Costi della manifattura additiva. Validazione economica delle prestazioni offerte dalla manifattura additiva attraverso l'analisi del re-design di un iniettore di ossigeno per fornaci ad arco elettrico

The introduction of additive manufacturing (AM) opened the way to new possibilities in product development. Particular attention is reserved for additive processes for metals, but high costs limited their implementation to few industrial sectors. The scope of this thesis is to verify, through the development of a cost model, economic convenience of additive manufacturing to extend its implementation to a wider range of industrial sectors. In particular, the benefits brought by the re-design for additive manufacturing of an oxygen injector used for steelmaking in electric arc furnaces has been economically quantified. The re-design gave the basis for the development of the cost model, in which three phases of product lifecycle were analysed: production, logistic and usage. Cost items of every phase have been analysed. From the analysis, it results that the advantages of additive manufacturing are enough to compensate the high production costs. Considering the future development of the technology, an additive approach is a valid way to produce mechanical components.

L’introduzione della manifattura additiva ha aperto la strada a nuove possibilità di sviluppo dei prodotti. In particolare, c’è molta attenzione per quanto riguarda i processi additivi per i metalli, ma gli alti costi ne hanno limitato l’utilizzo a pochi settori specifici. L’obbiettivo di questa tesi è di verificare, tramite lo sviluppo di un modello di costo, la convenienza economica dell’approccio additivo per estenderne l’implementazione a più settori produttivi. In particolare, si è quantificato economicamente i vantaggi portati dal re-design in chiave additiva di una lancia di ossigeno supersonico impiegata per la produzione di acciaio nelle fornaci ad arco elettrico. Il re-design ha fornito le basi per il successivo sviluppo del modello di costo, nel quale sono state analizzate tre fasi del ciclo di vita del prodotto: la produzione, la logistica e l’utilizzo. Di ognuna di queste tre fasi sono state analizzate tutte le voci di costo utili al confronto con il componente prodotto tramite tecnologie tradizionali. Dallo studio risulta che i vantaggi portati dalla manifattura additiva sono sufficienti a compensare gli altri costi di produzione. Considerando gli sviluppi futuri della tecnologia, l’approccio additivo si dimostra una via valida per la produzione di componenti meccanici.