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La trasformazione digitale della stampa industriale

Sin dall’antichità, dovunque le persone hanno cercato di abbellire l’ambiente in cui vivevano e arricchire le loro vite mediante le decorazioni. Hanno usato glifi decorativi, dipinti e parole scritte a colori e monocrome per rispecchiare i loro stili di vita nonché per scopi funzionali (ad es. una luce verde significa via libera!). Gli innovatori di tutto il mondo hanno sempre cercato soluzioni per applicare materiali decorativi e funzionali su oggetti e superfici di tutti i giorni. Alcuni di tali progetti sono volti al trasferimento d’informazioni, mentre altri creano effetti visivi sorprendenti o potenziano la funzionalità. Prima è arrivata la xilografia su carta e tessuti e quindi la rivoluzionaria invenzione di Gutenberg con la macchina da stampa del 1440 a caratteri mobili.

Dai tempi in cui Gutenberg ha rivoluzionato la stampa 575 anni fa, questo processo di produzione si è sviluppato come deposizione precisa di coloranti o materiali, grazie all’industria grafica e alle applicazioni industriali. La tecnologia dell’industria grafica si è evoluta per produrre materiale stampato usato per la condivisione d’informazioni, attività promozionali, istruzione e una vasta serie di documenti utili. La stampa industriale è diventata una tecnologia usata per arricchire con elementi decorativi le superfici usate ogni giorno, come: articoli imballati convincenti, superfici decorative e materiali funzionali sofisticati per il settore elettronico. Le applicazioni di stampa industriale sono tradizionalmente prodotte usando diverse tecnologie di stampa analogica, come offset, rotocalco, stampa flessografica e serigrafica. La gamma di applicazioni è impressionante, e va da applicazioni quali tessuti, ceramica, pavimenti, laminati, vetro, legno fino a interruttori a membrana, elettronica stampata, imballaggi e persino alcuni materiali biomedici.

L’impatto della personalizzazione di massa

Il catalizzatore alla base di questi sviluppi è stato la necessità di produrre in massa articoli stampati quali libri o beni di consumo imballati che vengono quindi commercializzati su larga scala mediante i marchi di settore. Articoli quali tessuti per il settore della moda, laminati decorati, piastrelle ceramiche e l’imballaggio di prodotti sono divenuti disponibili per i consumatori grazie ai processi e alla tecnologia di produzione di massa. Sebbene la produzione di massa consenta di ridurre il prezzo unitario, richiede un investimento elevato nella capacità di produzione nonché una supply chain adatta alla gestione del flusso in ingresso e in uscita di materiali e merci.

Stando alle nostre stime, la produzione di massa a livello mondiale di prodotti decorativi è pari a meno di mezzo trilione di dollari in merci prodotte. In vetro, piastrelle ceramiche, rivestimenti per pavimenti/laminati, tessuti e rivestimenti per pareti.

Tuttavia, il nostro desiderio di personalizzare sempre più l’ambiente circostante, accompagnato dalle innovazioni inarrestabili nella scienza di materiali e nella tecnologia di deposizione dei materiali digitali rappresentano dei motori potenti nella transizione dalla produzione di massa alla personalizzazione di massa. Questa transizione offre ai consumatori e agli acquirenti istituzionali i mezzi per personalizzare il loro ambiente con immagini recanti marchi o con superfici decorative che rispecchiano i loro gusti e le loro sensibilità visive. Oggi la produzione di stampa digitale viene impiegata per consentire la personalizzazione di massa in misura sempre maggiore, offrendo al contempo una serie di altri vantaggi, tra cui efficienza operativa nella produzione e impatto ambientale positivo.

La stampa industriale nell’era digitale

Oltre una generazione fa, la stampa digitale è emersa assieme a una serie di tecnologie che hanno dato inizio a un nuovo processo di produzione integrato nonché alla capacità di personalizzare i prodotti. Sebbene promettenti, le innovazioni iniziali sono spesso state costose e non hanno generato una qualità accettabile per gli utenti finali. Una delle tecnologie leader in questo ambito è stata la stampa inkjet. Per molti anni, le tecnologie di stampa inkjet, tra cui il drop on demand e il getto di inchiostro continuo hanno faticato a farsi accettare a causa dei costi elevati, dei problemi di affidabilità e della gamma limitata di materiali disponibili (come gli inchiostri). Tali fattori limitavano in effetti la gamma di applicazioni che era possibile produrre.

Nel corso degli ultimi due decenni, gli sviluppi tecnologici in termini di materiali e teste di stampa hanno generato un gruppo di prodotti che ha trasformato in modo efficace le dinamiche di settore per consentire la personalizzazione di massa dei prodotti con l’impiego della tecnologia inkjet. Ora questi cambiamenti stanno raggiungendo rapidamente anche il settore industriale. Queste soluzioni inkjet consentono ai produttori di ottenere prodotti di qualità, ottenendo al contempo i vantaggi operativi della stampa digitale.

Tuttavia, per quanto possa essere importante l’efficienza operativa, essa è solo uno degli elementi alla base della crescita del mercato. La capacità di realizzare in modo economico prodotti a basse tirature sta rendendo più democratico il processo creativo. In un settore in cui la stampa richiede meno tempi di allestimento e gli inventari vengono sensibilmente ridotti, i proprietari dei marchi e i progettisti sono ora liberi di esplorare nuovi prodotti, materiali e tecnologie di produzione che non richiedono un investimento così elevato come quelli necessari per i prodotti di massa. Con l’aiuto di Internet, questi prodotti generano richiesta per una serie di applicazioni in precedenza non disponibili per consumatori e imprese B2B. Unite ai vantaggi operativi, queste opportunità promosse dal mercato possono determinare una crescita redditizia di aziende di piccole e grandi dimensioni.

Lo scenario industriale

La tecnologia di stampa copre un ampio ventaglio di settori, tra cui comunicazione grafica, imballaggi, stampa decorativa e funzionale. Un elemento comune a tutti questi segmenti è la necessità di depositare con precisione una serie di materiali come gli agenti leganti presenti negli inchiostro e materiali funzionali. Questi materiali vengono depositati su una serie di superfici, dai fogli di carta agli oggetti stampati 3D. Le tecnologie di base solitamente migrano a settori adiacenti, per esempio una tecnologia inizialmente adottata da un segmento troverà il suo utilizzo anche in un’altra direzione e nel frattempo verrà modificata sulla base di esigenze specifiche di un segmento. Sebbene la rivoluzione digitale abbia seguito diversi percorsi, il più importante finora è stato nel settore delle comunicazioni grafiche. La stampa digitale on-demand è ora una tecnologia ben solida in quest’area, con oltre 1 miliardo di stampe in A4 realizzate all’anno. L’uso della tecnologia digitale sta ora vivendo una migrazione ed è in crescita in segmenti industriali come imballaggi, stampa decorativa e funzionale.

Per comprendere meglio gli andamenti chiave che stanno interessando una serie di settori, abbiamo stilato un breve elenco con descrizioni e alcuni esempi che illustrano il ventaglio di soluzioni oggi disponibili in tali segmenti di settore.

Imballaggio. Quello degli imballaggi è un settore enorme con oltre 368 miliardi di euro di fatturato correlato a livello mondiale, stando a valutazioni del settore di InfoTrends per il 2014. Le applicazioni vanno dai semplici scatoloni in cartone ondulato a etichette premiate per prodotti di fascia alta. Nel corso degli ultimi anni, la tecnologia digitale a colori ha creato una base importante di soluzioni elettrofotografiche e inkjet. Queste soluzioni sono state alla base di circa 1 miliardo di metri quadrati nel 2015 e si prevede che raggiungeranno i 2 miliardi di metri quadrati nel 2019, per un tasso di crescita medio composto (CAGR) pari al 23%. Grazie alla nuova generazione di stampanti inkjet, questo settore si sta ora rivolgendo agli astucci pieghevoli, all’imballaggio flessibile, alla stampa direct to shape e su materiali ondulati. Questi sistemi vanno oltre la semplice stampa di prove, per diventare linee di produzione totalmente integrate. Le soluzioni pensate per la produzione di liner ondulato o di stampa a foglio di scatole/cartelloni in ondulato sono ora disponibili presso i principali fornitori di settore con velocità di stampa che superano i 200 metri al minuto.

Il direct-to-shape è un altro esempio di categoria emergente dove industria grafica, tecnologie e fornitori specifici per settore si sono riuniti per soddisfare le richieste di stampa personalizzata come mai accaduto in precedenza. Un esempio è un importante marchio che sta offrendo bottiglie di birra stampate digitalmente totalmente personalizzate e collegate a una campagna di realtà aumentata. Non si tratta di un concetto completamente nuovo, tranne per il fatto che è realizzato su scala industriale da un produttore tradizionale.

La stampa decorativa rappresenta un ampio segmento di mercato con una gamma di applicazioni che stanno traendo vantaggio dalle capacità della stampa digitale. Il volume di stampa digitale in questo segmento è elevato – circa 9 miliardi di metri quadrati – e in rapida ascesa. Sebbene numerose applicazioni siano presenti in questo segmento, questo tipo di stampa si concentrerà su ceramica, tessuti, laminati e legno, rivestimenti per pareti e vetro, materiali leader nella transizione al digitale.

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Ceramica. Il settore delle piastrelle ceramiche è molto ampio, con oltre 12 miliardi di metri quadrati di piastrelle prodotte a livello mondiale nel 2014, in base alle informazioni pubblicate nel rapporto InfoTile. Questo segmento industriale utilizzava solitamente macchine da stampa offset per stampare sulle piastrelle prima del processo di cottura, il che si traduceva in un prodotto economico in grado di entrare in competizione con la resistenza della pietra naturale. Tuttavia, l’impiego dei cilindri per stampa offset presenta i suoi svantaggi – le ripetizioni di motivi sono limitate e richiedono sostituzioni costose. Poiché la stampa digitale ha sensibilmente migliorato i tempi di commercializzazione, ha consentito modifiche dei design e ha ridotto i tempi di allestimento, è utilizzata per la maggior parte della produzione di piastrelle in Europa e anche in Cina sta aumentando. Inoltre, la tecnologia digitale offre la stampa dimensionale in cotture successive per aggiungere un effetto tramato.

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La stampa su tessuti è un vasto settore con una tradizione radicata in paesi come Italia, Turchia, India, Giappone, Corea e Cina. I tessuti stampati hanno raggiunto oltre 35 miliardi di metri quadrati nel 2014 sulla base dell’InfoTrends Digital Textile Forecast, prodotti usando stampanti serigrafiche o offset, ma anche l’uso delle stampanti digitali è in rapida ascesa. Questo settore esclusivo ha creato disegni mozzafiato sin dai tempi in cui i blocchi intagliati in legno venivano usati per la stampa su tessuti. Sono stati fatti enormi passi avanti da allora e la tecnologia prevalente per la produzione di tessuti in volumi elevati oggi è la stampa offset a bobina. Ora che è possibile utilizzare inchiostri speciali con un ampio ventaglio di fibre naturali e sintetiche, è possibile creare prodotti finiti economici con colori vivaci e disegni audaci.

La richiesta in continua crescita di un’efficienza operativa superiore e il desiderio di offrire ai clienti design all’avanguardia sono stati catalizzatori fondamentali nell’evoluzione del mercato. Sin dagli inizi degli anni ‘90, i rivenditori di tecnologia inkjet hanno cercato di rendere l’inkjet una soluzione adatta ai produttori di tessuti. Negli ultimi anni si è registrata una rapida crescita della stampa inkjet su tessuti in aziende di ogni dimensione. Si prevede che la stampa digitale su tessuti registrerà un tasso medio di crescita composto (CAGR) di oltre il 30%, sorpassando i 3,2 miliardi di metri quadrati entro il 2019 sulla base della previsione InfoTrends Digital Textile Forecast. Questa rapida crescita può essere attribuita a una riduzione dei tempi di allestimento, dei costi in un ambiente di produzione rispettoso dell’ambiente e alla democratizzazione dei design che consente ai proprietari dei marchi di raggiungere il mercato in modo rapido ed efficiente.

Laminati e legno. Ne settori edile e dei mobili, i prodotti derivati dalla lavorazione del legno hanno fatto uso per decenni di carta decorativa stampata e di laminati. Con un ampio ventaglio di design che imitano le venature naturali del legno, la pietra e motivi grafici, i laminati rappresentano un sostituto economico ai materiali naturali. In alcuni casi, i laminati vengono preferiti perché sono più resistenti. Prodotte tradizionalmente usando la stampa rotocalco, le carte decorative vengono convertite in laminati usando una vasta gamma di processi. Questo settore ha prodotto nel 2014 oltre 300 milioni di metri quadrati di stampati digitali, sulla base del report InfoTrends Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace. La pressione imposta allo sviluppo di laminati a basse tirature o personalizzati sta generando una domanda crescente di prodotti di fascia media e di prodotti industriali che potranno essere ottenuti in volumi che possono competere con quelli delle tradizionali macchine rotocalco.

Numerosi fornitori leader di laminati e di carta decorativa (per es. Schattdecor, WilsonArt e Formica) stanno offrendo laminati personalizzati sulla base delle richieste di utenti finali per ottenere livelli superiori di libertà di progettazione e personalizzazione. Queste tendenze vengono a seguito di numerosi anni di produzione di successo di pavimenti laminati nonché di una serie di motivi ornamentali per il settore edile. Sulla scia delle soluzioni di laminato stanno emergendo numerose soluzioni di stampa diretta su diversi prodotti di legno quali il MDF, il compensato e il legno naturale. Questi materiali non richiedono una laminazione e vengono impiegati per aggiungere una superficie decorativa a una gamma di applicazioni residenziali e commerciali.

I rivestimenti murali esistono sin dai tempi dell’antica Cina, quando le pareti dei palazzi venivano decorate con queste applicazioni. Più di recente, nel 1481, Re Luigi XI di Francia ordinò carta da parati per le sue dimore reali. Il creatore Jean Bourdichon dipinse 50 rotoli di carta con angeli su sfondo blu perché Re Luigi si spostava frequentemente di castello in castello. I rivestimenti murali hanno fatto enormi passi avanti da quei tempi e sono ora comunemente disponibili nelle residenze moderne e in edifici commerciali. Le tecnologie di stampa quali la stampa di superficie, offset, flessografica e rotocalco sono state ampiamente utilizzate per produrre carte da parati standard con volumi stimati attorno ai 52 milioni di metri quadrati all’anno nel 2014 sulla base del report InfoTrends Profiting through Digital Printing in the Décor Marketplace.

Scholenpark Ezinge, MeppelLe soluzioni di stampa digitale di grande formato che hanno inaugurato generazioni di soluzioni innovative di comunicazione grafica in una serie di settori sono migrate al segmento dei rivestimenti murali. Gli sviluppi nell’ambito degli inchiostri di stampa digitali (ad es. inchiostri UV latex e flessibili) consentono ora la stampa su supporti industriali standard che soddisfano le normative relative a salute e sicurezza. Applicazioni quali murales e rotoli di carta da parati dalla grafica ricca stanno diventando sempre più comuni e sono disponibili presso diversi fornitori.

Il vetro decorativo ha abbellito per millenni le nostre città all’interno di cattedrali, palazzi e in una serie di edifici pubblici e privati. Le applicazioni vanno da vetrate a piombo a pannelli in vetro serigrafato e questi elementi sono stati utilizzati per rafforzare il marchio, promuovere l’espressione artistica o creare semplici insegne. Il mercato del vetro piano rappresenta oltre 64 miliardi di euro di fatturato annuale e sta iniziando ad adottare la stampa digitale in quanto mezzo per ampliare il proprio mercato. Con lo sviluppo delle teste di stampa inkjet in grado di stampare inchiostri ceramici sul vetro, numerosi settori stanno iniziando a usare la tecnologia di stampa digitale per produrre vetro decorato a lunga durata adatto per impieghi in ambito architettonico e industriale.

Stampa funzionale. Un altro tipo di stampa industriale è quello in cui sulla superficie stampata viene depositato un materiale o un inchiostro che consente determinate funzionalità. Tali applicazioni traggono vantaggio dalla generazione piezoelettrica o continua di gocce per consentire la deposizione di una gamma di materiali. Le applicazioni comprendono interruttori a membrana, elettronica stampata, stampa 3D e una gamma di innovazioni in particolati di piccole dimensioni (ad es. nano-particolati) che si stanno espandendo verso applicazioni farmaceutiche e biomediche. Questa sezione illustrerà alcuni degli sviluppi che abilitano la stampa di interruttori a membrana, elettronica stampata e stampa 3D. Sebbene vi siano diverse altre tecnologie di deposizione estremamente interessanti, sono solitamente limitate ad ambiti di settore specializzati nel settore delle scienze naturali.

Interruttori a membrana. The American Society for Testing and Materials (ASTM) definisce un interruttore a membrana come «un dispositivo di interruttore momentaneo in cui almeno un contatto è applicato su o costituito da un substrato flessibile». Tali substrati flessibili sono solitamente stampati su PET, impiegato come portaconnettore. Sono dispositivi estremamente comuni in elettrodomestici, dispositivi medici, smartphone, giocattoli o dispositivi di gioco.

Le tecnologie di stampa vengono usate regolarmente nella produzione dello strato superiore grafico e in parte della circuiteria in cui vengono impiegati inchiostri conduttivi. Gli sviluppi nella tecnologia di stampa UV digitale – tra cui inchiostri flessibili e LED – stanno ampliando la gamma di applicazioni di interruttori a membrana e materiali di supporto per includere i substrati flessibili che possono essere essiccati con meno energia e calore. In alcune applicazioni a volumi più elevati, l’essiccazione con la tecnologia EB (Electron beam) a fascio di elettroni consente la deposizione e l’essiccazione su substrati sensibili. In tutti questi casi, basse tirature di stampa personalizzata possono prendere il posto della tecnologia di stampa serigrafica o flessografica.

Il settore della stampa 3D è un campo ampio che accoglie tecnologie, applicazioni, materiali, prezzi e soluzioni diversi. Le attuali tecnologie di stampa 3D comprendono binder jetting (getto legante), trasformazione digitale della luce, fusione con fascio di elettroni, fabbricazione di filamento fuso, getto di materiale, laminazione con deposizione selettiva, sinterizzazione al laser selettiva e stereolitografia. Tutte queste tecnologie presentano vantaggi e svantaggi ed è probabile che questo elenco si allungherà ulteriormente nel tempo con i contributi di altri venditori in questo segmento. Il mercato si delinea in tre categorie di prodotti: di produzione, professionale e personale. Applicazioni tipiche realizzate con stampanti 3D includono prototipi, stampi e matrici e prodotti per uso finale. Tali applicazioni vengono impiegate da quasi tutti i settori per creare una gamma di elementi da prodotti per ricerca nanografici fino a pezzi per aeroplani. Il segmento si sta sviluppando rapidamente e non passa quasi giorno senza che giunga all’orecchio notizia di un’innovazione che abilita un’altra applicazione interessante. L’elemento di interesse della stampa 3D è la sua natura additiva – gli scarti sono limitati, i tempi di commercializzazione ridotti e sono possibili design personalizzati.

L’elettronica stampata si affida alle tecnologie di stampa tradizionali per creare dispositivi elettrici basati su diversi substrati. I circuiti elettrici sono stati stampati usando la stampa serigrafica, flessografica, rotocalco e litografica offset per molti anni e anche la stampa inkjet è stata un’alternativa disponibile per diverso tempo. Durante questo processo, gli inchiostri elettricamente funzionali vengono depositati sul substrato per creare dispositivi attivi o passivi come transistor o resistori in pellicola sottile. Si prevede che l’elettronica stampata verrà utilizzata in applicazioni quali cartelloni flessibili, etichette intelligenti, poster decorativi/animati e abbigliamento sportivo.

Un esempio di un settore in cui la tecnologia digitale sta emergendo come alternativa a un’implementazione più complessa e costosa è la creazione di componenti per cartelloni OLED (Organic Light Emitting Diode).

La stampa su cartelloni digitali è in prima linea nell’innovazione; la deposizione digitale di materiali funzionali è stata in fase di sviluppo sin dagli inizi degli anni ‘90 e può essere ora ritrovata in una serie di applicazioni tra cui tag RFID, tessuti intelligenti e molti altri componenti elettronici stampati. Tuttavia, le tecnologie di stampa tradizionale come flessografia e fotolitografia sono ancora impiegate per la produzione di elevati volumi di elettronica stampata. Ciò crea numerose opportunità di crescita in questo settore per un gruppo di fornitori di stampa specializzata.

Autore: Ron Gilboa

Ron Gilboa è direttore dell’InfoTrendsProduction & Industrial Printing Advisory Service e si occupa di imaging e stampa digitale sin dal 1980. Le competenze e l’esperienza di Ron comprendono vari settori della comunicazione grafica stampata, tra cui stampa commerciale, editoria e transazionale, grafica per insegne e cartelloni imballaggi, stampa decorativa e funzionale. Questi segmenti sono ricchi di applicazioni che stanno passando rapidamente alla stampa digitale. Ron è un esperto nel tradurre tali tendenze in strategie di mercato pratiche; go-to-market basato su ricerche e previsioni di settore. Ron contribuisce regolarmente con articoli e partecipa a eventi industriali nei settori di stampa emergenti.

Ron vanta una formazione tecnica approfondita in processi di flusso di lavoro, imaging digitale e una vasta gamma di tecnologie di stampa inkjet e correlate. InfoTrends si rivolge ad aziende che operano nell’ambito della stampa digitale e dell’imaging, dai fornitori di tecnologie di base, di materiali, supporti e flussi di lavoro integrati per consigliarli in modo che ottengano il successo con la loro strategia digitale.

Ron Gilboa BR

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