چاپ سه بعدی باعث رشد تولید بر اساس تقاضا می شود

با وجود همه‌گیری، تورم، کمبود نیروی کار و تراشه - و هر چیز دیگری که زنجیره‌های تامین جهانی را مختل می‌کند - خوش‌بینی در مورد یک راه‌حل تولید آنقدر قوی است که سه شرکت را در سال 2021 به بازار عرضه کرد: Fathom، Shapeways و Xometry. چهارمین شعاع سریع، قرار است در ماه فوریه در وال استریت عرضه شود. 

این نسل جدید از شرکت‌های تولید دیجیتال بر اساس تقاضا، به شدت روی نرم‌افزار و فناوری‌های تولید مبتنی بر دیجیتال، مانند چاپ سه بعدی صنعتی، سرمایه‌گذاری می‌کنند. آن‌ها نه تنها نوید تولید قطعات سریع‌تر و کارآمدتر را به صورت محلی می‌دهند، بلکه راه‌حل‌های دیجیتالی را نیز نوید می‌دهند که نوآوری‌های محصول با صرفه‌جویی در هزینه و زمان تسریع را برای بازار تقریباً هر نوع محصولی امکان‌پذیر می‌سازد.

لو راسی، یکی از بنیان‌گذاران، می‌گوید: «آگاهی رو به رشدی در مورد اینکه چگونه زیرساخت‌های طراحی، ساخت و جابجایی اشیاء امروزی نیازهای این زمانه را برآورده نمی‌کند وجود دارد - سفت و سخت، بیهوده، قدیمی است، و همچنین پایدار نیست.» مدیر عامل Fast Radius که مقر آن در شیکاگو است.

جدیدترین کارخانه کوچک این شرکت در جزیره غاز شیکاگو دارای پرینترهای سه بعدی صنعتی از کربن و اچ پی در کنار دستگاه های CNC یکپارچه دیجیتالی به عنوان بخشی از پلت فرم تولید ابری Fast Radius است. این کارخانه قطعات اجزای سازنده را برای شرکت‌ها در صنایع مختلف از جمله وسایل نقلیه الکتریکی، دستگاه‌های پزشکی و بهداشتی و کالاهای مصرفی تولید خواهد کرد. مجمع جهانی اقتصاد Fast Radius را یکی از 3 کارخانه برتر در جهان معرفی کرد که «فناوری‌های انقلاب صنعتی چهارم» یا Industry 4.0 را اجرا می‌کنند.

تولید یکپارچه دیجیتال

شرکت‌های این بخش اغلب تحت چتر تولید دیجیتال بر حسب تقاضا جمع می‌شوند، در حالی که در واقع، طیف وسیعی از رویکردها را برای چاپ سه بعدی، صنعت 3 و مدرن‌سازی زنجیره تامین تولید ارائه می‌کنند.

در یک طرف طیف، شرکت هایی مانند Shapeways و Sculpteo (متعلق به غول شیمیایی BASF) یک پلت فرم آنلاین آسان آپلود و چاپ را ارائه می دهند. این مدل پرینت سه بعدی بر اساس تقاضا بر سهولت استفاده تمرکز دارد. هر کسی می‌تواند فایل‌های قطعات دیجیتال را آپلود کند، برای انتخاب مواد کلیک کند، و قطعات و نمونه‌های اولیه را در چند ساعت یا روز دریافت کند. هدف این تجربه مدرن و مصرف‌کننده، رساندن تولید به توده‌ها با تسهیل چاپ سه‌بعدی همه چیز، از نمونه‌های اولیه محصول تا مدل‌های معماری است.

شرکت‌های دیگر، مانند Materialise که در سال 2014 عمومی شد، پایگاه مشتریان گسترده‌ای برای راه‌حل‌های نرم‌افزاری خود دارند که به شرکت‌ها کمک می‌کند فایل‌های دیجیتالی خود را به صورت سه بعدی چاپ کنند و ناوگان چاپگرهای سه بعدی خود را اجرا کنند. این نرم افزار همچنین توسط سایر خدمات چاپ سه بعدی درخواستی برای پیگیری و چاپ سفارشات مشتریان استفاده می شود. تولید بر اساس تقاضای Materialise در یکی از بزرگترین مراکز چاپ سه بعدی اروپا دارای شش فناوری چاپ سه بعدی است.

Fathom به عنوان یک تولید کننده قراردادی با حجم کم تا متوسط ​​شروع به کار کرد که در اوایل روش های جدید از جمله چاپ سه بعدی را پذیرفت. آنها هنوز هم تولید سنتی را ارائه می دهند، اما در یک فرآیند تولید دیجیتال انتها به انتها ادغام شده است.

رایان مارتین، مدیرعامل فتوم، می‌گوید: «تفاوت‌های بزرگ ما و پلتفرم ما این است که دهه‌ها تجربه و روابط عمیق با مشتری داریم. "ما بر ارائه راه حل منحصر به فرد به مشتریان شرکت های بزرگ برای چالش های تولید آنها تمرکز می کنیم."

Fast Radius ترکیبی از خدمات نرم‌افزار محور، تخصص مهندسی و طبقه‌های کارخانه سخت‌افزار پیشرفته است. آن‌ها یکی از تنها تولیدکنندگان درخواستی هستند که تمام امکانات تولیدی خود را دارند و آن‌ها را اداره می‌کنند، که به آنها امکان می‌دهد راه‌حل‌های نرم‌افزاری خود را یکپارچه کنند و تولید را خودکار کنند.

نرم‌افزار این شرکت می‌تواند بهبودهایی را برای فایل دیجیتال پیشنهاد کند، مشتریان را از طریق گزینه‌های مواد و فناوری راهنمایی کند و شفافیت را در فرآیند تولید فراهم کند. Rassey می‌گوید، اما تولید بر اساس تقاضا تنها یک راه‌حل Fast Radius است. ما کارخانه های کوچک سفارشی را ارائه می دهیم که به طور خاص برای نیازهای منحصر به فرد مشتری ساخته شده اند، نزدیک به جایی که مشتری به قطعات نیاز دارد تا بتواند زنجیره های تامین انعطاف پذیر بسازد. مشتریانی مانند Satair (یکی از زیرمجموعه‌های ایرباس) از انبار مجازی Fast Radius برای ذخیره‌سازی دیجیتال قطعات خود استفاده می‌کنند و در لحظه آماده ساخت هستند، فضای فیزیکی انبار را آزاد می‌کنند و موجودی اضافی را از بین می‌برند. 

تعداد فزاینده تولیدکنندگان دیجیتال بر حسب تقاضا، انتخاب یکی را برای بسیاری از شرکت‌ها به چالشی تبدیل کرده است. Xometry و یک استارت آپ دیگر، Craftcloud، پورتال های آنلاینی را ارائه می دهند که بازارهای این تولیدکنندگان هستند. مشتریان فایل دیجیتال خود را آپلود می کنند و شرکای تولیدی در سراسر جهان برای این پروژه پیشنهاد می دهند. 

Mathias Plica، مدیر عامل Craftcloud می گوید: "اغلب، مشتریان به دنبال سریع ترین راه حل یا اقتصادی ترین راه حل برای پروژه چاپ سه بعدی خود هستند." ما آنها را با شرکای محلی مطابقت می دهیم که در ارائه مواد و کیفیت مورد نیازشان تخصص دارند."

صرف نظر از مدل کسب‌وکار، وجه مشترک همه این شرکت‌ها، استفاده از فناوری تولید هوشمند برای فعال کردن فرآیند تولید بسیار خودکار از مفهوم تا تحقق است. این شامل محاسبات ابری، هوش مصنوعی، اینترنت اشیا، یادگیری ماشین، داده های بزرگ، شبیه سازی دیجیتال و البته چاپ سه بعدی (که به آن تولید افزودنی نیز می گویند) می شود.

بشارتگران تولید افزودنی 

اگرچه Fathom، مستقر در هارتلند، ویس، 90 چاپگر سه بعدی درجه صنعتی برای قطعات پلاستیکی و فلزی و نزدیک به 3 فوت مربع ظرفیت تولید در 450,000 تأسیسات ایالات متحده دارد، اما قدرتمندترین پیشنهاد آن ممکن است کارکنان آن باشد.

مارتین می‌گوید: «شرکت‌ها به ما مراجعه می‌کنند تا نحوه استفاده از تولید افزودنی را درک کنند. در برخی موارد، ما شرکت‌ها را به تولید مواد افزودنی معرفی کردیم که برای ما زمینه رشد بسیار زیادی دارد. یکی از مشتریان خودروی ما هفته گذشته برای تخصص مهندسی ما با ما تماس گرفت تا بفهمیم چگونه می توانند برنامه های کاربردی بیشتری را برای آن فراتر از نمونه سازی توسعه دهند." 

پیام تولیدکنندگان دیجیتال بر اساس تقاضا این است که مشتریان برای بهره مندی از انعطاف پذیری، سرعت و صرفه جویی در هزینه، نیازی به دانستن چیزهای زیادی در مورد چاپ سه بعدی ندارند. آنها همچنین نیازی به سرمایه گذاری روی چاپگرهای سه بعدی با برچسب قیمت شش رقمی یا استخدام مهندسان با تجربه برای تهیه قطعات، نمونه های اولیه و ابزارهایی که سبک تر، قوی تر و ارزان تر از آنهایی هستند که با روش های تولید سنتی ساخته می شوند، ندارند.

شرکت‌های بزرگ ممکن است چاپ سه‌بعدی بر اساس تقاضا را انتخاب کنند، زیرا طیف وسیع‌تری از مواد و فناوری‌ها را نسبت به آنچه که در یک مرکز در محل وجود دارد، ارائه می‌دهد. فتوم یکی از مشتریان خود، تسلا، 3M، گوگل و آمازون است. Shapeways می‌گوید که با شرکت Target و سازنده پروتز Fillauer کار می‌کند و Xometry به مهندسان Bosch، NASA و BMW در میان مشتریان خود می‌بالد.

Fast Radius سرویسی را ارائه می دهد که آن را Additive Launch می نامد تا به مشتریان کمک کند از جدیدترین فناوری های چاپ سه بعدی و ابزارهای طراحی برای تسریع توسعه محصول استفاده کنند.

Rassey می‌گوید: «ما با شرکت‌هایی مانند Rawlings، Steelcase و Aptiv کار کرده‌ایم تا محصولات جدیدی را به بازار بیاوریم که تنها با تولید مواد افزودنی امکان‌پذیر است». به گفته راولینگ، دستکش بیسبال جدید REV1X Rawlings دارای لایه های داخلی پرینت سه بعدی در انگشت شست و صورتی است که به طور قابل توجهی وزن دستکش را بدون از بین بردن محافظت یا دوام کاهش می دهد.

ولوو اخیراً به Materialize روی آورده است تا تولید ابزارها و وسایل ساخت سبک‌تر را برای کارخانه‌های خود ساده‌تر کند. این شرکت می‌گوید در هلیکوپتر Bell Textron، مهندسان به بخش تولید بر اساس تقاضای سازنده چاپگرهای سه‌بعدی Stratasys، به نام Stratasys Direct، روی پرینت سه‌بعدی قطعات دارای گواهی پرواز که وزن را تا ۱۳ درصد کاهش می‌دهند و زمان تولید را تا ۷۵ درصد کاهش می‌دهند، روی آوردند.

فراتر از تخصص در پرینت سه بعدی، یکی دیگر از رشدهایی که باعث افزایش سرعت این تولیدکنندگان درخواستی می شود، پیشرفت در نرم افزارهای تولید افزودنی و خود چاپگرهای سه بعدی است. راسی می‌گوید این و دیگر فناوری‌های تولید هوشمند امروزی بالغ‌تر، قابل اعتمادتر و مقرون به صرفه‌تر هستند. این امکان را برای شرکت هایی مانند Fast Radius و دیگران فراهم می کند تا مدل های تجاری سودآوری را پیرامون این ابزارها ایجاد کنند. 

مارتین می‌گوید: «با پیشرفت صنعت 4.0، ما در آستانه یک فرصت رشد قابل توجه هستیم. چرخه عمر محصول بسیار کوتاه‌تر از پنج سال پیش است و شرکت‌ها به یک شریک تولیدی پیشرفته نیاز دارند که بتواند به سرعت حرکت کند و تمام نیازهای آنها را بدون از دست دادن کیفیت برآورده کند.

اگر تعداد فزاینده ارائه دهندگان خدمات ثابت باشد، به نظر می رسد شرکت های بیشتری با ایده پلتفرم های تولید دیجیتال چابک و مزایای انتقال تولید خود از تولید سنتی به تولید دیجیتال از طریق یک ارائه دهنده خدمات مورد اعتماد قابل اعتماد، بیدار می شوند.