Il settore dei materiali ceramici avanzati: profilo competitivo e strategie aziendali

 4
state utilizzate documentazioni scientifiche e interviste con operatori esperti, soprattutto 
con ricercatori dell’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici (ISTEC) di 
Faenza (RA), afferente al Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR).  
Il passo successivo consiste nel dare una visione internazionale del settore, 
considerando il livello di produzione mondiale, i paesi che vi partecipano, le 
caratteristiche delle principali imprese a livello mondiale e lo sviluppo del comparto nei 
paesi di maggior spessore nello scenario globale. Sono stati utilizzati dati economici di 
organizzazioni settoriali internazionali (per esempio “Japan Fine Ceramics Association” 
o “United States Advanced Ceramics Association”) e sono stati analizzati gli Annual 
Report più recenti delle imprese ritenute maggiormente rilevanti, per tentare di costruire 
un quadro che contenesse le informazioni di base per la definizione del settore a livello 
mondiale. 
Al termine di questa prima parte (desk analysis) si procede attraverso lo studio dei 
singoli mercati in cui operano le imprese nazionali, suddivisi secondo le funzioni d’uso 
dei prodotti, ovvero i mercati: elettrico-magnetico, bioceramico, meccanico-termico, 
chimico, nucleare ed ottico. Questa analisi è stata sviluppata attraverso le osservazioni 
degli operatori, e prende in considerazione diversi aspetti economici, come ad esempio 
le relazioni delle aziende con clienti e fornitori, il quadro concorrenziale, le leve 
competitive ed altri elementi utili per rappresentare la struttura degli stessi mercati. 
Nel quarto capitolo si è approfondito il profilo e le condotte operative delle imprese 
produttrici italiane attraverso la rappresentazione dei dati che consentono di delineare 
un quadro generale dello sviluppo del settore nel paese, come il numero e la dimensione 
delle imprese, il loro portafoglio prodotti, il livello di internazionalizzazione ed altri. 
Questa seconda parte è stata svolta utilizzando i dati forniti dalle imprese intervistate, 
oltre ad informazioni ricavate da altre fonti come documenti, siti internet o bilanci 
aziendali. Lo studio è stato effettuato su nove imprese, di cui otto di produzione, 
attraverso intervista diretta, mentre sono stati ricavati dati utili sulle altre sette imprese 
che compongono il tessuto produttivo del mercato italiano attraverso dati di bilancio, 
testimonianze di operatori del settore e altri dati ufficiali. Il campione preso in esame 
può essere ritenuto significativo in quanto comprende le principali imprese di 
produzione presenti in Italia, ad eccezione di Bitossi Industrie S.p.A. che non si è resa 
disponibile. Le rimanenti imprese non intervistate sono prevalentemente di piccola 
dimensione e, oltre a non avere una produzione esclusiva di ceramici avanzati, 
appartengono in linea di massima agli stessi mercati delle imprese intervistate. 
 5
La realizzazione di questo progetto non sarebbe stata possibile senza la preziosa 
collaborazione dell’Istituto di Scienza e Tecnologia dei Materiali Ceramici, in 
particolare nelle persone di Barbara Ciani e Valentina Biasini, che hanno fornito il loro 
supporto in ogni fase del progetto stesso, dalla ricerca di documentazioni scientifiche ed 
economiche alla consulenza riguardante argomenti tecnici, dalla realizzazione delle 
interviste alla redazione della tesi. Il ringraziamento è poi esteso a tutte le persone 
facenti parte dell’Istituto stesso che hanno offerto il loro contributo e soprattutto al 
Direttore, Gian Nicola Babini, che ha reso possibile lo svolgimento del lavoro.  
Si ringrazia per l’autorevole collaborazione il Chiar.mo Prof. Tiziano Bursi, che ha 
curato gli aspetti economico-aziendali della ricerca di mercato e la supervisione della 
tesi di laurea.  
E’ necessario dedicare un ulteriore ringraziamento alle aziende che hanno collaborato 
allo studio, e che hanno favorito la realizzazione dell’indagine di mercato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6
PARTE I 
DESK ANALYSIS:  I CERAMICI AVANZATI E 
IL MERCATO MONDIALE 
 
 
 
 
 
Capitolo 1 
 
I PRODOTTI CERAMICI AVANZATI 
 
 
 
 
 
1.1 Definizione e classificazione 
 
La definizione dei prodotti ceramici avanzati, oggetto dello studio, deve essere 
inquadrata nell’ambito di una più ampia definizione di materiali e prodotti ceramici. 
I materiali ceramici sono materiali inorganici non metallici, costituiti da elementi 
chimici metallici e non metallici legati da legami forti, ionici e covalenti. Il composto è 
solitamente formato da un metallo e da un non metallo (ossigeno, azoto, carbone, boro), 
ed attraverso la reazione vengono a formarsi i rispettivi ossidi, nitruri, carburi e boruri.  
I prodotti ceramici, pertanto, sono prodotti fabbricati con tali materiali, e possono essere 
distinti in due principali categorie: 
− tradizionali: riconducibili in gran parte ad una comune materia prima (la silice), 
comprendono i derivati delle argille (porcellane, gres), i vetri, i leganti idraulici 
(cemento), i laterizi ecc.; all’interno dei tradizionali possono anche essere 
inseriti i ceramici refrattari, riconducibili a loro volta in tre categorie principali 
(di origine argillosa e non, ed i refrattari a composizione speciale); 
 7
− avanzati: ovvero prodotti progettati per lo svolgimento di specifiche funzioni 
(meccaniche, ottiche ecc.). 
Dare una definizione di prodotto ceramico avanzato che non si sovrapponga alle 
caratteristiche di altri materiali ceramici (tradizionali o refrattari) è un compito di non 
facile soluzione. I materiali utilizzati possono essere i medesimi, la differenziazione in 
base a metodi di produzione più o meno avanzati non è contemplabile, per il fatto che 
metodi all’avanguardia sono utilizzati anche per i materiali tradizionali, così come una 
distinzione in base alle prestazioni, dal momento che anche ceramici non avanzati 
possono talvolta avere prestazioni eccellenti nel loro ambito. 
Di qui anche la difficoltà di fornire una valida classificazione “economica” di questi 
materiali, si può notare, infatti, come la classificazione Ateco (2002) sia molto ampia 
riguardo gli stessi (tab. 1.1). 
Tab. 1.1 – Ceramici avanzati: classificazione Ateco 2002 
26.2  FABBRICAZIONE DI PRODOTTI CERAMICI NON REFRATTARI, NON 
DESTINATI ALL'EDILIZIA E DI PRODOTTI CERAMICI REFRATTARI 
26.21  Fabbricazione di prodotti in ceramica per usi domestici e ornamentali 
26.21.0 Fabbricazione di prodotti in ceramica per usi domestici e ornamentali  
26.22 Fabbricazione di articoli sanitari in ceramica  
26.22.0 Fabbricazione di articoli sanitari in ceramica  
26.23 Fabbricazione di isolatori e di pezzi isolanti in ceramica  
26.23.0 Fabbricazione di isolatori e di pezzi isolanti in ceramica  
26.24 Fabbricazione di altri prodotti ceramici per uso tecnico e industriale  
26.24.0  Fabbricazione di altri prodotti ceramici per uso tecnico e industriale 
26.25 Fabbricazione di altri prodotti ceramici  
26.25.0 Fabbricazione di altri prodotti ceramici  
26.26 Fabbricazione di prodotti ceramici refrattari  
26.26.0 Fabbricazione di prodotti ceramici refrattari  
Fonte: Classificazione Ateco 
 
 
Di certo esistono alcuni elementi che differenziano i ceramici ingegneristici dagli altri, 
come la dimensione dei granuli, sempre inferiore a quella dei materiali tradizionali, le 
maggiori temperature nel trattamento termico, la fase di pressione che può essere 
applicata nel processo di sinterizzazione, la minore complessità nella composizione 
cristallina (ovvero il fatto che nei ceramici tradizionali si utilizzano miscele di materie 
prime molto più variegate, rispetto agli ingegneristici). E’ vero, inoltre, che la 
 8
progettazione dei ceramici avanzati richiede una conoscenza molto approfondita dei 
rapporti tra le caratteristiche delle polveri, i parametri di processo, la microstruttura e le 
proprietà.  
Si possono pertanto definire i materiali ceramici avanzati come “materiali inorganici 
non metallici con nano o microstrutture cristalline e/o vetrose, additivati in modo 
accuratamente controllato e ottenuti mediante processi di formatura ad alta 
temperatura e pressione”
3
.  Questi materiali hanno una serie di caratteristiche positive 
che li distinguono rispetto ad altri (come i metalli). Queste possono essere brevemente 
elencate come segue: 
− maggiore durezza e resistenza all’usura; 
− maggiore refrattarietà, ossia migliore resistenza alle alte temperature 
(alto punto di fusione); 
− elevata resistenza meccanica, in particolare ad alte temperature 
(resistenza al creep); 
− stabilità dimensionale sia alle basse sia alle alte temperature; 
− maggiore resistenza alla corrosione ed ossidazione; 
− maggiore resistenza alle radiazioni; 
− piezoelettricità, ovvero la trasformazione di energia meccanica in 
elettrica e viceversa; 
− alta permeabilità magnetica, ovvero non vengono influenzati dai campi 
magnetici che li attraversano; 
− alta conduttività ionica; 
− trasparenza ottica; 
− buon rapporto peso/volume, ossia leggerezza dei materiali. 
A fianco delle caratteristiche positive, però, sono presenti alcuni risvolti negativi nelle 
proprietà dei ceramici avanzati, che ne possono frenare l’utilizzo o comunque limitarlo 
a specifiche applicazioni di nicchia. È possibile fornire un’elencazione di questi aspetti: 
− fragilità e limitata resistenza agli urti; 
− difficoltà di formatura su geometrie complesse; 
− difficoltà ad intervenire con lavorazioni di finitura; 
− difficile riproducibilità ed omogeneità dei pezzi finiti. 
                                                 
3
 ERVET, (1992), Guida all’impiego dei materiali ceramici avanzati, Faenza 
 9
L’insieme di queste proprietà tecniche, positive e negative, si differenzia naturalmente 
in base al tipo di materiale ceramico considerato: ogni composto ha infatti solo alcune 
delle proprietà elencate, e proprio per questo ogni prodotto soddisfa esigenze diverse, 
che si riflettono sul numero di potenziali settori di applicazione dei materiali. 
La definizione ISO
4
 (“Highly engineered, high performance, predominantly non 
metallic, inorganic materials having specific functional attributes”) rafforza il concetto, 
riferendosi alle specifiche funzioni proprie di questi materiali, che possono essere così 
classificate: 
− funzioni meccaniche e termiche; 
− funzioni chimiche; 
− funzioni elettriche e magnetiche; 
− funzioni ottiche; 
− funzioni nucleari; 
− funzioni biologiche. 
In seguito saranno approfondite le applicazioni dei ceramici avanzati, in tal modo si 
potrà notare la vasta potenzialità di utilizzo degli stessi nei diversi comparti funzionali. 
L’ampio spettro di potenziali applicazioni è subordinato ad un complesso di proprietà e 
requisiti che ogni materiale preposto per uno specifico impiego deve possedere e, più di 
quanto si verifichi per altri tipi di materiali (metallici, compositi, ecc.), tutte le proprietà 
sono strettamente dipendenti dalla composizione e dalla microstruttura. 
 
 
1.2 Cenni storici 
 
I materiali ceramici di tipo tradizionale hanno alle spalle una storia corposa, dal 
momento che fin dal neolitico (9000-5000 a.C.) sono stati prodotti e utilizzati
5
. 
I materiali ceramici avanzati hanno invece una storia molto recente, che si sviluppa a 
partire dalla seconda metà del novecento. Soprattutto in Gran Bretagna gli studi su 
questi composti hanno iniziato a ricevere attenzione crescente già dagli anni ‘60, grazie 
anche a ricercatori come Kenneth H. Jack
6
, Università di Newcastle, che 
approfondirono i lavori sul nitruro di silicio e derivati (es. Sialon). Il nitruro di silicio si 
                                                 
4
 ISO DIS 15490 
5
 LICCIULLI Antonio, (2005), Materiali ceramici: introduzione, definizioni e classificazioni 
6
 ERVET, (1990), I ceramici avanzati: la situazione del settore e le potenzialità dell’Emilia Romagna, 
Bologna 
 10
presta a tutte quelle applicazioni strutturali che richiedono elevate prestazioni ad alta 
temperatura e resistenza all’usura, pertanto lo studio di questo materiale era strategico 
per sfruttare le possibili applicazioni meccaniche. Il SiALON è un derivato del nitruro 
di silicio cui viene aggiunta una piccola percentuale di ossido di alluminio. Gli studi su 
questi composti erano effettuati per cercare di migliorare le caratteristiche del nitruro di 
silicio. La presenza degli additivi ne aumenta resistenza meccanica e tenacità. 
La spinta data dalla ricerca di base non si è però tradotta in uno sviluppo adeguato delle 
attività commerciali, così le conoscenze accumulate sono state “cedute” ad altri paesi 
per mezzo dei brevetti. Di questa cessione si sono avvantaggiati prevalentemente Stati 
Uniti e Giappone, dove le grandi imprese hanno compreso l’importanza di questi 
materiali, contribuendo a tradurre la ricerca in prodotti commercializzabili ed 
utilizzabili a livello industriale
7
. 
Gli ultimi trenta anni hanno registrato un notevole sviluppo dei ceramici avanzati, ma si 
registra un forte divario di utilizzo tra gli stessi Stati Uniti e Giappone, che insieme 
costituiscono più del 70% del mercato mondiale, nei confronti dell’Unione Europea 
(13% del mercato mondiale) e del resto del mondo.  
In Italia le prime ricerche sui materiali ceramici avanzati sono state avviate dall’Istituto 
Donegani della Montedison, alla fine degli anni ’60, ma l’abbandono delle attività di 
ricerca fu rapido tanto quanto l’intrapresa delle stesse, chiudendosi quasi 
completamente a metà degli anni ‘70. Il Consiglio Nazionale delle Ricerche, attraverso 
l’IRTEC (Istituto di Ricerche Tecnologiche per la Ceramica) nella seconda metà degli 
anni ’70, diede inizio, pur concentrandosi su un numero limitato di materiali, ad un 
programma di ricerca che prosegue ancora oggi. Nello stesso periodo anche il Centro 
Ricerche FIAT svolgeva attività di ricerca e depositava brevetti sui ceramici avanzati 
(otto tra il 1977 e il 1982)
8
. 
Oggi la ricerca in Italia è svolta principalmente da poche grandi imprese (es. CRF) e 
dalle Università e dai Centri di ricerca (come ISTEC, Istituto di Scienza e Tecnologia 
dei Materiali Ceramici, ex IRTEC), a causa delle spese e della tempistica necessari per 
raggiungere risultati che possano essere utilizzati a livello industriale o commerciale. 
 
 
                                                 
7
 MALAMAN Roberto e ONIDA Fabrizio (1989), Industria italiana e alte tecnologie- volume II, Franco 
Angeli – Milano 
8
 ERVET, (1990), I ceramici avanzati: la situazione del settore e le potenzialità dell’Emilia Romagna, 
Bologna 
 11
1.3 Tecniche di produzione e materiali  
 
La produzione dei materiali ceramici avanzati rappresenta un punto critico per le 
problematiche del processo produttivo, sia a livello chimico o ingegneristico, sia a 
livello economico. Dal punto di vista economico capire il metodo di produzione di 
questi materiali è significativo per capire le problematiche che riguardano fornitori e 
produttori da un lato, produttori e acquirenti dall’altro.  
In questo paragrafo viene trattato in termini generali il procedimento maggiormente 
utilizzato per la produzione dei ceramici avanzati, anche se si ricorda che esistono altri 
tipi di processo, e che per ogni composto esiste un metodo di produzione specifico che 
dipende da variabili di tipo chimico e ingegneristico (materiali, legami, ecc.).  
Il processo si può distinguere in quattro fasi: 
1. preparazione delle polveri 
2. formatura del prodotto 
3. sinterizzazione 
4. finitura. 
 
Preparazione delle polveri 
 
La preparazione delle polveri svolge un ruolo determinante per la riuscita del prodotto 
finale, in quanto ne determina la compattezza e quindi la resistenza meccanica.  
I parametri che devono essere controllati sono la composizione chimica (purezza), la 
forma dei grani (superficie specifica, ecc.) e la loro dimensione (dimensione 
massima/minima, distribuzione statistica, ecc.). Eventuali errori in questo processo 
possono influenzare le fasi successive e le proprietà finali del prodotto, rendendolo 
inutilizzabile.  
I metodi di preparazione delle polveri sono principalmente di due tipi: 
− trattamento delle materie prime
9
: come per i ceramici tradizionali, anche 
per i ceramici avanzati si parte da una materia prima naturale, che deve 
essere adeguatamente trattata; 
                                                 
9
 Il trattamento delle materie prime si identifica con le fasi di macinazione, in cui le dimensioni dei grani 
vengono ridotte (si parla di nanometri), e della granulazione, in cui le polveri vengono lavorate per 
ottenere aggregati (sferette) di dimensioni idonee (qualche centinaio di micron)  e di granulometria 
omogenea per favorire la compattazione.  
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− cambiamento di fase: la preparazione delle polveri può avvenire anche 
attraverso un processo di sintesi, cioè un cambiamento di fase dei 
materiali di partenza, detti precursori. Esistono quattro principali 
processi: sintesi per reazione allo stato solido (solido – solido); sintesi 
per fusione (liquido – solido); sintesi a partire da soluzioni (liquido – 
solido); sintesi per reazione in fase gassosa (gas – solido). 
 
Formatura del prodotto 
 
Il processo di formatura assume un ruolo determinante nel definire il risultato finale. In 
realtà tutte le fasi produttive hanno un ruolo sensibile, e questo spiega la complessità e 
l’elevato know-how necessario per la produzione dei materiali ceramici. 
La scelta del sistema di formatura dipende dalla complessità dei pezzi, dallo spessore, 
dal costo di formatura, dalla quantità di pezzi da produrre, ecc. 
I sistemi principalmente utilizzati sono i seguenti: 
− pressatura uniassiale a freddo: utilizzata per fabbricare forme semplici, 
ha un costo inferiore rispetto alle altre tipologie produttive ed è adatta 
per la produzione in serie; 
− pressatura isostatica a freddo: che invece è utilizzata per forme 
complesse, è un sistema maggiormente costoso della pressatura 
uniassiale e difficilmente utilizzabile per produzioni di serie; 
− colatura su nastro: utilizzata per substrati per impieghi 
elettrici/elettronici, ovvero per produzioni di nicchia, presenta difficoltà 
tecniche riguardanti la messa a punto del materiale che sarà colato sul 
nastro. Non adatta a produzioni di massa; 
− colatura in stampi di gesso (a cui va aggiunto l’utilizzo successivo della 
pressatura isostatica): adatto alla formazione di manufatti di piccole e 
grandi dimensioni, anche seriali, è però maggiormente costoso rispetto ai 
sistemi di pressatura e al colaggio; 
− estrusione: usata per fabbricare manufatti a forma allungata presenta 
difficoltà tecniche nella messa a punto del processo superiori alle altre 
tipologie produttive. Inoltre la velocità di produzione è meno elevata e 
presenta costi superiori ai sistemi di pressatura;