Scienza e industria devono trovare elementi comuni per sviluppare soluzioni capaci di dare risposte ai megatrend. Gli esempi non mancano e puntano su nanotech, robotica, AI

Affrontare i megatrend con ricerca e tecnologie è una via praticabile, anche perché è una delle poche possibilità per essere pronti a gestire al meglio il futuro prossimo.

I megatrend sono forze che modellano il mondo nel lungo termine e su larga scala. Rappresentano fattori complessi capaci di modellare la società su più livelli. Comprendendoli, è possibile non solo ottenere una maggiore conoscenza e comprensione della situazione attuale in particolari regioni, ma anche prevedere le tendenze e gli sviluppi futuri in tutto il mondo.

Il megatrend globale più importante oggi e in futuro è il cambiamento climatico. Le sole ondate di calore provocate dai cambiamenti climatici sono costate all’economia globale almeno 16mila miliardi di dollari negli ultimi trent’anni, ma l’aspetto economico un lato del problema.

Per gestire questi e altri aspetti è sempre più chiaro che la scienza e l’industria debbano unire gli sforzi per trovare soluzioni efficaci. Un esempio in questo senso lo offre 3M Forward, un nuovo programma di 3M, nato per evidenziare le differenti modalità con cui scienziati, ingegneri ed esperti stanno sfruttando le potenzialità della scienza, ricerca e tecnologie per supportare la società nell’affrontare i megatrend globali. La stessa società segnala che:

“Grazie alle risorse di ricerca e sviluppo impiegate in 55 paesi e più di settemila specialisti e scienziati, l’approccio di 3M ha prodotto più di 132mila brevetti e 60mila prodotti in diversi settori, coinvolgendo industrie, persone e tecnologie in tutto il mondo”.

Takeaway

Ricerca e tecnologie: Scotch, robotica e AI nel presente (e futuro) della scienza dei materiali

Scotch e post-it sono probabilmente i prodotti per cui 3M è universalmente conosciuta. Ma pochi forse sanno che la multinazionale sorta nel 1902 conta oggi su più di 60mila prodotti impiegati in aziende, scuole, ospedali e nelle case, oltre che in altri settori. Un terzo delle vendite proviene da prodotti inventati negli ultimi cinque anni, grazie a ricerca e tecnologie ed alle innovazioni delle migliaia di ricercatori e scienziati che impiega in tutto il mondo, puntando sulle scienze dei materiali, coniugandoli con l’innovazione tecnologica più spinta, sotto forma di robotica e intelligenza artificiale per sviluppare soluzioni applicabili a diversi settori. Uno di questi è la mobilità elettrica: tra le soluzioni 3M che ha sviluppato c’è TB5000 Thermal Barrier material, un materiale a bassa densità che fornisce elevata rigidità dielettrica e bassa conduttività termica. Serve a migliorare la sicurezza delle batterie dei veicoli elettrici proteggendo le celle adiacenti dall’energia prodotta da una cella guasta. In questo modo, forma una barriera ignifuga e isolante dal punto di vista elettrico e termico che impedisce di conseguenza la diffusione dell’evento termico.

Sempre sul fronte ricerca e tecnologie, l’azienda si avvale dell’intelligenza artificiale per perfezionare la capacità di sviluppare e produrre nuovi materiali e processi. Utilizziamo algoritmi avanzati per migliorare la catena di approvvigionamento globale e la qualità della produzione. Un esempio è M*Modal CDI Engage One, soluzione cloud-based che impiega tecniche di artificial intelligence e di comprensione del linguaggio naturale (Natural-language understanding, NLU) per integrare l’intelligenza clinica nei flussi di lavoro dei medici.

«Sviluppato dalla divisione Health Information Systems, crea un processo più efficiente per i dirigenti ospedalieri nel rivedere la documentazione dei pazienti a fronte di gravi carenze di personale e tagli di bilancio. Questa soluzione fornisce approfondimenti clinici proattivi utilizzando la funzionalità di documentazione medica assistita dalla tecnologia per fornire in tempo reale una documentazione completa sulla storia del paziente, migliorando il flusso di lavoro del medico».

È quanto afferma Maurizio Asti, managing director 3M in Italia e Sud Est Europa. Lo abbiamo incontrato per comprendere meglio 3M Forward e per farci illustrare come la sua società stia lavorando per affrontare i global megatrend con la ricerca scientifica.

T4F: Parlando di ricerca e tecnologie, come è strutturato 3M Forward, quante persone vi sono dedicate, quali ambiti tecnologici e settoriali sono e saranno coinvolti?

Asti: 3M Forward coinvolge centinaia di persone in varie funzioni e ruoli per analizzare e condividere megatrend e direzione aziendale con gli stakeholder interni ed esterni. Il programma dimostra come l’innovazione su larga scala, basata sulla scienza dei materiali, possa aiutare le società a progredire e come le soluzioni di scienziati, ingegneri ed esperti 3M garantiscano una migliore qualità della vita per il domani.

La vasta esperienza degli oltre settemila specialisti in R&D e scienziati viene convogliata in soluzioni innovative su larga scala che rispondono alle esigenze di alcuni dei settori più critici, tra cui il manifatturiero, i trasporti, le costruzioni e l’energia. Il focus principale di 3M Forward riguarda il cambiamento climatico, la scarsità di risorse, la sinergia tra mondo fisico e digitale e il cambiamento demografico e sociale.

T4F: A proposito di megatrend, ricerca e tecnologie, come emerge dal rapporto State of Science Index 2023 la ricerca viene vista in modo positivo e in grado di fornire un contributo importante sia per le urgenze climatiche che per migliorare la qualità della vita. Quali saranno i settori scientifici maggiormente votati a questo scopo?

Asti: Il rapporto State of Science Index 2023 di 3M ha rivelato che l’84% degli italiani riconosce il legame tra la scienza e il ruolo che essa svolge per migliorare la qualità della vita. Rispetto a solo un anno fa, oggi gli italiani sono più preoccupati per l’intensificarsi delle catastrofi naturali (76%), delle temperature estreme (76%) e dei cambiamenti climatici (75%) e il 93% di essi crede che la scienza possa aiutare a minimizzarne gli effetti. Al contempo, il 91% concorda sul fatto che le persone dovrebbero dare maggiore fiducia alla scienza per contribuire a rendere il mondo più sostenibile. C’è fiducia anche in ricerca e tecnologie. Le migliori tecnologie che gli italiani ritengono possano essere utili per affrontare gli impatti futuri del cambiamento climatico includono ad esempio pannelli solari a prezzi accessibili (58%), usi innovativi delle risorse per ridurre i rifiuti (45%), veicoli elettrici e trasporti a prezzi accessibili (45%), alternative rispettose del pianeta ai tradizionali materiali da costruzione (43%) e la tecnologia di filtrazione dell’inquinamento atmosferico (42%).

T4F: Una delle aree 3M che guardano al futuro è quella dedicata agli advanced materials. Su cosa state lavorando in particolare e quali sono gli sviluppi attesi?

Asti: La divisione che si occupa di Advanced Materials è specializzata in fluoropolimeri, prodotti chimici, ceramiche, additivi e vetro, ed è riconosciuta per la sua ampia offerta di soluzioni che soddisfano svariate esigenze. Tra i materiali più innovativi e in grado di aiutare le aziende ad essere più sostenibili spiccano le 3M Glass Bubbles, microsfere di vetro cave realizzate in vetro borosilicato di soda-calce resistente all’acqua e chimicamente stabile.

Incorporate in un’ampia gamma di polimeri per ridurre la densità, oltre ad avere il vantaggio di essere molto leggere, grazie alle loro proprietà intrinseche garantiscono prestazioni uniche e innumerevoli benefici in un’ampia gamma di settori per fornire resistenza alla temperatura e alla pressione e ridurre il peso di altri compositi. Per questi motivi, le 3M Glass Bubbles sono un’alternativa superiore a molti riempitivi e additivi convenzionali come silice, carbonato di calcio, talco e argilla.

Inoltre, possono contribuire a migliorare il comfort abitativo, riflettendo le radiazioni solari e garantendo in modo sostenibile elevati livelli di isolamento termico, con conseguente riduzione dello spreco energetico.

Guardando al futuro in termini di ricerca e tecnologie, la divisione sta sviluppando un innovativo catalizzatore nanostrutturato all’iridio (3M Nanostructured Supported Iridium Catalyst Powder) che potrebbe rendere la produzione di idrogeno verde più conveniente, efficiente e accessibile, offrendo potenzialmente una soluzione di carburante più sostenibile per l’industria manifatturiera e per quelle in cui l’elettrificazione risulta complessa, come i trasporti a lungo raggio o la siderurgia.

T4F: La robotica è un altro settore di vostro interesse che coniuga ricerca e tecnologie. Quali potenzialità offre e su cosa state lavorando in particolare al presente e nel prossimo futuro?

Asti: I progressi nella connettività, nei sensori e nella robotica offrono opportunità di innovazione nei settori delle infrastrutture, della produzione, della supply chain e dei trasporti.

Lo sviluppo di piattaforme avanzate di robotica e automazione sta aprendo la strada alle aziende per essere più efficienti e superare sfide come la carenza di manodopera qualificata e i ritardi della catena di approvvigionamento. A livello globale, le aziende stanno sviluppando processi più efficienti e prodotti sempre più in linea con le esigenze dei consumatori.

Un esempio che ci riguarda da vicino è lo sviluppo di Pad Conditioner, un componente necessario nella produzione di semiconduttori. Alcune delle nostre soluzioni mostrano un rendimento particolarmente elevato, anche in risposta alla crescente domanda di semiconduttori sempre più piccoli. 

Collaborando con 3M Ventures – la nostra divisione interna che si occupa di investire capitale su progetti di imprenditori, start-up e aziende innovative in settori correlati – la divisione Abrasive Systems di 3M sta stringendo partnership con i produttori di robot per capitalizzare la crescita dell’automazione robotica e compensare la carenza di manodopera industriale.

Un esempio, a tale riguardo, è il sistema robotico di riparazione della vernice 3M Finesse-it. Funziona con sistemi di visione di terze parti ed è in grado di identificare e riparare automaticamente i comuni difetti di vernice sulle linee di produzione automobilistiche.

T4F: La transizione energetica, parte della più ampia transizione ecologica, è uno degli elementi trainanti per affrontare i cambiamenti climatici e puntare alla decarbonizzazione. Quali sono le attività, i progetti di ricerca e tecnologie cui state operando attualmente a proposito?

Asti: Supportare la transizione energetica attraverso lo sviluppo di soluzioni innovative che possano guidare il cambiamento è da sempre un tema chiave di 3M. Le sopracitate 3M Glass Bubbles e il 3M Nanostructured Supported Iridium Catalyst Powder sono esempi concreti di tecnologie che vanno in questa direzione. 

Abbiamo sviluppato, inoltre, delle soluzioni che aiutano a far progredire i veicoli connessi rendendoli più leggeri, durevoli ed efficienti dal punto di vista energetico. 3M offre un’ampia gamma di soluzioni per aiutare a migliorare gli aspetti delle prestazioni della batteria come la gestione termica, l’isolamento dell’assemblaggio e altro ancora.

Restando in tema di climate change, di megatrend e di ricerca e tecnologie a supporto, un altro esempio degno di interesse sono le pellicole per vetri a controllo solare, per le quali 3M ha ottenuto il primo brevetto nel 1966.

L’evoluzione della tecnologia che, nel 2006 aveva visto l’introduzione della prima pellicola rifrangente spettralmente selettiva, ha conosciuto ulteriori progressi con lo sviluppo della 3M Passive Radiative Cooling Film, una pellicola multistrato che consente una gestione termica passiva 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un derivante risparmio energetico del 10-20% se distribuito sui pannelli SkyCool Systems e integrato con il sistema HVAC o di refrigerazione di un edificio.

In generale, le pellicole 3M sono in grado di respingere il calore, evitare la dispersione dell’energia, ridurre le emissioni di CO2 e migliorare le prestazioni energetiche degli edifici.  Queste soluzioni riflettono ed assorbono fino all’88% dell’energia solare, contro il solo 13% dei vetri non protetti, e permettono di ridurre il consumo di energia fino a 205 kWh per metro quadro di finestre, che secondo la media UE-28 corrisponde a 82,29 kg di risparmio in termini di CO₂ e 13,07 m³ di risparmio di risorse idriche.

T4F: Si parla sempre più spesso di convergenza tra fisico e digitale. Su quali aspetti si concentra l’attenzione a questo riguardo, partendo dalla vostra esperienza?

Asti: La tecnologia assume un ruolo sempre più rilevante nella vita delle persone, influenzando il modo in cui socializziamo, lavoriamo e svolgiamo le attività quotidiane. Pertanto, sempre più aziende stanno ampliando le frontiere dell’elettronica di consumo e dei dispositivi indossabili (per esempio, cuffie e smart glasses) per fornire ai consumatori tecnologie ed esperienze più coinvolgenti. Ma le opportunità di crescita in questo comparto dipendono fortemente dalla creazione di applicazioni in grado di sfruttare appieno le potenzialità della tecnologia. 

L’esperienza nella ricerca e tecnologie dei materiali ottici ci ha reso leader del settore, dimostrando con successo i vantaggi dell’ottica a “pancake” nei visori di realtà virtuale. Quest’ultime, abilitate dalla tecnologia brevettata del polarizzatore riflettente di 3M, riducono le dimensioni dei visori VR, migliorando significativamente la risoluzione delle immagini.

T4F: Sempre secondo l’Index, a livello mondiale l’80% ritiene che l’intelligenza artificiale possa aiutare a costruire un futuro più sostenibile. Come potrà essere di aiuto? Come viene impiegata in 3M e quale peso e forma avrà in 3M Forward?

Asti: Abbiamo ormai compreso che l’intelligenza artificiale sarà sempre più integrata in ogni aspetto del lavoro e del tempo libero. Negli ultimi tre anni, la vita quotidiana è stata significativamente modificata dalla flessibilità del lavoro da casa, dall’aumento della collaborazione guidata dalla tecnologia, dall’integrazione del metaverso, dai servizi sanitari digitali e altro ancora.

3M si avvale dell’intelligenza artificiale per perfezionare la capacità di sviluppare e produrre nuovi materiali e processi. Utilizziamo algoritmi avanzati per migliorare la catena di approvvigionamento globale e la qualità della produzione.

Per quanto riguarda il futuro continueremo, dunque, ad analizzare le tendenze dominanti a livello globale nell’intento di fronteggiarle in maniera innovativa con soluzioni basate sulla scienza.