Tecnologie di stampa addditiva e illuminazione

Lighting Design & 3D printing: gli itinerari di un’evoluzione

 

La lampada “Voltaire” (design: Gio Tirotto, per .exnovo) (foto: Federico Villa)

La stampa 3D ha creato una catena produttiva aperta e dalle dimensioni imponenti, e un indotto che recenti statistiche hanno indicato in 8,3 miliardi di $ come valore di mercato globale nel 2017, che è previsto raggiungere i 35 miliardi nel 2023, con CAGR del 27% nel periodo (2018-2023). Quali sono gli sviluppi applicativi di questa tecnologia nell’ambito del lighting?

Un cenno sul mercato

La filiera della stampa 3D additiva si articola oggi in un numero non elevato di costruttori specializzati di macchine, e in un ampio contesto produttivo nel quale si muovono i Designer, i Centri Servizi, i FabLab e i makers, figure ibride queste ultime vicine come approccio a quella del lighting designer, perché interessati a tradurre in oggetti di luce le opportunità tecniche rese possibili dalle tecnologie additive. Nelle aziende dei costruttori di apparecchi di illuminazione, sono ancora i reparti R&D a fare la parte del leone nell’adozione di queste tecnologie, anche se i reparti produttivi vanno interessandosi in modo sempre maggiore a questo tipo di metodiche.

Nell’ambito dei materiali utilizzati, gli ultimi anni sono stati oggetto di importanti evoluzioni, e dai materiali plastici ci si è allargati all’utilizzo di metalli, ceramiche e composti: i materiali plastici sono ancora quelli più utilizzati nell’ambito manifatturiero (81%), mentre i metalli e le ceramiche fanno registrare un utilizzo più basso (34% e 32% rispettivamente), mentre una nicchia dell’8% è riservata ai materiali compositi.

Sul piano dei numeri complessivi dell’indotto, sul territorio italiano operano oltre 100 centri servizi professionali, che forniscono supporti in termini di consulenza, formazione, progettazione, reverse engineering, prototipazione e produzione sia con stampanti 3D industriali di ogni tipo che con macchine CNC, in prevalenza operativi con materiali plastici.

Per quanto riguarda i Fablab (Fabrication Laboratory), che si rivolgono a singoli professionisti e alle PMI, il nostro Paese occupa il terzo posto a livello mondiale con 134 laboratori di fabbricazione digitale, dopo Stati Uniti (164) e Francia (153).

I parametri del cambiamento

Gio Tirotto

Il designer Gio Tirotto (foto: Federico Villa)

Si conoscono ormai perfettamente le caratteristiche vantaggiose della stampa additiva e 3D nel mercato del prodotto di design, che vanno dal basso costo di prototipazione e piccola serie fino alla possibilità realizzativa delle forme più complesse e inarrivabili: chi scrive ne offrirà quindi una visione personale, dal punto di vista del progettista, specificamente incentrata sul rapporto di questa tecnologia/filosofia con il mondo dell’illuminazione.

Quelli a seguire sono quindi esempi reali, su alcune specifiche aree di interesse nel contesto del lighting design che sicuramente si costituiscono quali parametri di riferimento nella ricerca del professionista: tecnologia, sistema e decorazione.

Tecnologia

Un’ottica LED realizzata on stampa 3D (cortesia: Luximprint)

Amplia in modo interessante il campo d’azione tecnologico l’azienda olandese Luximprint, che propone una visione innovativa della tecnologia additiva e del 3D printing utilizzando la prototipazione rapida per la realizzazione dell’ottica LED, spostando quindi direttamente l’attenzione sulle caratteristiche tecniche del flusso luminoso, e non soltanto sulla parte decorativa dell’oggetto finito.

Dopo la creazione e l’assestamento macchina del disegno 3D delle nuove ottiche studiate (da professionisti o aziende), vengono stampate lastre a basso spessore ma con altissimo grado di definizione, a evitare gli elevati oneri di costo e le incertezze relative ai processi convenzionali, soprattutto in fase di sviluppo.

Sistema

Come la stampa 3D ha cambiato il modo in cui i prodotti vengono prototipati, Gantri sta cambiando il modo di produrre i prodotti. Gantri è una giovanissima start-up californiana, che interviene principalmente sull’aspetto sistemico del design, ripensando tutto il processo con il quale l’oggetto di luce viene creato, prodotto e venduto, combinando semplicità e flessibilità della stampa 3D con qualità e artigianalità della produzione industriale.

Due lampade del designer Filippo Mambretti realizzate in 3D printing da Gantri

I progettisti di tutto il mondo possono trasformare il loro concept in prodotto di qualità, pronto sul mercato in una tempistica almeno dieci volte inferiore e ad un costo imparagonabile rispetto a quello della catena produttiva tradizionale. Attraverso un team focalizzato su ricerca e sviluppo, Gantri lavora con materiali a base di mais rispettosi dell’ambiente, mirati alla funzione e durevoli nel tempo.

Decorazione

Aprendo la discussione sul tema decorativo, chi scrive vuole riportare qui un esempio dalla sua quotidiana ricerca (@giotirotto #research), con il progetto ‘Aera Fabrica’ sviluppato dalla designer Roos Meerman di Arnhem, combinazione di stampa 3D, ammorbidimento e soffiatura del vetro.

Alcuni oggetti realizzati per il progetto Aera Fabrica dalla designer Roos Meerman (cortesia: Roos Meerman)

La designer olandese ha portato la sua attenzione non solo all’uso della stampante 3D, ma anche alle caratteristiche intrinseche della plastica quale punto di partenza per un momento di grande artigianalità. Meerman non si ferma al vaso stampato, ma lo immerge in acqua calda, portando il materiale ad un’elasticità tale da poter esser trattato e soffiato proprio come si può fare con il vetro.

Il progetto ‘Aera Fabrica’ ha vinto il premio Hendrik Valk 2014, il New Material Fellow 2014 e l’Ontwerp en Innovatie Prijs Gelderland. Al momento lo Studio Roos Meerman sta sviluppando il processo e ricercando le diverse possibili applicazioni insieme ai funzionari d’arte.

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“Geometrie Collection”. Gli “artigiani industriali” e la fusione 3D

Claudio Molinelli

Le lampade della “Geometrie Collection” nascono dalla collaborazione tra l’architetto e designer Ettore Lariani con il lighting designer Claudio Molinelli, sinergia che ha permesso di coniugare le migliori prestazioni illuminotecniche con forme essenziali e materiali pregiati.

Le lampade sono costruite con profilato in alluminio, diffusore in Plexiglas® e componenti in legno di Rovere con finiture a mano o in Nylon PA12 realizzato con stampa 3D di ultima generazione.

Il legno è lavorato artigianalmente, mentre la fusione 3D genera pezzi ruvidi al tatto e “materici” alla vista, che ricordano le antiche fusioni in ghisa con una colorazione simile al catrame. La tecnologia di stampa 3D MJF Multi Jet Fusion di HP – per la prima volta al mondo applicata a vista nella produzione di apparecchi di illuminazione – si è rivelata qui l’unica tecnologia adatta alle esigenze estetiche, materiche e fisiche per la produzione seriale delle componenti a vista di “Geometrie Collection”. È in questo momento in fase avanzata la produzione di componenti colorate in pasta che permetteranno la customizzazione cromatica dei componenti.

La collezione e le lampade

La famiglia ‘Geometrie Collection’ comprende tre serie di lampade a luce LED: Incline, da tavolo, scrivania o comodino, per lettura o per illuminare l’ambiente, con dimmer touch (3,4W 245 lm), realizzata con il minimo numero di componenti intercambiabili e con un concept che prevede processi di produzione replicabili e facilità di assemblaggio.

(cortesia: ED Lighting)

Eccentrica, sospesa a plafone e con base libera a terra, con la sola pressione di due dita può ruotare sull’asse verticale, inclinarsi a piacere, salire e scendere di quota con luminosità eccellente e diffusa (Led 14,4W e flusso luminoso 1050 lm).

Sinuosa (cortesia: ED Lighting)

Sinuosa, con installazione modificabile in ogni momento e con il più elevato grado di libertà: inclinata, ruotata sul proprio asse orizzontale, posta in alto o in basso.

Emissione luminosa direzionabile a piacere, diretta o indiretta. Disponibile in due lunghezze: 1414 mm (LED 24,5W, 1785lm) e 1618mm (LED 28,3W, 2065lm).

HP e le soluzioni per l’Additive Manufacturing

HP offre soluzioni per la stampa 3D, per materiale plastico (tramite la tecnologia Multi Jet Fusion) e nel prossimo futuro anche per i metalli (Metal Jet).

Davide Ferrulli – Enterprise Sales Manager 3D Printing – HP Italy

Le tecnologie utilizzate garantiscono un altissimo livello prestazionale nella qualità meccaniche delle parti prodotte, con inedite velocità di produzione e un costo per parte al minimo del mercato.

Una caratteristica tecnica molto apprezzata dai progettisti risiede nel fatto che i sistemi produttivi sono a letto di polvere, permettendo sottosquadri liberi da supporti e liberando completamente la creatività dei designer.

Le lampade realizzate con ED Lighting coniugano parti in metallo con componenti stampate per la prima volta al mondo con tecnologia 3D con Multi Jet Fusion (stampante serie 3D Voxel).

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Tecnologia 3D in PLA grafene con Prisma Project

Matteo Agati

Il designer Matteo Agati (cortesia dell’autore)

Le lampade “Slicing Light” e “Twist” di Matteo Agati sottendono entrambe lo stesso concept: sviluppare una lampada utilizzando la tecnologia degli OLED flessibili associata alla stampa 3D, esaltando le particolari caratteristiche di questi materiali e tecnologie.

Il progetto è stato realizzato all’interno di Prisma Project, organo dell’Istituto Marangoni che ha collaborato con Agati ed è stato supportato da Sharebot per lo stampaggio in 3D.

“Slicing Light”, presentata al Salone Satellite 2017, nasce dall’idea del contrasto tra la tradizionale forma dell’abat-jour e l’utilizzo di materiali e tecnologie innovative.

La lampada ‘Slicing Light’ (cortesia dell’autore)

Il corpo è ottenuto mediante ripetizione di moduli ad anello fissati in modo equidistante ad un perno centrale che – grazie a diametri differenti – generano la forma dell’oggetto. Quattro strisce OLED sono posizionate nel mezzo e a partire dalla base si sviluppano per tutta la lunghezza della lampada.

“Twist”, presentata alla Milan Design Week Out Shanghai 2017, è invece il risultato dell’esaltazione delle proprietà materiche con cui è stata realizzata: OLED flessibile come sorgente luminosa e polimero stampato in 3D per il corpo dell’oggetto.

La lampada ‘Twist’ (cortesia dell’autore)

Un unico elemento, sottile e autoportante che si contorce su se stesso, creando la forma della lampada: un vortice luminoso e plastico allo stesso tempo che sfocia in alto in una fascia luminosa e sottilissima che segue il movimento della struttura.

L’Istituto Marangoni e Prisma Project

Il Gruppo Prisma Project è uno spin off incubatore della Design School dell’Istituto Marangoni dove sono selezionati i migliori talenti diplomati presso la Scuola. L’installazione che aveva coinvolto il lavoro di Matteo Agati è stata proposta presso il Salone Satellite 2017 e poi alla Shanghai Week del 2017 e il suo progetto era costruito sull’utilizzo della stampa 3D con un materiale PLA a base grafene e con tecnologia di illuminazione OLED (di LG).

Una fase della fabbricazione della lampada ‘Twist’ (cortesia: Matteo Agati)

Il procedimento di stampa utilizzato è quello di filatura FDM. Oltre che da Matteo Agati, il gruppo dei designer era formato da Gustavo Martini, Giulio Masocchi, Terence Cotton, coordinati da Sergio Nava, Program Leader del Dipartimento di Visual Design della Design School dell’Istituto Marangoni di Milano.

Dal punto di vista di Sharebot

Sharebot, brand da sempre attivo nella stampa 3D professionale, affianca da sempre i designer e vanta numerose collaborazioni con Università, istituti tecnici e di formazione professionale riconosciuti in tutto il mondo. Grazie all’utilizzo delle stampanti 3D professionali di Sharebot a tecnologia FFF (Fused Filament Fabrication), Agati ha realizzato due lampade sperimentali dallo stile unico. I tecnici di Sharebot hanno collaborato con Agati in una minuziosa progettazione legata all’ottenimento di forme estremamente complesse e sottosquadri, non riproducibili se non tramite stampa 3D.

Il procedimento di fabbricazione additiva ha richiesto diverse ore di stampa, non solo per le geometrie particolari, ma anche per conferire alle superfici una finitura di altissima qualità. La scelta del materiale è ricaduta sul PLA Grafene, un particolare filamento di acido polilattico caricato grafene, per la possibilità di analizzare la resistenza di un materiale nuovo applicato al campo dell’illuminazione e la valutazione del comportamento di un materiale conduttore, pure se presente in percentuale minima, mentre per le stampanti 3D, Agati ha optato per le professionali a grande formato, la Sharebot XXL Plus e la Q.

Istituto Numen: uno spin-off per i maker

La stampa 3D è entrata nel mondo della progettazione della luce grazie alla libertà che offre nella realizzazione di forme inusuali, nella possibilità di creare trasparenze, nell’unione di materiali diversi. Più di recente questi vantaggi si sono moltiplicati grazie a macchinari più innovativi, ancora appannaggio di poche realtà, tramite i quali è possibile inserire circuiti elettrici direttamente all’interno della forma e realizzare il passaggio dei cavi. Per il momento si tratta soprattutto di prototipi, ma le sperimentazioni non mancano.

Il lighting designer Simone Rosi (cortesia: Istituto Numen)

Di questo si occupa il lighting designer Simone Rosi che insegna presso l’Istituto Numen di Milano.

Nato nel 2018 come spin-off del FabLab di Milano e dell’azienda ShapeMode dalla crescente richiesta di formazione professionalizzante nel mondo della ‘digital fabrication’ per il Design 4.0, l’Istituto offre diversi percorsi didattici per apprendere ad utilizzare software avanzati per la modellazione 3D (Rhinoceros 5.0), elementi di IoT, Arduino e il funzionamento delle stampanti 3D con cui realizzare i modelli.

Un esempio di prototipo realizzato in 3D printing (cortesia: Istituto Numen)

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LEDbyLED Enlightening Design

L’Arch. Ernesto Ruggiero con l’ing. Giuseppe Viccaro, titolare LEDbyLED e.d. (cortesia foto: LEDbyLED Enlightening Design)

Il brand LEDbyLED nasce con l’idea di realizzare prodotti illuminotecnici di design, innovativi ed eco-friendly: in questo modo la cultura arte dell’artigianato Made in Italy è stata affiancata dalla stampa 3D e all’illuminazione LED.

L’utilizzo della stampa 3D permette a LEDbyLED sia di realizzare apparecchi luminosi totalmente biodegradabili utilizzando il filamento in PLA, sia di modellare la luce in qualsiasi forma richiesta dal progetto.

Lampada da tavolo “Leda” con paralume stampato in 3D con filamento in PLA (cortesia foto: LEDbyLED Enlightening Design)

La versatilità della stampa 3D permette di poter produrre anche pochi e/o singoli pezzi esclusivi oltre a soddisfare ogni singola richiesta, in termini di design e numero di pezzi, in quanto la tecnologia additiva non richiede particolari e costosi.

(a cura di Gio Tirotto, architetto e designer – Studio Gio Tirotto; Claudio Molinelli, lighting designer – ED Lighting, Milano; Matteo Agati, industrial & Product Designer – Studio Matteo Agati; Sergio Nava, Program Leader – Dipartimento Visual Design – Istituto Marangoni, Milano; Simone Rosi, lighting designer – Istituto Numen, Milano; Ernesto Ruggiero – architetto – LEDbyLED Enlightening Design)

 

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