composti da materiali diversi, anche con alcune par-
ti a geometria variabile o rotanti, poiché possono
realizzare cerniere, cuscinetti a sfera, molle, e altro.
Per la stampa 3D sono disponibili numerose tecno-
logie, che si differenziano per il modo in cui sono
costruiti gli strati che creano gli oggetti. Alcuni
LA STAMPA 3D:
TECNOLOGIE,
OPPORTUNITÀ
E PROBLEMI
GIANCARLO MAGNAGHI
metodi, come il selective laser sintering (SLS) e la
modellazione a deposizione fusa (fused deposition
modeling, FDM), usano materiali che si fondono o
si ammorbidiscono per produrre gli strati, mentre
altri, come la stereolitografia (SLA) depongono
materiali liquidi che vengono induriti con diverse
tecnologie. Nei sistemi di laminazione (Laminated
Object Manufacturing - LOM), fogli sottili di mate-
riali vengono tagliati e uniti insieme per ottenere
la forma voluta.
Il processo della stampa 3D
Ogni metodo ha i propri vantaggi e limitazioni, quin-
di alcuni produttori offrono più di una tecnologia.
I principali fattori che entrano in gioco quando si
intende scegliere una macchina sono generalmen-
te le dimensioni, la velocità di produzione, il costo
della macchina, i costi e la scelta dei materiali e la
possibilità di utilizzare vari colori e materiali.
Per produrre un oggetto tramite un processo di
stampa 3D, si seguono i seguenti passi.
1. Mediante strumenti di progettazione CAD 3D (o
scanner 3D se si vuole riprodurre un oggetto esi-
stente) si crea un modello digitale dell’oggetto.
2. Si esporta il modello a una stampante 3D trami-
te un file in formato STL (Standard Tessellation

2. 51gennaio-febbraio 2014
Language) o AMF (Additive Manufacturing File
Format) che descrive il pezzo come un insieme
di strati (layer).
3. La stampante 3D ‘legge’ il file e produce il pezzo
strato per strato.
4. L’oggetto prodotto viene sottoposto a eventuali
operazioni di finitura (pulitura, trattamenti su-
perficiali).
Il 3D-P presenta diversi vantaggi rispetto ai me-
todi di produzione convenzionali: un’idea si può
trasformare direttamente in un prototipo o in un
prodotto finito partendo da un file sul computer di
un progettista, evitando intermediari e molti stadi
della produzione tradizionale.
La produzione additiva può inoltre ridurre la quan-
tità di materiale sprecata nei processi di fabbrica-
zione e creare oggetti che è difficile o impossibile
ottenere con le tecniche tradizionali.
I prezzi delle stampanti 3D variano da poche centi-
naia di euro per le stampanti amatoriali in grado di
produrre piccoli oggetti in plastica o argilla alle de-
cine e centinaia di migliaia di euro per le stampanti
industriali che producono grandi parti metalliche.
Applicazioni e impatti sul mercato
Secondo le principali società di analisi come Gartner,
Frost&Sullivan, McKinsey e Wohlers, la stampa 3D è
una delle tecnologie emergenti che rivoluzioneran-
no le nostre vite nei prossimi 10/20 anni. Wohlers
prevede che il mercato mondiale delle stampanti e
dei servizi 3D, che nel 2012 valeva 2 miliardi di dol-
lari, dovrebbe superare i 10 miliardi di dollari entro il
2021. Secondo McKinsey, a partire dal 2025 il 3D-P
produrrà un impatto economico globale compreso
tra i 230 e i 550 miliardi di dollari all’anno.
Le opportunità di mercato sono notevoli sia nel cam-
po hobbistico/artigianale dei maker (modellismo,
giocattoli, accessori, gioielleria, calzature, moda,
ceramica, scultura, parti per restauri, pasticceria),
sia per realizzare oggetti unici o personalizzati (con
produzione diretta nei FabLab o tramite centri ser-
vizi), sia nel campo industriale (dalla realizzazio-
Processi/Tecnologie Descrizione dei processi Materiali Prodotti/Mercati
Binder Jetting
• 3D Printing (3DP)
• Ink Jetting (IJ)
Processo di produzione additiva
in cui un legante liquido è depo-
sitato selettivamente per aggre-
gare materiali in polvere
Polimeri, metalli,
sabbia da
fonderia,
ceramica
• Prototyping
• Stampi per fonderia
• Parti funzionanti
Directed Energy Deposition
• Direct Metal Deposition
• Laser Deposition
Processo di produzione additiva in
cui un’energia termica concentra-
ta è usata per fondere i materiali
che vengono depositati (simile
alla saldatura)
Metalli
in polvere e fili
• Riparazioni
• Parti funzionanti
Material Extrusion
• Fused Deposition modeling (FDM)
Processo di produzione additiva
in cui i materiali sono depositati
selettivamente da un ugello
Polimeri • Prototyping
• Piccoli oggetti
Material Jetting
• Polijet
• Ink-Jetting
Processo di produzione additiva
in cui sono depositate selettiva-
mente gocce di materiale
Polimeri, cere • Prototyping
• Stampi per fonderia
Powder Bed Fusion
• Selective Laser Sintering (SLS)
• Selective Laser Melting (SLM)
• Electron Beam Melting (EBM)
Processo di produzione additiva
in cui un’energia termica fonde
selettivamente porzioni di un let-
to di polveri
Polimeri, metalli,
ceramiche
• Prototyping
• Parti funzionanti
Sheet Lamination
• Laminated Object Manufacturing (LOM)
Processo di produzione additiva
in cui fogli di materiale vengono
uniti per formare un oggetto
Carta, metalli,
materiali ibridi
• Prototyping
• Parti funzionanti
Vat Photopolymerization
• Stereolitografia (SLA)
Processo di produzione additiva
in cui un fotopolimero liquido in
un serbatoio è solidificato selet-
tivamente tramite una polimeriz-
zazione attivata dalla luce
Fotopolimeri,
ceramiche
• Prototyping
I PROCESSI DI FABBRICAZIONE ADDITIVA
I processi di fabbricazione additiva sono standardizzati dall’American Society for Testing Materials (Astm). La norma
Astm F2792 definisce la terminologia standard per le tecnologie di Additive Manufacturing. Di seguito la classificazione
dei processi di fabbricazione additiva secondo tale norma, per saperne di più: www.astm.org.

3. 52 gennaio-febbraio 2014
ne di prototipi alla produzione di parti funzionali).
I mercati più promettenti sono, oltre al rapid pro-
totyping, produzione artigianale, industria aero-
spaziale, meccanica di precisione, protesi e altri
dispositivi medicali, che richiedono un alto livello
di personalizzazione e complessità.
La possibilità di costruire molti prodotti vicino all’u-
tilizzatore finale tramite produzione additiva con le
stampanti 3D permetterà di incrementare la flessi-
bilità rispetto alle esigenze del cliente e la velocità
di consegna, con significative riduzioni di inventa-
rio. Non sarà più necessario spedire il manufatto
da una fabbrica centrale, ma si potrà scaricare il
file con il modello digitale e fabbricare il prodotto
vicino al cliente.
La produzione additiva può portare a un cambia-
mento profondo della filiera produttiva, modificando
i ruoli degli attori e proponendo nuovi modelli di
business. Questo cambiamento aprirà nuove oppor-
tunità e sfide all’industria italiana, permettendo pro-
duzioni flessibili e localizzate vicino agli utilizzatori.
Le questioni aperte sulla stampa 3D
Come tutte le tecnologie rivoluzionarie emergen-
ti, anche il 3D-printing soffre di alcuni ‘problemi di
gioventù’, molti dei quali sono in via di soluzione.
Elevati costi delle macchine, soprattutto per quelle
indirizzate al mercato industriale. Secondo McKinsey,
il prezzo medio delle stampanti 3D per applicazioni
industriali è di 75.000 dollari e può anche superare
il milione di dollari per alcuni modelli di punta. Però
i prezzi sono in rapida discesa, per varie ragioni:
la prossima scadenza dei brevetti delle principali
tecnologie di produzione additiva, che favorirà la
diminuzione dei prezzi grazie alla cessazione dei
pagamenti dei diritti; le economie di scala derivanti
dal numero sempre maggiore di macchine vendute;
il progresso tecnologico, che migliorando la qualità,
la versatilità e le prestazioni delle macchine, favori-
sce il downsizing delle macchine, a cui si aggiunge
la concorrenza dal basso delle stampanti amatoriali
RepRap, che costano anche meno di 1.000 dollari
e possono sostituire in taluni casi le stampanti in-
dustriali di fascia bassa.
Elevati costi e scarsa disponibilità dei materiali e
modeste caratteristiche meccaniche. Mentre nel
campo del 3D-P amatoriale i principali materia-
li come ABS e PLA sono ormai standardizzati ed
è possibile acquistarli sul libero mercato, per le
stampanti industriali le materie prime sono spesso
fornite esclusivamente dai produttori della stam-
pante, poiché vengono progettate e prodotte per
garantire il funzionamento ottimale delle macchine
a cui sono destinate. Sono però in atto ricerche per
realizzare nuovi materiali sempre più performanti
e ‘intelligenti’ e gli enti di standardizzazione sono
al lavoro per definire alcuni materiali standard che
dovrebbero essere utilizzabili su tutte le macchine,
con notevoli economie di scala.
Non manca la possibilità di calcolare il TCO e il ROI
dei singoli sistemi di stampa 3D, basta fare riferi-
mento ai dati della contabilità industriale, quando
questi sono facilmente recuperabili. Manca invece
un modello generale per calcolare la convenienza
della produzione con sistemi additivi rispetto a quel-
li tradizionali che tenga conto di tutte le variabili
della supply chain logistico produttiva.
Tempi di produzione lunghi. La stampa 3D è par-
ticolarmente adatta per produrre in piccola scala
oggetti complessi e non sostituirà per lungo tem-
po la produzione su larga scala di oggetti semplici.
Però le stampanti 3D diventano sempre più veloci
Next Step - Stampa 3D
Un esempio di vantaggio concreto per le PMI manifatturiere
Nelle piccole e medie aziende manifatturiere italiane la realizzazione di nuovi prototipi viene in molti casi realizzata
utilizzando gli stessi sistemi di produzione. Va da sé che la realizzazione anche di un solo prototipo si può realizzare
soltanto fermando una parte o tutta la produzione per diverso tempo. Questo può essere anche piuttosto lungo poiché
il sistema può richiedere un diverso attrezzaggio e una diversa configurazione per realizzare il prototipo richiesto e
poi per ritornare sulle caratteristiche standard della produzione. A tale ostacolo di solito si aggiunge il fattore negativo
rappresentato dal fatto che utilizzando un sistema di produzione il prototipo non viene prodotto solo in un numero di
esemplari limitato, ma rischia di essere replicato per un numero di unità sovrabbondante.
Uno dei benefici dell’utilizzo di sistemi di stampa 3D da parte delle piccole medie imprese, che può essere ottenuto
installando un sistema al proprio interno oppure appoggiandosi a un centro servizi di stampa 3D, sta proprio nel fatto
di svincolare la produzione di prototipi dai tempi e dalle necessità della produzione vera e propria. Così facendo si
assicurano tempi certi e velocità di esecuzione sulla realizzazione del numero preciso di prototipi richiesti, e si rispar-
miano tempi di fermo macchina, materiali eliminando inoltre le attività di attrezzaggio e riconfigurazione dei sistemi di
produzione da mettere in atto per realizzare i prototipi richiesti.

4. 53gennaio-febbraio 2014
ed efficienti. Se si considera tutto il ciclo di vita di
un prodotto: progetto, prototipazione, attrezzaggio,
produzione delle parti, montaggio, finitura, gestio-
ne dei magazzini, spedizioni, appare chiaro che i
processi di produzione 3D, anche se sono più lenti
di quelli tradizionali, rendono più veloce la proget-
tazione, spesso non richiedono il montaggio, sem-
plificano la supply chain e riducono drasticamente
i tempi di spedizione.
Necessità di nuove competenze e organizzazio-
ni. La diffusione della stampa 3D richiede notevoli
competenze relative alla progettazione CAD 3D e
alla gestione di macchine elettroniche sempre più
sofisticate. Si potrebbero quindi creare problemi
di occupazione per la manodopera generica che
opera sulle linee di montaggio e nei magazzini, e
una domanda non soddisfatta di personale esperto
nella progettazione CAD 3D e nella gestione del-
Nascita di un centro servizi per il 3D printing: il caso Eliofossolo
Come in tutte le rivoluzioni alla stampa 3D si può arrivare da tantissime strade. Il per-
corso di Eliofossolo, la nuova realtà che a Bologna offre servizi di 3D printing, parla di
un’azienda che con spirito imprenditoriale e carica innovativa ha innestato questa nuo-
va competenza su un’esperienza ventennale cresciuta e radicata nella stampa digitale.
Di questa rivoluzione parliamo con Enrico De Guglielmo titolare di Eliofossolo.
Cosa potete fare grazie alla stampa 3D?
Una stampante 3D consente di creare oggetti a partire da uno specifico file, sovrappo-
nendo strati a tre dimensioni di un materiale plastico, resina, gesso o altro. Le opportu-
nità offerte sono innumerevoli, dal prototipo ad altissima definizione per l’oreficeria o la
meccanica di precisione, alla riproduzione di particolari ormai introvabili per l’industria
automobilistica e la ricambistica; dai plastici per il mondo dell’edilizia alle protesi medi-
che; dai piccoli componenti per l’industria della moda fino alle riproduzioni per l’arche-
ologia e la gestione museale, il modellismo o semplicemente il proprio hobby. Inoltre,
e non è più fantascienza ma realtà, lo scanner 3D rileva autonomamente i volumi degli
oggetti, consentendo di ottenere una riproduzione fedele e dettagliata perfino di una
persona: così potremo esporre una riproduzione a tre dimensioni del nostro idolo che
ci abbraccia, della nostra famiglia, del nostro animale domestico, degli sposi da mettere
in cima alla torta nuziale.
Che scenario apre secondo lei l’adozione della stampa 3D?
Sembrano simpatiche novità, invece si parla di una vera e propria rivoluzione industriale, perché, ci dicono gli esperti e
anche il servizio di Milena Gabanelli - Report, puntata del 4 novembre 2013 - la tecnologia di stampa 3D permetterà di
abbattere i costi di produzione spostando il valore nell’ideazione e nel design del prodotto, con effetti non trascurabili
sull’economia e la politica globale come la riduzione del divario fra la produzione in Occidente e quella in Oriente, dei
costi economici e ambientali di trasporto, dell’invenduto, dell’assemblaggio, ecc.
Come siete arrivati alla stampa 3D?
Siamo abituati ad associare le tecnologie all’avanguardia agli USA e considerarci sempre un po’ in ritardo, ma questa
volta stampanti e scanner 3D sono già una realtà proprio qui a Bologna. Eliofossolo è un’azienda innovativa e attenta al
risparmio energetico, attiva da oltre vent’anni nel campo della stampa digitale in piccolo e grande formato, delle stam-
pe offset bianco/nero e colore, plottaggi, scansioni, rilegature e plastificazioni. La stampa tradizionale non vive oggi un
periodo favorevole, ma si può reagire alla crisi anche lanciandosi in nuovi rivoluzionari progetti.
Lo staff di Eliofossolo
da sinistra: Nicola, Teresa,
Daniele, Debora, Enrico
le macchine. E’ anche probabile che in taluni casi
si passi da poche grandi fabbriche a piccole unità
produttive distribuite sul territorio.
In prospettiva, la diffusione della produzione addi-
tiva può favorire l’aggravamento di alcune proble-
matiche. Infatti, con uno scanner e una stampante
3D diventa facile riprodurre perfettamente oggetti
protetti da marchi e brevetti, favorendo la contraf-
fazione dei prodotti. Molto preoccupante è inoltre
la facilità con cui criminali e terroristi potrebbero
produrre ‘oggetti proibiti’ come armi e altri ogget-
ti pericolosi. Inoltre, come già avviene per il com-
mercio elettronico, diventerà molto più facile per
le aziende multinazionali decidere in base alla pro-
pria convenienza in quali Paesi investire, produrre,
creare occupazione e pagare le tasse.

5. La storia di HSL attiva dal 1989 nella produzione additiva
con i primi sistemi di stampa 3D in stereolitografia.
54 gennaio-febbraio 2014
NEXT STEP – STAMPA 3D
HSL è un’azienda trentina specializzata nel settore
dei servizi per le industrie, dall’industrial design
al prodotto finito. I suoi brand, .exnovo e .bijouets,
sono pionieri nella realizzazione di prodotti esclusivi
mediante Industrial 3D Printing. Ciò che caratterizza
i due marchi, è l’impiego di tecnologie digitali d’a-
vanguardia che esaltano il sapere e le competenze
artigianali, da sempre radicati nell’azienda. .exnovo
e .bijouets rappresentano perfettamente quel fu-
turo artigiano descritto da Stefano Micelli nel libro
‘Futuro Artigiano’, edito da Marsilio.
Il nome dell’azienda non è un acronimo
tecnologico ma sta per ‘hic sunt leo-
nes’, la scritta che nelle antiche carte
geografiche indicava le zone inesplo-
rate, ed è sintomatica della vocazione
all’esplorazione e all’innovazione del
fondatore dell’azienda, Ignazio Pomini:
la prima persona in Italia e una delle
prime in Europa a occuparsi di produ-
zione additiva dal 1989, utilizzando le
primissime stampanti 3D in stereolito-
grafia apparse da pochi mesi negli Stati
Uniti. Abbiamo chiesto a Ignazio Po-
mini di illustrare l’evoluzione e lo stato
dell’arte della stampa 3D, vista dal suo
privilegiato osservatorio di pioniere.
IL ‘PIONIERE’
DEL 3D PRINTING
GIANCARLO MAGNAGHI
Quali sono state le difficoltà iniziali per entrare in
questo mondo completamente nuovo?
I primi tre anni sono stati i più duri, e li abbiamo
dedicati a esplorare le limitazioni della tecnologia
di stereolitografia, ancora molto immatura: modeste
dimensioni degli oggetti realizzabili (250x250x250
millimetri), materiali (le prime resine acriliche) molto
fragili e molto costose, software 3D pionieristico,
stazioni grafiche costosissime.
Dal 1993 al 1996 l’azienda ha iniziato a generare
profitti, poiché era una delle poche in Italia in gra-
do di disegnare oggetti 3D. Dal 1997 è
iniziata la concorrenza a livello italiano
e abbiamo proseguito con un concetto
di full service, inserendo anche l’inge-
gneria per dare un servizio completo
ai clienti: dalla progettazione al pro-
totipo finito.
Dal 2000 al 2010 abbiamo fatto svi-
luppo di prodotto e design per conto
terzi, avvalendoci di un team di desi-
gner sia interni che esterni accumulan-
do tutte le competenze necessarie per
produrre anche prodotti finiti.
Nel frattempo la tecnologia è matu-
rata e sono arrivate le macchine più
grandi, in grado di produrre oggettiIgnazio Pomini, fondatore di HSL
©everythingpossible-Fotolia.com

6. 55gennaio-febbraio 2014
500x500x500 millimetri, ma nessuna macchina
per produzione additiva dava garanzie sulle qua-
lità meccaniche dei prodotti ottenuti. Da quando
è stata introdotta nel 2010 la prima stampante 3D
in grado di produrre oggetti funzionanti, c’è stata
un’esplosione di nuovi produttori e di nuove mac-
chine, e anche noi abbiamo iniziato la produzione
di oggetti di arredamento e di gioielli.
Con quali materiali realizzate i vostri prodotti?
La nostra principale materia prima è il nylon PA12 in
polvere (sfere di nylon da 50 micron) e il processo
di produzione più usato è il Selective Laser Sintering
(SLS) a caldo. Tutta l’area di lavoro è chiusa in una
camera a 175 gradi centigradi e un laser costruisce
gli oggetti tramite sinterizzazione delle sferette di
nylon. Questo processo è completamente diverso
dall’estrusione delle stampanti FDM, e permette di
realizzare oggetti con migliori caratteristiche mec-
caniche. Tutti i nostri prodotti, anche quelli per l’o-
reficeria sono in plastica. Esistono anche macchine
3D che costruiscono oggetti in materiali preziosi,
ma solo la materia plastica consente oggi di costrui-
re sistemi premontati monolitici, come le catene,
mentre con il metallo non è ancora possibile.
Quanto tempo ci vuole per produrre un oggetto
complesso?
I tempi variano in funzione della tecnologia impie-
gata. Con la stereolitografia, che è un processo a
freddo, possono bastare un paio d’ore, mentre con
il sistema SLS, che è un processo a caldo, c’è un
fase di pre-process per riscaldare le polveri e una
di post-process per raffreddare gli oggetti prodotti.
Per esempio possono essere richieste quattro ore
di riscaldamento, tre ore di produzione e otto ore
di raffreddamento. Però si possono produrre più
oggetti contemporaneamente con un processo di
nesting.
Quali sono le principali sfide tecniche?
Se si progettano oggetti destinati a essere stam-
pati a iniezione, e quindi si fa un prototipo per la
pre-validazione, ormai non ci sono più problemi.
La difficoltà può nascere quando si progetta un
oggetto complesso che sfrutta tutte le possibilità
della produzione additiva e che non può essere
realizzato in altro modo. Mentre negli anni scorsi i
grandi progressi sono stati nel campo delle mac-
chine e dei materiali, oggi le maggiori innovazioni
sono nel campo del software e delle piattaforme
di creazione: stanno nascendo nuovi strumenti che
permettono di progettare in una nuova maniera.
Mentre i modellatori 3D dei CAD tradizionali - come
Catia e Creo Elements/Pro) sono pensati per le la-
vorazioni tradizionali - esistono nuovi sistemi deri-
vati dai programmi di arte generativa per design e
architettura, basati su matrici e sistemi di equazioni
che calcolano le superfici più complesse: come 3D
Studio o Rhino.
Quali sono i risultati ottenuti in questo difficile
campo?
Il valore del nostro brand consiste nel fatto che tut-
to il ciclo di prodotto, dal design alla produzione,
è Made in Italy e tutta la filiera è italiana. La pro-
duzione è just-in-time, e grazie al fatto che i pro-
dotti vengono stampati uno per uno, li possiamo
migliorare in continuazione, cosa impossibile con
la produzione di massa.
Attualmente l’azienda conta una quarantina di per-
sone, di cui la metà sono artigiani. Ogni pezzo viene
decorato e rifinito in modo artigianale. Teoricamente
potremo produrre un oggetto su misura per ogni
cliente. Quindi quello che ci distingue è il fatto che
creiamo valore aggiunto unendo le tecnologie più
evolute all’abilità artigianale. Quasi tutta la pro-
duzione viene esportata, poiché il made in Italy è
molto apprezzato all’estero.
Come vede gli sviluppi futuri?
Tecnologia e manualità devono andare di pari passo.
In futuro, il 3D Printing potrà essere molto utile per
reinventare una serie di prodotti che già esistono.
Oggetti da realizzare in modo nuovo, ma con il va-
lore aggiunto della creatività e della manualità, con
l’attenzione appassionata alla cura del dettaglio e
all’amore per i particolari.