Per le navi in mare i costi per procurarsi un pezzo o un componente nuovo possono subire un rapido aumento. Con la stampa 3D si riuscirebbe a ottimizzare la filiera dei ricambi nel settore delle spedizioni? Ne parliamo con Jarek Klimczak, Marine Risk Engineer, Asia Pacific, 九色视频Risk Consulting.
Sebbene nella storia del trasporto marittimo vi siano tante navi famose (e famigerate), quando si parla di autosufficienza, ce n'è una particolarmente emblematica: la Fram. Questa goletta a tre alberi è stata costruita in Norvegia (Fram significa "avanti" in norvegese) e, tra il 1893 e il 1912, fu impiegata in spedizioni di lungo corso sia nell'Artico sia nell'Antartico. Tra i vanti della Fram si annovera il fatto che si è spinta più a nord (85°57'N) e più a sud (78°41'S) di qualsiasi altra imbarcazione in legno.
Per sopravvivere era necessario un dettagliato inventario delle scorte presenti a bordo, nonché degli strumenti, dei materiali e delle competenze necessari per realizzare e riparare gli articoli essenziali. Nel museo di Oslo che la ospita, i visitatori della nave Fram possono fare il tour della falegnameria e delle officine meccaniche e tessili di bordo, per verificare di persona come la nave sia riuscita a essere autosufficiente durante le lunghe spedizioni nei luoghi più inospitali del mondo.
I ritardi comportano costi
La Fram, realizzata appositamente per le spedizioni polari, ovviamente è molto diversa dalle navi che oggi percorrono gli oceani. L'attuale gamma di navi portacontainer, navi da carico bulk, navi cisterne, traghetti RO-RO e simili è molto più ampia e complessa per coloro che si affacciano a questo mondo. Le navi portacontainer di classe Tripla E dell'armatore A.P. Møller - Mærsk A/S, ad esempio, sono lunghe quasi 400 m e larghe 60 m. Queste imbarcazioni possono trasportare 18-20.000 container standard da 20 piedi (circa 610 cm) e sono alimentate da due motori diesel a due tempi che funzionano a quasi 30 megawatt.
Oltre ai sistemi e alle infrastrutture necessari per ospitare l'equipaggio, queste navi si affidano anche a sofisticati sistemi di navigazione e propulsione che consentono loro di rispettare tempistiche rigorosissime, con date e orari di partenza e di arrivo precisi. Pur essendo dotate di strutture moderne e tecnologie avanzate, queste imbarcazioni che si trovano costantemente in mare non sempre possono contare su condizioni favorevoli; di conseguenza, talvolta possono incappare in inconvenienti.
Si verificano incidenti, i sistemi si guastano, i componenti si rompono. Quando ciò accade, gli strumenti per la riparazione potrebbero non essere disponibili a bordo: attualmente, la maggior parte delle navi non può contare sullo stesso livello di autosufficienza della Fram. Se la nave si trova nei pressi di uno dei porti principali di Asia, Stati Uniti o Europa, dove sono concentrati i fornitori e gli OEM (), i problemi si possono risolvere in tempi ragionevolmente rapidi. Se invece l'imbarcazione naviga ad esempio al largo dalle coste africane o della Polinesia, le risorse più vicine potrebbero trovarsi a più di 10.000 km di distanza.
Inoltre, i tempi di attesa per far arrivare i componenti necessari ovunque si trovi la nave possono essere prolungati da ritardi di produzione e dai controlli doganali. Tutti questi impedimenti comportano dei costi: per l'armatore, che paga prezzi più alti per accelerare il processo, per i proprietari del carico, penalizzati a causa delle scadenze non rispettate, e per gli assicuratori, che coprono rischi associati ad eventualidanni.
In ritardo rispetto ad altri settori
La produzione additiva (AM – Additive Manufacturing), meglio nota come stampa 3D, potrebbe contribuire a ridurre, se non addirittura eliminare, questi colli di bottiglia?
Negli ultimi anni la tecnologia AM ha registrato una rapida evoluzione e le applicazioni che trasformano i dati 3D in oggetti fisici sono sempre più versatili ed efficienti. Attualmente, le stampanti 3D permettono di realizzare abitazioni, ponti, arredamenti e un vasto assortimento di ricambi e componenti un tempo ottenuti mediante fusione in stampi di sabbia con successiva lavorazione.
L'idea di base per accrescere l'autosufficienza delle navi è semplice: quando qualcosa si rompe, l'equipaggio può ricorrere a una stampante 3D presente a bordo per fabbricare un pezzo o un componente nuovo. Credo che i carpentieri, i marinai e i macchinisti esperti, ossia gli "installatori” per usare il termine odierno, che facevano parte dell'equipaggio della Fram ne sarebbero soddisfatti. Sono evidenti anche i vantaggi garantiti da questo approccio: si ridurrebbero la necessità di grandi scorte di vari pezzi di ricambio e l'eventualità di costosi ritardi. Aspetto importante, l'uso prioritario delle stampanti 3D in altri settori (il comparto aerospaziale e quello dei dispositivi medicali sono pionieri in questo senso) conferma i vantaggi derivanti da una filiera dei ricambi imperniata sulla stampa 3D.
Tuttavia, secondo una ricerca commissionata da un consorzio di organizzazioni, tra le quali l'Autorità marittima e portuale di Singapore (MPA), "l'attuale livello di adozione dell'AM per i componenti marittimi è pressoché nullo, nonostante tutti concordino sul fatto che tale tecnologia possa essere impiegata per ricambi, per le riparazioni e persino per le nuove realizzazioni". indica l'assenza di consapevolezza, fiducia e « procedure di qualifica e certificazione comunemente accettate" tra i motivi principali per cui l'AM non è ancora impiegata su larga scala nel settore marittimo.
Alto livello di fattibilità, ma con cautela
I primi due aspetti non sono insormontabili; il settore inizia infatti a sviluppare un maggiore livello di consapevolezza e fiducia nei confronti dell'approvvigionamento dei ricambi tramite l'AM. Nel 2017, ad esempio, il Rotterdam Additive Manufacturing Laboratory ha eseguito la stampa della prima elica navale al mondo con certificazione di prima classe. Questo evento ha destato molta attenzione nel comparto, oltre a stimolare ulteriori indagini volte a individuare dove e come sfruttare al meglio i vantaggi offerti dall'AM.
La ricerca che ne è derivata, sponsorizzata dall'MPA (v. sopra), prevedeva lo studio di fattibilità dell'uso della stampa 3D per realizzare ricambi per ciascuno dei cento componenti navali più comuni consegnati dai rivenditori/fornitori di componenti marittimi di Singapore. Sulla base di una serie di criteri oggettivi e qualitativi, i ricercatori hanno concluso che 72 di questi componenti erano "altamente fattibili con la stampa 3D".
Tuttavia, 39 di essi sono impiegati in ambiti critici per la sicurezza delle navi e, in quanto tali, richiedono la "Certificazione di classe". Sebbene i ricercatori abbiano osservato che "Attualmente non esistono norme AM specifiche per il settore marittimo", anche questa situazione inizia a cambiare. Di recente, un'azienda leader con sede a Singapore ha ottenuto l'approvazione di DNV GL (società internazionale che si occupa di controllo della qualità e gestione del rischio per il settore marittimo) per le procedure di stampa 3D specifiche per il settore navale e dell'energia offshore.
Cauto ottimismo
Quale direzione scegliere a fronte di queste premesse? Le prove fin qui raccolte mostrano che la stampa 3D può ridurre la complessità delle filiere dei ricambi, avvicinando la produzione all'utente finale.
Tuttavia, e come sempre, i vantaggi devono essere controbilanciati dai costi. Gli investimenti iniziali nelle macchine e nelle infrastrutture per l'AM non sono trascurabili. Inoltre, a oggi sono pochi gli addetti in possesso di una formazione professionale per questi processi. Benché i costi della stampa 3D siano in calo e molte università inizino a impartire la formazione necessaria, la maggior parte degli osservatori prevede tempi lunghi prima che le stampanti 3D si diffondano a bordo delle navi.
Per il momento, un livello di autosufficienza paragonabile a quello della Fram resta un miraggio. Nel frattempo, sta prendendo piede il concetto di hub di riparazione/fornitura diffusi basati sull'AM. Proprio questo è il progetto sviluppato qui a Singapore, dove MPA, Singapore Shipping Association e National Additive Manufacturing Innovation Cluster hanno lanciato un "programma industriale congiunto" che si prefigge di offrire alle società marittime un'assistenza migliore grazie a operazioni locali di stampa 3D. Iniziative simili sono in corso o in fase di pianificazione anche in altre parti del mondo.
九色视频osserva questi sviluppi con cauto ottimismo. Sosteniamo gli sforzi volti a utilizzare tecnologie nuove e innovative per accrescere la sicurezza e le prestazioni, oltre che per tagliare i costi. Inoltre, rispetto ai metodi tradizionali, la stampa 3D è una soluzione più rispettosa dell'ambiente, poiché i processi produttivi richiedono una quantità molto inferiore di materie prime e si prestano alla realizzazione di prodotti personalizzati a costi contenuti. I nostri dubbi sulla stampa 3D riguardano possibili problemi di sicurezza e questioni legate alla responsabilità, in assenza di norme e procedure chiare e specifiche per la certificazione di componenti critici per la sicurezza di imbarcazioni ed equipaggi. Tuttavia, siamo certi che queste barriere saranno superate e che presto il settore navale adotterà la stampa 3D per un'ampia varietà di parti e componenti.
