Melba Kurman, autore e Hod Lipson, Professore associato della Cornell University in ingegneria meccanica e aerospaziale, sono coautori di "Fabbricato: il nuovo mondo della stampa 3D"(John Wiley & Sons, 2013) e voci di spicco nel campo della stampa 3D. Hanno contribuito con questo articolo a LiveScience Voci di esperti: Op-Ed e approfondimenticome parte della loro nuova serie LiveScience che evidenzia problemi e sviluppi nella tecnologia di stampa 3D.
Rispetto agli Stati Uniti e all'Europa, la Cina è partita lentamente come una centrale elettrica per la stampa 3D. Ma questo cambierà rapidamente.
Durante un recente tour del libro in Cina, abbiamo assistito in prima persona a come la stampa 3D (pronunciata come "san D da eeng" in cinese) stia dando fuoco all'immaginazione della gente. Di recente, gli astronauti cinesi si sono seduti in posti stampati in 3D sul loro storico volo spaziale. Ogni posto stampato è stato progettato appositamente per le dimensioni e la forma uniche di quel particolare astronauta. Sul fronte industriale, la Cina è ora sede di sette produttori di stampanti 3D, tra cui un modello di livello consumer chiamato UP !. E, Stratasys (la più grande azienda di stampanti 3D al mondo) con sede negli Stati Uniti, impiega circa 150 dipendenti nel suo ufficio di Hong Kong e prevede di aprire un ufficio a Pechino.
Non tutti in Cina hanno abbracciato il potenziale delle tecnologie di stampa 3D. Terry Gou, il presidente di alto profilo di Foxconn, è stato apertamente scettico sull'idea che la stampa 3D scatenerà una nuova rivoluzione industriale. Gou ha recentemente creato un brusio mediatico quando ha detto ai giornalisti che "la stampa 3D è un trucco. Se è davvero così buono, allora scriverò il mio cognome 'Gou' al contrario." Nella cultura cinese, offrire di riorganizzare l'ortografia del cognome è un'affermazione audace.
Gou fa un punto valido. L'industria cinese della stampa 3D non sostituirà le fabbriche e la produzione di massa. In effetti, se qualcuno dubita che la produzione di massa sia qui per restare, devono solo guardare un robot industriale in azione.
A Pechino, abbiamo partecipato a una fiera manifatturiera proprio accanto a una conferenza sulla stampa 3D. A Gou sarebbero piaciute le dimostrazioni di macchine per la produzione di massa all'avanguardia, robotizzate e ad alta velocità. A pochi metri da una riunione di esperti che parlava della prossima rivoluzione industriale e della stampa 3D, sul piano della fiera abbiamo visto i robot industriali raccogliere, posizionare e assemblare le parti così rapidamente che, a confronto, un lavoratore umano sembrerebbe lento - per non parlare una stampante 3D ancora più lenta. (Vedi video clip.)
A breve termine, la stampa 3D non farà ammaccare l'impero cinese della produzione di massa. In Cina, come negli Stati Uniti, i beni di largo consumo prodotti in serie - dove i tuoi sono gli stessi di tutti gli altri e va bene - saranno sempre realizzati utilizzando le macchine tradizionali della fabbrica. Invece, la tecnologia di stampa 3D servirà da catalizzatore per facilitare l'evoluzione della Cina nel fornire produzione ad alta tecnologia e servizi correlati.
I prodotti stampati in 3D continueranno a insinuarsi nelle industrie mediche, dentistiche e aerospaziali dove i clienti sono disposti a pagare un premio per prodotti personalizzati. In settori che non sono costruiti su "mercati di uno", la stampa 3D aiuterà i progettisti di prodotti ad accelerare il processo di progettazione. In effetti, l'industria dell'elettronica di consumo è stata e continuerà a essere uno degli utenti più pesanti della stampa 3D per testare e perfezionare i concetti di progettazione del prodotto. E questo non è un trucco, signor Gou.
Passare alla produzione ad alta tecnologia
Per capire l'entusiasmo per la stampa 3D in Cina, è utile esaminare il dodicesimo (e attuale) piano quinquennale della nazione. L'economia cinese è guidata centralmente dal governo, che stabilisce obiettivi generali per la nazione ogni cinque anni. Nel corso dei prossimi cinque anni, la Cina intende evolvere da "fabbrica del mondo" a un'economia basata sulla conoscenza basata su prodotti e processi innovativi.
Ecco alcuni degli obiettivi chiave del piano quinquennale relativi alla stampa 3D:
- Mantenere una solida base di produzione di massa, ma spostare la catena del valore verso prodotti ad alto margine di manodopera specializzata in biotecnologia, nuovi materiali, IT e produzione specializzata e di fascia alta;
- Crescere la base di ricerca e sviluppo (R&S) e investire nelle università;
- Sviluppare le industrie biotecnologiche e dei dispositivi medici ed espandere la produzione di apparecchiature di fascia alta, in particolare per le apparecchiature aerospaziali e di telecomunicazione; e
- Ridurre le crescenti disparità di reddito tra lavoratori a basso reddito, non qualificati e le classi medie e alte in crescita della Cina.
I vantaggi di una grande popolazione domestica
Guardando al futuro, l'enorme popolazione cinese accelererà l'adozione della produzione stampata in 3D. L'enorme mercato interno cinese di consumatori sta diventando più sofisticato nei suoi gusti. Questa base di consumatori sempre più ricca richiederà prodotti nuovi e personalizzati che richiedono capacità ingegneristiche e produttive avanzate.
Il governo cinese sta investendo nell'istruzione superiore in previsione di un passaggio a un'economia manifatturiera più qualificata. La Cina dovrà presto affrontare le stesse sfide del lavoro che gli Stati Uniti stanno già affrontando. Educando una parte maggiore della sua popolazione, il governo cinese spera di mitigare il doppio impatto potenzialmente devastante dell'automazione industriale e dei posti di lavoro persi in mercati del lavoro ancora più economici. Il risultato è che la manodopera qualificata cinese sta crescendo rapidamente. Il numero di studenti che entrano e si diplomano nelle università cinesi è salito alle stelle - da 1,6 milioni di nuovi studenti nel 1999 a 7,5 milioni nel 2012 - secondo il China National Bureau of Statistics.
I team di progetti di ricerca universitari delle università cinesi hanno ugualmente risorse adeguate. Un singolo progetto di ricerca in un dipartimento di ingegneria di una delle migliori università cinesi potrebbe avere 50 studenti laureati che lavorano su diverse sfumature dello stesso problema. La Cina vanta milioni di nuovi laureati, una vasta popolazione di consumatori e una ricerca accademica ben finanziata. Il risultato sarà un'enorme quantità di potenza intellettuale che arricchirà rapidamente la base di conoscenze scientifiche e industriali della nazione.
Tuttavia, anche la Cina deve affrontare sfide uniche. I produttori cinesi di R&S e stampanti 3D continuano a ritardare le aziende occidentali nello sviluppo di nuovi materiali per la stampa 3D.
Un'altra sfida sarà la comunicazione aperta. Internet è un componente chiave della rapida innovazione che caratterizza la produzione digitale. Tuttavia, il governo cinese censura ancora Internet con un sistema di filtraggio a volte chiamato Great Firewall.
Mentre l'ingegnosità degli utenti cinesi di Internet continua a crescere, insieme alla loro determinazione a parlare apertamente, il governo cinese ha risposto aumentando i suoi sforzi per reprimere il dissenso basato sul web. I censori governativi soffocano la rapida diffusione di nuove idee che provengono dal ronzio collettivo di ricerche su Twitter, YouTube, Facebook, Google News e Web.
Un'altra sfida che forse non è unica per la Cina è il fatto che le filiere di produzione di massa non saranno adatte alla produzione stampata in 3D. I produttori di massa usano il controllo centralizzato, o ciò che alcuni definiscono "filiere monolitiche", per produrre prodotti di base. Un tale approccio gestito centralmente non funzionerà bene poiché le parti stampate in 3D altamente specializzate iniziano a svolgere un ruolo crescente nei prodotti di serie.
In futuro, man mano che le aziende manifatturiere inizieranno a tentare di introdurre piccoli lotti di pezzi stampati in 3D su misura nelle loro catene di approvvigionamento tradizionali, la gestione precisa e reattiva delle scorte diventerà fondamentale. Una strategia operativa adatta a creare milioni di tostapane semplici e identici non sarà in grado di tenere traccia dei componenti stampati in 3D per prodotti finali complessi
Infine, per integrare profondamente la tecnologia di stampa 3D nei suoi processi di progettazione e produzione, la Cina dovrà ripensare in modo aggressivo le sue leggi sulla proprietà intellettuale. Il cambiamento potrebbe essere in corso, tuttavia. In previsione dell'evoluzione della Cina da un'economia prevalentemente basata sulle fabbriche a un'economia basata sulla produzione di alto livello e sul lavoro di conoscenza, il governo cinese sta iniziando a rafforzare le sue leggi sulla proprietà intellettuale. La società di consulenza di gestione globale McKinsey & Co. riferisce che nel 2012 "Il ministero del governo cinese accusato di perseguire le violazioni della proprietà intellettuale ha recentemente annunciato di aver gestito 2.347 casi nel 2012, con un aumento di quasi il 40% rispetto al 2011 e in quei due anni, risolto $ 2 miliardi di violazioni ".
L'agenda nazionale cinese ha gli occhi fissi sulla costruzione di un'economia basata sulla conoscenza in cui le tecnologie di stampa 3D svolgeranno un ruolo vitale. La cultura cinese apprezza l'autodisciplina, il duro lavoro e il rispetto per l'autorità, le convinzioni che hanno permesso alla Cina di trasformarsi rapidamente nella più grande economia del mondo. Sarà interessante vedere la fabbrica cinese per il mondo mettere in funzione le tecnologie di stampa 3D.
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