MODELLAZIONE NELLE TECNOLOGIE DI FABBRICAZIONE ADDITIVA PER MIGLIORARE LA RESILIENZA DEI SISTEMI DI PRODUZIONE

Additive Manufacturing has emerged as a transformative technology, enabling the production of components through material addition rather than material subtraction, as employed in traditional technologies. Over the past decade, Additive Manufacturing has taken a central role as a cornerstone of Industry 4.0, delivering enhanced speed, efficiency, and sustainability. Its capabilities include reducing material waste, supporting just-in-time production, and fostering local manufacturing, thereby redefining how products are designed, manufactured, and delivered. This research thesis aims to achieve three primary objectives. First, it investigates how Additive Manufacturing can drive the development of innovative business models, such as those based on mass customization and product reuse, to enhance production flexibility and sustainability. Second, it evaluates the sustainability of Additive Manufacturing technologies by analyzing patents related to Powder Bed Fusion and Direct Energy Deposition, with a focus on innovations that optimize resource utilization and minimize environmental impact. Finally, it develops a comprehensive model to identify the functional characteristics of Additive Manufacturing technologies, particularly Fused Filament Fabrication, that facilitate their adoption as viable alternatives to traditional manufacturing methods. This model enables significant savings in materials, energy, and design time, while simultaneously promoting sustainable production practices. Ultimately, this research highlights the transformative potential of Additive Manufacturing to drive a paradigm shift in industrial practices, promoting sustainable innovation and shaping the future of manufacturing in line with Industry 4.0 principles.

La produzione additiva si è affermata come una tecnologia trasformativa, consentendo la realizzazione di componenti attraverso l'aggiunta di materiale piuttosto che la sua rimozione, come avviene nelle tecnologie tradizionali. Negli ultimi dieci anni, la produzione additiva ha assunto un ruolo centrale come pilastro dell'Industria 4.0, offrendo maggiore velocità, efficienza e sostenibilità. Le sue capacità includono la riduzione degli sprechi di materiale, il supporto alla produzione just-in-time e la promozione della produzione locale, ridefinendo così il modo in cui i prodotti vengono progettati, fabbricati e consegnati. Questa tesi di ricerca si propone di raggiungere tre obiettivi principali. In primo luogo, di analizzare come la produzione additiva possa guidare lo sviluppo di modelli di business innovativi, come quelli basati sulla personalizzazione di massa e sul riutilizzo dei prodotti, per migliorarne la flessibilità e la sostenibilità della produzione. In secondo luogo, valutarne la sostenibilità delle tecnologie di produzione additiva analizzando i brevetti relativi alle tecnologie Powder Bed Fusion e Direct Energy Deposition, con particolare attenzione alle innovazioni che ottimizzano l'uso delle risorse e minimizzano l'impatto ambientale. Infine, sviluppare un modello completo per identificarne le caratteristiche funzionali delle tecnologie di produzione additiva, in particolare della Fused Filament Fabrication, che ne facilita l'adozione come alternativa valida ai metodi di produzione tradizionali. Questo modello consente risparmi significativi in termini di materiali, energia e tempo di progettazione, promuovendo al contempo pratiche di produzione sostenibili. In definitiva, questa ricerca evidenzia il potenziale trasformativo della produzione additiva nel guidare un cambiamento di paradigma nelle pratiche industriali, promuovendo l'innovazione sostenibile e delineando il futuro della manifattura in linea con i principi dell'Industria 4.0.