Fino a pochi anni fa, la delocalizzazione della produzione era una scelta principalmente economica. Ma dal 2019, con la pandemia e con l’inizio di una stagione geopolitica instabile, la catena di approvvigionamento globale delle tecnologie avanzate ha mostrato la sua fragilità. Questo ha dato avvio a un graduale cambiamento. Si chiama reshoring il trend che spinge, in particolar modo l’Unione Europea e il Nord America, a riportare la produzione nelle rispettive regioni.

Su entrambe le sponde dell’Atlantico, la legislazione sta incentivando il ritorno della produzione locale. In Unione Europa, il Chips Act, entrato in vigore nel 2023, mobiliterà un totale di 43 miliardi di euro di investimenti pubblici e privati, una parte verrà direttamente dal bilancio UE. Il risultato è che molte aziende stanno spostando i loro impianti e quelle che hanno in programma di aumentare la capacità produttiva nazionale stanno entrando in azione, in alcuni casi pianificando un ampliamento delle proprie linee produttive.

In Italia, in provincia di Novara, Silicon Box aprirà il suo nuovo impianto da €3,2 miliardi e ����ý è coinvolta nella sua progettazione. Il nuovo impianto all'avanguardia servirà per l’assemblaggio e il collaudo di semiconduttori. L’entrata in funzione è prevista per il 2028, creando, secondo le previsioni, all'incirca 1.600 posti di lavoro. Il secondo stabilimento di Silicon Box presenterà le caratteristiche dell'impianto automatizzato e all'avanguardia realizzato a Singapore, il quale offre le soluzioni più avanzate al mondo per il packaging di semiconduttori con pannelli di grandi formati.

Negli Stati Uniti nuovi incentivi fiscali e differimenti d'imposta stanno riportando la produzione e opportunità di lavoro. La legge “Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors for America” (CHIPs) ha autorizzato 24 miliardi di dollari di crediti d'imposta sugli investimenti per i produttori di chip. E l'Inflation Reduction Act ha offerto crediti d'imposta ai produttori di componenti per pannelli solari.

Come progettare impianti per la produzione di manifattura avanzata? Elementi chiave per un design di successo

Tornando ai prodotti di riferimento della manifattura avanzata, ad es. batterie per veicoli elettrici, datacenter e semiconduttori, cosa caratterizza la progettazione di questo tipo di impianti? In generale, sono due i fattori principali che distinguono la progettazione di impianti di manifattura avanzata da ogni altro impianto industriale: il livello di complessità e la continua evoluzione della tecnologia. Solo con l'esperienza si riesce a navigare tra questi due fattori.

Pensiamo ai data center, infrastrutture fondamentali per l’economia digitale. Non si tratta di impianti produttivi, ma sono impianti industriali ad alta complessità tecnologica, progettati per garantire continuità operativa, efficienza energetica e sicurezza dei dati. Per farli funzionare, occorre progettare sistemi di elevata automazione e prevedere sistemi avanzati di raffreddamento, alimentazione elettrica ridondante, gestione termica e controllo ambientale, per far fronte agli elevati consumi energetici che li caratterizzano. Oltre a trovare soluzioni per diminuire il loro consumo di energia, i nostri architetti stanno studiando strategie progettuali e scelte dei materiali per rendere i data center sempre più sostenibili.

Approccio integrato e team multidisciplinari

Gli impianti per la manifattura avanzata sono spesso progetti su larga scala, con tempi di realizzazione stretti. Rispettare le scadenze è fondamentale, soprattutto considerando i grandi investimenti in gioco. Un ritardo può compromettere la sostenibilità finanziaria dell’intero progetto. Per questo motivo è essenziale adottare un approccio integrato, che consenta di progettare e approvvigionare materiali e attrezzature contemporaneamente.

In generale, quando si tratta di realizzare impianti di manifattura avanzata, un approccio integrato rappresenta un punto di forza. Ci permette di coinvolgere architetti e ingegneri specialisti di varie discipline scientifiche e tecnologiche, che sanno progettare sistemi in grado di gestire materiali e gas pericolosi. Ci consente di sfruttare le competenze dei nostri lab planner, esperti nella progettazione di camere bianche, e di collaborare con colleghi che operano nella gestione delle acque reflue, nell’energia e nella progettazione di impianti. Non da ultimo, avere nel team esperti ambientali e di permitting è di grande aiuto per gli investitori, soprattutto stranieri, per gestire gli iter autorizzativi locali.

Come raccontato da Greg Hall, Industrial Sector Leader, in un episodio del podcast di ����ý, Design Hive, la produzione di tecnologie avanzate richiede una complessa automazione robotica. Coinvolge materiali pericolosi, richiede la gestione delle acque reflue, le camere bianche ricoprono ampi spazi all’interno di un impianto di semiconduttori, i chip che vi si costruiscono all’interno sono molto sensibili e la contaminazione di una minima particella di polvere può comprometterne il funzionamento. È necessario un controllo rigoroso dell'ambiente, dell'umidità, delle vibrazioni e della ventilazione. Architetti e ingegneri devono garantire che le camere bianche siano conformi alle specifiche richieste.

Gestione delle acque

Gli impianti di produzione avanzata sono altamente energivori e richiedono grandi quantità di acqua, tanto che spesso gli  stabilimenti di grandi dimensioni necessitano di un proprio impianto di trattamento delle acque reflue. Alcuni avranno bisogno di una struttura per il pretrattamento e lo scarico delle acque reflue verso un impianto locale autorizzato dalle autorità competenti. Altri ancora, necessitano di sistemi per la gestione delle acque meteoriche e avanzati sistemi fognari.

Nel sito produttivo di un’importante multinazionale produttrice di componenti elettronici a semiconduttore, in Nord Italia, abbiamo realizzato un intervento complesso per l’adeguamento e l’ampliamento del sistema fognario, senza interrompere le attività produttive. Il progetto ha previsto la separazione delle acque meteoriche da quelle reflue, con la costruzione di nuovi collettori, pozzi disperdenti, manufatti di sedimentazione e una nuova stazione di sollevamento. Grazie al nostro intervento quasi l’80% della superficie del sito è servita da impianti autonomi per la dispersione delle acque piovane nel suolo, riducendo significativamente il carico sul sistema pubblico e migliorando la sostenibilità complessiva della gestione idrica 

Un'altra opzione interessante per queste strutture è il riciclo dell'acqua. Il riciclo delle acque reflue su scala industriale richiede attrezzature avanzate. Gli impianti hanno bisogno di membrane in grado di eliminare le sostanze chimiche in un processo complesso e di fornire acqua super pulita. La scarsità e i lunghi tempi di consegna di queste attrezzature specializzate possono arrivare a ritardare un progetto.

Comunicazione aperta e trasparente

La progettazione di edifici industriali destinati alla produzione di tecnologie avanzate parte da una comunicazione aperta e chiara con il cliente, specialmente per la produzione di semiconduttori. Quando si progetta un impianto di questo tipo, non si sa mai come sarà il risultato finale fino a quando non verrà effettivamente costruito. Quando si lavora con clienti che producono chip di dimensioni nanometriche, spesso la tecnologia utilizzata per produrli non esiste. Si lavora con ipotesi conosciute e sconosciute. Per questo, è fondamentale prestare molta attenzione alle esigenze del cliente per trovare la soluzione migliore.

Essere flessibili e proporre soluzioni innovative

Anche con la migliore pianificazione, sappiamo che il programma iniziale può cambiare molto rapidamente, infatti, essere flessibili è essenziale per gestire questi progetti. È importante che, mentre si prendono decisioni o si fanno assunzioni, tutti siano consapevoli di ciò che è una decisione e cosa è un'assunzione. A causa dell'esplosione del mercato della manifattura avanzata, si osservano spesso carenze di materiali, attrezzature e manodopera e ogni risorsa è altamente richiesta. Guardando le risorse disponibili, bisogna essere pronti a cambiare programma e utilizzare ciò che è disponibile per raggiungere gli obiettivi. È essenziale portare soluzioni innovative ai problemi, proponendo attrezzature e materiali più facilmente reperibili in un certa zona geografica per ottenere lo stesso risultato. La comunicazione deve essere chiara, evitando sprechi di tempo, lavoro e risorse. Come ogni buon project manager sa, bisogna essere pronti a reagire nel modo giusto quando qualcosa non va come previsto, facendo in modo che si agisca in sinergia e con lo stesso approccio all’interno del team e con i partner.

Il manifatturiero avanzato rappresenta una straordinaria opportunità industriale, tecnologica e ambientale. Per coglierla appieno, è necessario progettare gli impianti produttivi con estrema precisione e nel rispetto dei tempi. Un approccio integrato, flessibile e orientato all’innovazione è la chiave per affrontare le sfide di oggi e costruire il futuro della produzione tecnologica, anche in Europa.