A 3D nyomtatás ösztönzi az igény szerinti gyártás növekedését

A világjárvány, az infláció, a munkaerő- és chiphiány – és minden más, ami hátráltatja a globális ellátási láncokat – ellenére az egyik gyártási megoldással kapcsolatos optimizmus olyan erős, hogy 2021-ben három vállalatot indított a tőzsdére: a Fathomot, a Shapewayst és a Xometryt. A negyedik, a Fast Radius februárban debütál a Wall Streeten. 

Ez az új típusú igény szerinti digitális gyártó cég nagymértékben fektet be a szoftverekbe és a digitálisan vezérelt gyártási technológiákba, például az ipari 3D nyomtatásba. Nemcsak gyorsabb és hatékonyabb helyi alkatrészgyártást ígérnek, hanem olyan digitális megoldásokat is, amelyek költségkímélő termékinnovációkat és felgyorsított piacra lépést tesznek lehetővé szinte bármilyen típusú termék esetében.

„Egyre nagyobb a tudatosság azzal kapcsolatban, hogy a dolgok tervezésére, gyártására és mozgatására szolgáló infrastruktúra manapság nem felel meg a jelen idők igényeinek – merev, pazarló, elavult, és nem is fenntartható” – mondja Lou Rassey, a társaság társalapítója. A chicagói központú Fast Radius vezérigazgatója.

A cég legújabb mikrogyára a chicagói Goose Islanden a Carbon és a HP ipari 3D nyomtatóival, valamint digitálisan integrált CNC gépekkel rendelkezik, a Fast Radius Cloud Manufacturing Platform részeként. A mikrogyár alkatrészeket gyárt majd különböző iparágakban működő vállalatok számára, beleértve az elektromos járműveket, az orvosi és egészségügyi eszközöket, valamint a fogyasztási cikkeket. A Világgazdasági Fórum a Fast Radius-t a világ kilenc legjobb gyára közé sorolta, amelyek „a negyedik ipari forradalom technológiáit” vagy az Ipar 4.0-t alkalmazzák.

Digitálisan integrált gyártás

Az ebben a szektorban működő vállalatok gyakran az igény szerinti digitális gyártás ernyője alatt állnak, holott valójában számos megközelítést kínálnak a 3D nyomtatáshoz, az Ipar 4.0-hoz és a gyártási ellátási lánc modernizálásához.

A spektrum egyik végén olyan cégek, mint a Shapeways és a Sculpteo (amely a BASF vegyipari óriás tulajdonában van), egyszerű feltöltési és nyomtatási online platformot kínálnak. Ez az igény szerinti 3D nyomtatási modell a könnyű használhatóságra összpontosít; bárki feltölthet digitális alkatrészfájlokat, kattintson az anyagok kiválasztásához, és órákon vagy napokon belül megkapja az alkatrészeket és prototípusokat. Ennek a modern, fogyasztói élménynek az a célja, hogy a gyártást a tömegek elé tárja azáltal, hogy megkönnyíti a termékek prototípusaitól az építészeti modellekig minden 3D-nyomtatását.

Más cégek, mint például a 2014-ben tőzsdére került Materialise, széles ügyfélkörrel rendelkeznek szoftvermegoldásaik számára, amelyek segítenek a vállalatoknak saját digitális fájljaik házon belüli 3D-s nyomtatásában és saját 3D nyomtatóflottájuk üzemeltetésében. A szoftvert más igény szerinti 3D nyomtatási szolgáltatások is használják az ügyfelek rendeléseinek nyomon követésére és nyomtatására. A Materialise igény szerinti gyártása Európa egyik legnagyobb 3D nyomtatási létesítményében hat 3D nyomtatási technológiát alkalmaz.

A Fathom kis- és közepes volumenű szerződéses gyártóként indult, amely már korán felkarolta az új módszereket, köztük a 3D nyomtatást. Továbbra is hagyományos gyártást kínálnak, de ez integrálva van egy végponttól végpontig digitális gyártási folyamatba.

„A legnagyobb különbség számunkra és platformunk számára az, hogy több évtizedes tapasztalattal és mélyreható ügyfélkapcsolatokkal rendelkezünk” – mondja Ryan Martin, a Fathom vezérigazgatója. „Arra összpontosítunk, hogy a nagyvállalati ügyfeleink számára egyedi megoldást kínáljunk gyártási kihívásaikra.”

A Fast Radius szoftvervezérelt szolgáltatások, mérnöki szakértelem és a legmodernebb hardverek gyári szintjeiből álló házasság. Ők az egyetlen olyan igény szerinti gyártók, akik saját termelési létesítményekkel rendelkeznek és üzemeltetnek, ami lehetővé teszi számukra szoftvermegoldásaik integrálását és a termelés automatizálását.

A vállalat szoftvere javasolhat fejlesztéseket a digitális fájlokhoz, végigvezeti az ügyfeleket anyag- és technológiai lehetőségeiken, és átláthatóságot biztosít a gyártási folyamatban. De az igény szerinti gyártás csak egy Fast Radius megoldás, mondja Rassey. „Egyedi mikrogyárakat kínálunk, amelyeket kifejezetten egyedi vevői igényekre építettek, közel ott, ahol az ügyfeleknek alkatrészekre van szüksége, hogy rugalmas ellátási láncokat építhessenek ki.” Az olyan ügyfelek, mint a Satair (az Airbus leányvállalata) a Fast Radius Virtual Warehouse-t használják alkatrészeik digitális tárolására, azonnali gyártásra készen, így felszabadítva a fizikai raktárterületet és kiküszöbölve a túlzott készleteket. 

Az on-demand digitális gyártók növekvő száma sok vállalat számára kihívást jelent az egyik kiválasztásában. A Xometry és egy másik induló vállalkozás, a Craftcloud olyan online portálokat kínál, amelyek e gyártók piacterei. Az ügyfelek feltöltik digitális fájljaikat, és a gyártó partnerek világszerte licitálnak a projektre. 

„Az ügyfelek gyakran a leggyorsabb vagy leggazdaságosabb megoldást keresik 3D nyomtatási projektjükhöz” – mondja Mathias Plica, a Craftcloud vezérigazgatója. „Olyan helyi partnerekkel párosítjuk őket, akik rendelkeznek azzal a szakértelemmel, hogy a szükséges anyagokat és minőséget szállítsák.”

Az üzleti modelltől függetlenül ezekben a vállalatokban közös az intelligens gyártási technológia alkalmazása, amely lehetővé teszi a magasan automatizált gyártási folyamatot az ötlettől a megvalósításig. Ez magában foglalja a számítási felhőt, az AI-t, az IoT-t, a gépi tanulást, a big data-t, a digitális szimulációt és természetesen a 3D nyomtatást (más néven additív gyártást).

Az additív gyártás evangélistái 

Noha a Heartlandben (Wis. állam) található Fathom 90 ipari minőségű 3D nyomtatóval rendelkezik műanyag és fém alkatrészekhez, és közel 450,000 12 négyzetláb gyártási kapacitással rendelkezik XNUMX egyesült államokbeli létesítményben, a legerősebb ajánlata a személyzet lehet.

„A cégek azért jönnek hozzánk, hogy megértsék az additív gyártás alkalmazását” – mondja Martin. „Néhány esetben bevezettük a cégeket az additív gyártásba, ami óriási növekedési terület számunkra. Az egyik autóipari ügyfelünk a múlt héten megkeresett minket mérnöki szakértelmünkért, hogy kitaláljuk, hogyan tudnának további alkalmazásokat fejleszteni a prototípuskészítésen túl.” 

Az on-demand digitális gyártók üzenete az, hogy az ügyfeleknek nem kell sokat tudniuk a 3D nyomtatásról, hogy élvezhessék az általa kínált rugalmasságot, sebességet és költségmegtakarítást. Nem kell beruházniuk a hat számjegyű árcédulával ellátott 3D nyomtatókba, vagy tapasztalt mérnököket fogadniuk, hogy olyan alkatrészeket, prototípusokat és eszközöket kapjanak, amelyek könnyebbek, erősebbek és olcsóbbak, mint a hagyományos gyártási módszerekkel készültek.

A nagyvállalatok választhatják az igény szerinti 3D nyomtatást, mert az anyagok és technológiák szélesebb skáláját kínálja, mint amennyire praktikus lenne egy helyszíni létesítményben. A Fathom ügyfelei közé tartozik, a Tesla, a 3M, a Google és az Amazon. A Shapeways azt állítja, hogy együttműködik a Target-tel és a protézisgyártó Fillauerrel, a Xometry pedig a Bosch, a NASA és a BMW mérnökeivel büszkélkedhet ügyfelei között.

A Fast Radius az Additive Launch nevű szolgáltatást kínálja, amely segít az ügyfeleknek a legújabb 3D nyomtatási technológiák és tervezési eszközök használatában a termékfejlesztés felgyorsítása érdekében.

„Együttműködtünk olyan vállalatokkal, mint a Rawlings, a Steelcase és az Aptiv, hogy olyan új termékeket vigyünk piacra, amelyek csak additív gyártással lehetségesek” – mondja Rassey. Rawlings szerint az új REV1X Rawlings baseball-kesztyű belső 3D nyomtatott párnázással rendelkezik a hüvelykujjban és rózsaszínben, amely jelentősen csökkenti a kesztyű súlyát a védelem vagy a tartósság feláldozása nélkül.

A Volvo a közelmúltban a Materialize-hez fordult, hogy egyszerűsítse gyáraiban a könnyebb súlyú gyártóeszközök és tartozékok gyártását. A Bell Helicopter Textronnál a mérnökök a Stratasys 3D-nyomtatókat gyártó Stratasys Direct nevű igény szerinti gyártási szárnyához fordultak, hogy 3D-nyomtatással repülési tanúsítvánnyal rendelkező alkatrészeket gyártsanak, amelyek 13%-kal csökkentik a súlyt és 75%-kal a gyártási időt.

A 3D nyomtatás terén szerzett szaktudáson túl az igény szerinti gyártók további hátszél a növekedése az additív gyártási szoftverek és maguk a 3D nyomtatók fejlesztése. Ezek és a többi intelligens gyártási technológia ma érettebb, megbízhatóbb és megfizethetőbb, mondja Rassey. Ez lehetővé teszi az olyan vállalatok számára, mint a Fast Radius és mások, hogy nyereséges üzleti modelleket hozzanak létre ezen eszközök köré. 

„Az Ipar 4.0 felfutásával egy jelentős növekedési lehetőség küszöbén állunk” – mondja Martin. „A termékek életciklusa sokkal rövidebb, mint akár öt évvel ezelőtt is, és a vállalatoknak szükségük van egy igény szerinti fejlett gyártópartnerre, aki gyorsan tud haladni, és minden igényt kielégít a minőség feláldozása nélkül.”

Ha a szolgáltatók növekvő száma ezt bizonyítja, úgy tűnik, egyre több vállalat ébred rá az agilis digitális gyártási platformok ötletére, valamint arra, hogy milyen előnyökkel jár, ha termelésük hagyományosról digitális gyártásra való átállása egy megbízható igény szerinti szolgáltatón keresztül valósul meg.