Le tecniche di modellazione, prototipazione e produzione digitale ampliano gli orizzonti di designer, architetti, produttori e artigiani e sono fattori abilitanti della “design economy” Office Layout settembre 2014

1. Rivista
Soiel International Copyright 2014©
48 Officelayout 158 luglio-settembre 2014
La stampa 3D
per il design
Le tecniche di modellazione, prototipazione e produzione digitale ampliano gli orizzonti di designer,
architetti, produttori e artigiani e sono fattori abilitanti della “design economy”
di Giancarlo Magnaghi
La rivoluzione digitale sta entrando in modo massiccio nelle attività di pro-
gettazione e produzione. Grazie ai trend, che ricalcano il processo di diffusione
dei computer e delle stampanti 2D, il fenomeno della stampa 3D sta rag-
giungendo la massa critica, ed è facile ipotizzare che designer e architetti,
che a partire dagli anni ‘80 hanno abbandonato il tecnigrafo per passare alle
workstation per la progettazione 2D e 3D, saranno presto invogliati ad ab-
bandonare balsa, cartone e polistirolo per costruire i prototipi e passare alla
più immediata stampa 3D. Le tecniche 3D sono infatti potenti strumenti al
servizio della creatività dei designer, e quindi possono essere viste come op-
portunità per dedicare più tempo al processo creativo, grazie all’ottimizzazione
delle fasi di implementazione, e per sperimentare un maggior numero di so-
luzioni grazie alla rapidità ed efficienza del processo di prototipazione. Inoltre,
con la stampa 3D si possono realizzare oggetti che non è possibile produrre
con nessuna altra tecnica, quindi si aprono nuovi orizzonti per lo studio di
contenuti formali inediti.
A favorire questo passaggio la maggiore accessibilità delle tecnologie. Se in-
fatti fino a poco tempo fa le tecniche di progettazione, prototipazione e pro-
duzione digitale erano riservate alle grandi aziende manifatturiere a causa
degli elevati investimenti richiesti e delle competenze tecniche necessarie,
oggi la riduzione dei costi e la semplificazione dei processi le ha rese tecno-
logie alla portata di studi professionali, PMI e artigiani.
Ma per approfittare delle opportunità offerte dal digital manufacturing è in-
dispensabile iniziare a pensare in digitale, nel senso che ogni nuovo
prodotto deve essere progettato dall’inizio, disegnato, verificato e realizzato
fisicamente utilizzando gli strumenti e i servizi dell’ecosistema che parte dai
sistemi di progettazione CAD e di calcolo strutturale e arriva fino alle stampanti
3D, alle macchine utensili a controllo numerico e ai robot di produzione.
I professionisti che beneficeranno maggiormente dello sviluppo di queste
tecnologie digitali sono i designer che potranno trasformare l’idea di un
prodotto in un prototipo tridimensionale. Nuove posizioni si apriranno anche
per gli esperti Cad che trasformano il design di un prodotto in un progetto
esecutivo digitale in grado di sfruttare tutte le caratteristiche delle stampanti
nuova generazione.
Anche nel campo della formazione serviranno nuove competenze in grado
di trasferire aspetti tecnici e di business per la progettazione rivolta alle
tecnologie di stampa 3D. Il sistema scolastico si sta adeguando per formare
figure professionali “Digital Native”: le principali accademie di design e molti
istituti tecnici e professionali insegnano a utilizzare il software CAD e sono
dotati di FabLab dove gli studenti possono sperimentare in pratica le nuove
tecniche di produzione digitale e acquisire le competenze necessarie per
TECNOLOGIE
Biomimicry 3D è la seduta “soft” disegnata da Lilian van Daal con l’obiettivo
di rendere la produzione sostenibile per mezzo della stampa 3D. Alla base del
progetto lo studio di una struttura alveolare in un unico materiale che
favorisce le fasi di riciclo senza sacrificare il comfort

2. 49Officelayout 158 luglio-settembre 2014
diventare dei “maker”, tanto che cresce il numero di designer
che hanno iniziato a esplorare e utilizzare le possibilità offerte
dalle tecnologie digitali.
Gli strumenti a disposizione del designer
Per realizzare modelli o plastici, sono necessarie stampanti che
consentano di produrre in modo semplice ed economico oggetti
con un ottimo impatto visivo, ben rifiniti e a colori.
L’offerta si è arricchita di nuovi modelli di stampanti adatti alle
necessità di architetti, designer e artigiani digitali con
prestazioni migliorate, ampia possibilità di scelta dei materiali,
software di progettazione più potenti e facili da utilizzare.
Si va dai modelli che utilizzano materiali poveri, come ad esempio
fogli di carta, ai modelli che permettono di realizzare veri e propri
oggetti, parti di mobili o particolari architettonici.
Rispondono all’esigenza produrre oggetti più grandi, nell’ordine
di qualche decina di centimetri sulle tre dimensioni, le
stampanti 3D “Design Delta” o “Delta Printer” con prezzi avvi-
cinabili anche da piccoli studi professionali in quanto hanno una
precisione generalmente inferiore alle costose stampanti 3D rivolte
all’industria meccanica (centesimi di millimetro invece micron).
Le stampanti a estrusione Fused Deposition Modeling sono invece
adatte per produrre piccoli oggetti in plastica e simil-legno, anche
in diversi colori, mentre le stampanti Selective Laser Sintering
permettono di realizzare in Nylon oggetti con migliori caratte-
ristiche meccaniche (lampade, poltrone, sedie, tavoli).
Sono rivolte invece a chi disegna oggetti in metallo per opere
artistiche, restauro, oreficeria, complementi d’arredamento e
abbigliamento, le stampanti 3D a cera che permettono di rea-
lizzare modelli sacrificali in cera per produrre oggetti con il
metodo della fusione a cera persa.
Dal prototipo alla produzione in serie
Il passaggio dai prototipi alla produzione di serie è una que-
stione diversa, che comporta un’attenta analisi dei processi
e dei costi. Infatti, la stampa 3D, che si presta alla produzione
Nel settore della
moda si diffonde
l’utilizzo della stampa
3D per la produzione
di accessori per abiti,
scarpe e gioielli.
Nella foto la
collezione “Hard
Copy” della designer
israeliana Noa Raviv
in cui tessuti
plissettati, in tulle e
organza di seta,
assumono valenze
scultoree grazie ai
supporti in polimeri
stampati in 3D
di oggetti complessi e pregiati in piccola serie, come avviene
negli oggetti di design di fascia alta, è ancora poco competitiva
per produrre prodotti economici su larga scala. Anche se alcuni
analisti di mercato prevedono che in meno di 15 anni sarà pos-
sibile ed economicamente giustificabile produrre con la
stampa 3D l’80% degli oggetti di uso comune.
Al momento gli esempi di produzione con stampa 3D sono ri-
conducibili a casi di eccellenza che uniscono produzione digitale
e lavorazioni artigianali, come ad esempio Peugeot, realtà è
entrata nell’arredo con Peugeot Design Lab, un laboratorio di
design che associa le ultime tecnologie automobilistiche e di-
gitali a materiali naturali grezzi; mobili realizzati in legno e
pietra lavica lavorati a mano, con parti in fibra di carbonio
prodotte con la stampa 3D.
La personalizzazione di massa
e gli impatti sociali
Il matrimonio tra tecnologie digitali ed estetica, nuove tecniche
di produzione e metodi di lavoro, nuovi canali di vendita e nuo-
vi mercati, sta cambiando radicalmente il panorama del design
a livello mondiale, tanto che si parla di Design Economy. Il con-
cetto chiave è: la cosa più importante sono i dati, non le cose
possedute. I dati si materializzano in oggetti fisici quando ser-
vono. Il vero valore risiede nei modelli digitali, mentre gli og-
getti sono mere istanze transitorie dei modelli. È curioso notare
il fatto che, dopo migliaia di anni, la filosofia della Design Eco-
nomy richiama il concetto platonico della superiorità del mondo
delle idee rispetto al mondo delle cose.
Uno dei fenomeni generati da questa evoluzione è la perso-
nalizzazione di massa, provoca nei consumatori una ricerca
sempre più esasperata di prodotti personalizzati realizzati ad-
hoc (mass personalization) e il rifiuto di utilizzare anonimi
prodotti industriali di grande serie. Il motto di Henry Ford “la
Ford T può essere fornita di qualsiasi colore, purché sia nera”
ora non è più applicabile dai produttori.
Rivista
Soiel International Copyright 2014©

3. 50 Officelayout 158 luglio-settembre 2014
La stampa 3D per il design
Modellazione tridimensionale, prototipazione digitale
e stampa 3D: a disposizione dei designer nuovi strumenti
e metodologie per la progettazione
“Le grandi sfide dell'ingegneria sono state da
sempre generatrici o incubatrici di nuove
tecnologie, agendo da piattaforma pilota di
adozione di nuovi strumenti e metodologie per
la progettazione e lo sviluppo di prodotto”
racconta Vettori. “Un esempio di una
tecnologia d'avanguardia oggi divenuta una
"commodity" nello sviluppo di prodotto è la
modellazione tridimensionale. In poco meno di
20 anni (1980-2000) l’offerta sul mercato si è
differenziata, e i costi si sono abbattuti,
diventati accessibili a tutti i settori industriali
e i settori di applicazione della modellazione
solida si sono moltiplicati e differenziati, fino
ad arrivare, oggi, alla convivenza sul mercato
di prodotti trasversali, adatti a qualsiasi
applicazione, e di prodotti verticali,
customizzati su un unico settore. ad esempio la
moda o il packaging. Oggi in 3D non si
progettano solo le automobili o i macchinari
industriali, ma qualsiasi oggetto consumer,
dall’elettrodomestico, al contenitore da cucina,
al capo di abbigliamento, dalla sedia o il
mobile di design alla bottiglia d’acqua.
La stesso sviluppo, ma più repentino grazie
allo sviluppo dei PC, sta avendo oggi il mercato
della simulazione, ovvero della prototipazione
virtuale degli oggetti, strumenti che
permettono di verificare il comportamento dei
prodotti prima che questi siano realizzati, non
solo valutazioni estetiche o funzionali, ma
attraverso la reinterpretazione delle
informazioni di una simulazione è oggi
possibile anche valutare il comfort di una
seduta, piuttosto che il benessere climatico
all’interno di un edificio o in una piazza.
Mosso da un benefico grande rumore mediatico,
oggi ci troviamo nel bel mezzo dell’esplosione
del mercato della manifattura digitale, la
stampa 3D, tecnologie grazie alle quali è
possibile non solo lo sviluppo ed
eventualmente la simulazione digitale di
prodotto, ma anche la sua realizzazione con
parziale o completa funzionalità, senza tutti
quegli investimenti in attrezzature, pre-serie
ecc. tipici della manifattura tradizionale”.
Quali ostacoli può incontrare il designer nel
passaggio dalla progettazione bidimensionale
alla modellazione tridimensionale e
prototipazione rapida con stampa 3D?
Gli ostacoli maggiori allo sviluppo delle
tecnologie digitali CAD 3D e Simulazione sono
stati, e purtroppo troppo spesso lo sono
ancora, due: i costi di investimento, spesso
ritenuti banalmente un costo senza benefici; e
la difficoltà ad affrontare i processi di
transizione. Strano ma vero in Italia c’è ancora
chi progetta esclusivamente attraverso un CAD
2D, perché il 3D è “costoso, inutile e poi anche
difficile”. È proprio in questo momento di
crescita, di proliferazione e di
democratizzazione delle tecnologie, che la vera
differenza sul mercato la fa chi sa cogliere
nuove applicazioni.
Un vantaggio fra tutti è quello di essere
riconosciuti come “pionieri” o
“evangelizzatori” come oggi vengono chiamati
nel circuito dei Fablab i primi artigiani digitali.
La dimostrazione stessa di quello che dico è
nei fatti … nella storia della stampa 3D.
Nata sotto un altro nome, Prototipazione
Rapida, è una disciplina che vede i suoi primi
passi nella ricerca dalla fine degli anni ’70 e la
nascita del primo oggetto stampato nel 1981,
mentre negli anni ’90 nascono le prime
costosissime macchine commerciali. Da allora
la Prototipazione Rapida ha avuto il suo
ingresso e il suo consolidamento sul mercato,
stabilizzatosi a costi comunque alti e quindi
sopportabili solo da grandi aziende o business
basati su tali tecnologie. Il rilancio al quale
stiamo assistendo oggi in questo mercato è il
frutto dei visionari di quegli anni. Grazie a
loro, oggi arrivano nelle nostre case le
stampanti 3D; grazie a loro, oggi possiamo
essere tutti sviluppatori di prodotto, ed è
sempre grazie a un altro gruppo di visionari
con medesime radici che oggi si possono
stampare oggetti finiti in metallo con
caratteristiche paragonabili a quelle di un
prodotto lavorato meccanicamente.
In che modo l’avvento della stampa 3D sta
cambiando il modo di concepire il prodotto?
La stampa 3D ha cambiato e sta cambiando il
tradizionale ciclo di sviluppo prodotto, al
punto da poter parlare di “un prima e un
dopo” il suo avvento.
Prima, il processo di sviluppo dei prodotti
passava inevitabilmente dall’officina e dalla
produzione. Forme, comfort, prestazioni …
La stampa 3D è solo uno dei componenti del fenomeno più generale della fabbricazione digitale, che parte dalla
modellazione matematica degli oggetti e poi si estende alla prototipazione digitale, alla prototipazione rapida e alla
produzione. Per capire come queste tecnologie possono essere utilizzate nel campo del design, abbiamo incontrato
Matteo Vettori, amministratore delegato e co-fondatore di e-FEM, società di Ingegneria specializzata nell'erogazione di
servizi specialistici di simulazione, che ha maturato una notevole esperienza nel settore dell'arredamento collaborando
con aziende quali Kristalia, Artemide, B&B, Poltrona Frau e Walter Knoll
Matteo Vettori, amministratore delegato
e co-fondatore di e-FEM
Rivista
Soiel International Copyright 2014©

4. 51Officelayout 158 luglio-settembre 2014
tutto era vincolato dalla producibilità e dai
costi di produzione. Un prodotto di successo
non era frutto solo di una buona idea o di una
buona emozione trasmessa, ma anche di un
ottimo compromesso di idea, emozioni,
producibilità e costi di produzione.
Oggi, la stampa 3D, permette potenzialmente
di liberarsi da questo vecchio paradigma, e di
poter concentrare tutte le risorse su idea ed
emozioni. Il design diventa quindi un mix puro
di concetto e funzionalità, e il materiale di
costruzione un mezzo puramente funzionale,
alla funzione del prodotto e/o all’esperienza di
utilizzo che il prodotto deve dare.
Se stampare in 3D un prodotto finito può essere
ancora poco conveniente, specialmente per
prodotti di massa, la stampa 3D diventa però
uno strumento di progettazione strategico.
Mi piace definirla come un’appendice del CAD,
cosi come il mouse è l’estensione del
progettista verso il software, cosi la stampa
3D è l’estensione del software verso il
progettista, è l’anello mancante di un
processo che era fino a “prima” interrotto
nella fase di restituzione, perché qualsiasi
tecnologia fosse impiegata per la restituzione
del modello all’utilizzatore non aveva
l’assoluta completezza raggiungibile con un
oggetto stampato in 3D.
Idee e concetti passano dalla mente alla carta
o direttamente al foglio digitale. Lo sketch
convoglia la prima comunicazione del
prodotto e mi permette di discutere e valutare
l’estetica di un prodotto. Dallo sketch si passa
poi al progetto CAD 3D, dove si incontrano e
si confrontano diverse competenze: la
meccanica, l’elettronica, il design… Una volta
che il prodotto è “confezionato” a CAD, nel
tradizionale ciclo di sviluppo di prodotto, si
doveva ricorrere ai primi investimenti
materiali per avere i primi prototipi e
verificare quindi sia la funzionalità che
l’estetica e l’ergonomia di un prodotto. Gli
svantaggi principali di questo approccio sono
due: l’investimento e il tempo necessari per
avere il prototipo, fattori che relegano la fase
di valutazione e di sperimentazione (testing)
di un prodotto all’ultima fase del ciclo di
sviluppo, permettendo di raggiungere
informazioni strategiche per lo sviluppo di
prodotto quando spesso è troppo tardi.
In un futuro ormai disponibile, combinando
prototipazione digitale e stampa 3D è
possibile stravolgere il vecchio iter di sviluppo
prodotto, realizzando lo sviluppo di prodotto
attraverso un processo fatto da piccoli loop di
progettazione, prototipazione e
sperimentazione. Potendo sperimentare
concetti, funzionamento ed ergonomia del
prodotto quando nascono i dubbi o addirittura
quando nascono le idee, è possibile
concentrare tempo e risorse nella direzione
giusta, evitando di trascinarsi errori o di
percorrere vicoli ciechi.
Le tecnologie di simulazione e
prototipazione digitale sono già diffuse nel
design industriale di mobili? Quali i
vantaggi derivanti dall’impiego del metodo
agli elementi finiti?
La simulazione sta facendo timidamente la sua
comparsa anche nel design. Sono
sostanzialmente due i fattori che spingono
all’impiego della simulazione.
Il design di qualità è soggetto a normative che
diventano sempre più stringenti in termini di
sicurezza e di resistenza dei prodotti di
arredamento. In antitesi a questo fattore il
design è spesso alla ricerca di forme
Attraverso la simulazione è poi possibile
progettare ergonomicamente un prodotto.
Attraverso un’analisi strutturale, per
Sedia Elephant di Kristalia • Attraverso l’analisi degli elementi finiti (metodo FEM) la sedia è stata
ottimizzata negli spessori e nella distribuzione del materiale. È infatti possibile verificare il
comportamento della scocca prima che venga prodotta e quindi valutarne resistenza strutturale e
comfort, senza investimenti in attrezzature
esempio, combinando l’esperienza ai risultati
delle analisi, è possibile valutare il comfort di
una seduta, attraverso la misura della
cedevolezza del suo schienale, in relazione ai
parametri ergonomici.
Infine attraverso la simulazione si evitano gli
errori. In un settore dove perfezione di forme e
superfici è un requisito fondamentale, cosi
come il mantenimento delle proporzioni,
attraverso verifiche strutturali è possibile
evitare errori di progettazione che
comporterebbero, per esempio nel caso di un
prodotto stampato, costose riprese/correzioni
del progetto e dello stampo.
Lampada Illiria
di Artemide • Attraverso
l’analisi modale libera è
stato possibile valutare la
rigidezza del manufatto e
prevenire oscillazioni
indesiderate, sensazione di
flessibilità e instabilità.
Nel disegno le deformate
relative ai primi tre modi
di vibrare significativi
della lampada:
(a) inflessione longitudinale;
(b) inflessione laterale;
(c) torsione
Rivista
Soiel International Copyright 2014©