Druk 3D napędza wzrost produkcji na żądanie

Pomimo pandemii, inflacji, niedoborów siły roboczej i chipów – a także wszystkiego innego utrudniającego globalne łańcuchy dostaw – optymizm co do jednego rozwiązania produkcyjnego jest tak silny, że w 2021 r. wprowadzono na giełdę trzy spółki: Fathom, Shapeways i Xometry. Czwarty, Fast Radius, zadebiutuje na Wall Street w lutym. 

Ten nowy rodzaj firmy zajmującej się cyfrową produkcją na żądanie inwestuje duże środki w oprogramowanie i technologie produkcyjne sterowane cyfrowo, takie jak przemysłowy druk 3D. Obiecują nie tylko szybszą i bardziej wydajną produkcję części lokalnie, ale także rozwiązania cyfrowe, które umożliwiają oszczędne wprowadzanie innowacji produktowych i skrócenie czasu wprowadzania na rynek niemal każdego rodzaju produktu.

„Rośnie świadomość tego, że dzisiejsza infrastruktura służąca do projektowania, wytwarzania i przenoszenia rzeczy nie odpowiada potrzebom obecnych czasów – jest sztywna, powoduje marnotrawstwo, przestarzała, a także niezrównoważona” – mówi Lou Rassey, współzałożyciel i Dyrektor generalny Fast Radius z siedzibą w Chicago.

Najnowsza mikrofabryka firmy na wyspie Goose Island w Chicago obejmuje przemysłowe drukarki 3D firm Carbon i HP oraz cyfrowo zintegrowane maszyny CNC w ramach platformy produkcyjnej w chmurze Fast Radius. Mikrofabryka będzie produkować części dla firm z różnych branż, w tym pojazdów elektrycznych, urządzeń medycznych i opieki zdrowotnej oraz towarów konsumpcyjnych. Światowe Forum Ekonomiczne uznało Fast Radius za jedną z dziewięciu najlepszych fabryk na świecie wdrażających „technologie Czwartej Rewolucji Przemysłowej”, czyli Przemysł 4.0.

Cyfrowo zintegrowana produkcja

Firmy z tego sektora są często wrzucane do jednego worka pod parasolem cyfrowej produkcji na żądanie, podczas gdy w rzeczywistości oferują szereg podejść do druku 3D, Przemysłu 4.0 i modernizacji produkcyjnego łańcucha dostaw.

Z jednej strony firmy takie jak Shapeways i Sculpteo (należące do giganta chemicznego BASF) oferują łatwą platformę internetową do przesyłania i drukowania. Ten model druku 3D na żądanie koncentruje się na łatwości użytkowania; każdy może przesłać cyfrowe pliki części, kliknąć, aby wybrać materiały i otrzymać części i prototypy w ciągu kilku godzin lub dni. To nowoczesne, konsumenckie doświadczenie ma na celu udostępnienie produkcji masom poprzez umożliwienie drukowania 3D wszystkiego, od prototypów produktów po modele architektoniczne.

Inne firmy, takie jak Materialise, które weszły na giełdę w 2014 r., mają szeroką bazę klientów korzystających z oprogramowania, które pomaga firmom drukować 3D własne pliki cyfrowe we własnym zakresie i prowadzić własną flotę drukarek 3D. Oprogramowanie jest również wykorzystywane przez inne usługi drukowania 3D na żądanie do śledzenia i drukowania zamówień klientów. Produkcja na żądanie firmy Materialise w jednym z największych zakładów druku 3D w Europie wykorzystuje sześć technologii druku 3D.

Fathom zaczynał jako producent kontraktowy produkujący na małą i średnią skalę, który już od samego początku zaczął wdrażać nowe metody, w tym druk 3D. Nadal oferują tradycyjną produkcję, ale jest ona zintegrowana z kompleksowym cyfrowym procesem produkcji.

„Największą różnicą między nami i naszą platformą jest to, że mamy dziesięciolecia doświadczenia i głęboko zakorzenione relacje z klientami” – mówi Ryan Martin, dyrektor generalny Fathom. „Koncentrujemy się na zapewnianiu dużym klientom korporacyjnym unikalnych rozwiązań odpowiadających ich wyzwaniom produkcyjnym”.

Fast Radius to połączenie usług opartych na oprogramowaniu, wiedzy inżynierskiej i fabryk najnowocześniejszego sprzętu. Są jednymi z niewielu producentów na żądanie, którzy posiadają i obsługują wszystkie własne zakłady produkcyjne, co umożliwia im integrację rozwiązań programowych i automatyzację produkcji.

Oprogramowanie firmy może sugerować ulepszenia pliku cyfrowego, prowadzić klientów przez opcje materiałowe i technologiczne oraz zapewniać przejrzystość procesu produkcyjnego. Jednak produkcja na żądanie to tylko jedno z rozwiązań Fast Radius, mówi Rassey. „Oferujemy niestandardowe mikrofabryki zbudowane specjalnie pod kątem unikalnych potrzeb klientów, zlokalizowane w pobliżu miejsc, w których klient potrzebuje części, aby mógł budować elastyczne łańcuchy dostaw”. Klienci tacy jak Satair (spółka zależna Airbusa) korzystają z wirtualnego magazynu Fast Radius do cyfrowego przechowywania swoich części, gotowych do produkcji w każdej chwili, co zwalnia fizyczną przestrzeń magazynową i eliminuje nadmierne zapasy. 

Rosnąca liczba producentów cyfrowych na żądanie sprawiła, że ​​wybór jednego z nich stanowi wyzwanie dla wielu firm. Xometry i inny start-up Craftcloud oferują portale internetowe będące marketplace’ami tych producentów. Klienci przesyłają swoje pliki cyfrowe, a partnerzy produkcyjni z całego świata składają oferty w ramach projektu. 

„Często klienci szukają najszybszego lub najbardziej ekonomicznego rozwiązania dla swojego projektu drukowania 3D” – mówi Mathias Plica, dyrektor generalny Craftcloud. „Łączymy ich z lokalnymi partnerami, którzy posiadają wiedzę specjalistyczną pozwalającą im dostarczać potrzebne im materiały i jakość”.

Niezależnie od modelu biznesowego wspólną cechą wszystkich tych firm jest zastosowanie technologii inteligentnej produkcji, która umożliwia wysoce zautomatyzowany proces produkcyjny od koncepcji do realizacji. Obejmuje to przetwarzanie w chmurze, sztuczną inteligencję, IoT, uczenie maszynowe, duże zbiory danych, symulację cyfrową i oczywiście druk 3D (zwany także produkcją przyrostową).

Ewangeliści wytwarzania przyrostowego 

Chociaż Fathom z siedzibą w Heartland w stanie Wisconsin posiada 90 przemysłowych drukarek 3D do części z tworzyw sztucznych i metalu oraz prawie 450,000 12 stóp kwadratowych mocy produkcyjnych w XNUMX zakładach w USA, jego najpotężniejszą ofertą może być personel.

„Firmy przychodzą do nas, aby dowiedzieć się, jak wykorzystać produkcję przyrostową” – mówi Martin. „W niektórych przypadkach wprowadziliśmy firmy do wytwarzania przyrostowego, co jest dla nas ogromnym obszarem wzrostu. Jeden z naszych klientów z branży motoryzacyjnej skontaktował się z nami w zeszłym tygodniu, prosząc o naszą wiedzę inżynieryjną, aby dowiedzieć się, w jaki sposób może opracować dla niego więcej zastosowań wykraczających poza prototypowanie”. 

Przesłanie producentów rozwiązań cyfrowych na żądanie jest takie, że klienci nie muszą dużo wiedzieć o druku 3D, aby skorzystać z oferowanej przez niego elastyczności, szybkości i oszczędności. Nie muszą też inwestować w drukarki 3D z sześciocyfrowymi cenami ani zatrudniać doświadczonych inżynierów, aby uzyskać części, prototypy i narzędzia, które są lżejsze, mocniejsze i tańsze niż te wytwarzane tradycyjnymi metodami produkcji.

Duże przedsiębiorstwa mogą zdecydować się na druk 3D na żądanie, ponieważ oferuje on szerszą gamę materiałów i technologii, niż byłoby to praktyczne w przypadku korzystania z obiektu na miejscu. Do swoich klientów Fathom zalicza się Teslę, 3M, Google i Amazon. Shapeways twierdzi, że współpracuje z firmą Target i producentem protez Fillauer, a Xometry może pochwalić się wśród swoich klientów inżynierami z firm Bosch, NASA i BMW.

Fast Radius oferuje usługę, którą nazywa Additive Launch, aby pomóc klientom wykorzystać najnowsze technologie druku 3D i narzędzia do projektowania w celu przyspieszenia rozwoju produktu.

„Współpracowaliśmy z takimi firmami jak Rawlings, Steelcase i Aptiv, aby wprowadzić na rynek nowe produkty, które są możliwe jedynie w przypadku wytwarzania przyrostowego” – mówi Rassey. Według Rawlings nowe rękawice baseballowe REV1X Rawlings mają wewnętrzną wyściółkę wydrukowaną w 3D na kciuku i małym palcu, co znacznie zmniejsza wagę rękawicy bez utraty ochrony i trwałości.

Volvo zwróciło się niedawno do Materialise, aby usprawnić produkcję lżejszych narzędzi i osprzętu produkcyjnego dla swoich fabryk. W Bell Helicopter Textron inżynierowie zwrócili się do działu produkcyjnego na żądanie producenta drukarek 3D Stratasys, zwanego Stratasys Direct, w celu wydrukowania w 3D komponentów certyfikowanych w locie, co pozwoliło obniżyć wagę o 13% i skrócić czas realizacji produkcji o 75% – twierdzi firma.

Oprócz specjalistycznej wiedzy w zakresie druku 3D, kolejnym czynnikiem napędzającym rozwój tych producentów na żądanie jest postęp w oprogramowaniu do wytwarzania przyrostowego i samych drukarkach 3D. Te i inne inteligentne technologie produkcyjne są dziś bardziej dojrzałe, niezawodne i niedrogie, mówi Rassey. Umożliwia to firmom takim jak Fast Radius i innym tworzenie zyskownych modeli biznesowych wokół tych narzędzi. 

„Wraz z rozwojem Przemysłu 4.0 jesteśmy o krok od znaczących możliwości rozwoju” – mówi Martin. „Cykl życia produktów jest znacznie krótszy niż jeszcze pięć lat temu, a firmy potrzebują zaawansowanego partnera produkcyjnego na żądanie, który może działać szybko i spełniać wszystkie ich wymagania bez utraty jakości”.

Jeśli rosnąca liczba usługodawców jest dowodem, wydaje się, że coraz więcej firm budzi się w świadomości idei elastycznych cyfrowych platform produkcyjnych i korzyści płynących z przejścia z produkcji tradycyjnej na cyfrową za pośrednictwem zaufanego dostawcy usług na żądanie.