Τρισδιάστατη Εκτύπωση: Αλλάζει τα δεδομένα στη Βιομηχανία

Μόλις πριν από λίγα χρό­νια, τα οφέλη από την κατασκευή προσθέτων παρέμεναν θεωρητικά. Συζητούσαμε αν υπήρχε οικονομική ή τεχνολογική ανάγκη ώστε να με­ταβούμε από παραδοσιακές διεργα­σίες μεγάλου όγκου σε προσθετικές διαδικασίες.

Σήμερα, η αποδεδειγμένη εξοικο­νόμηση χρόνου στο σχεδιασμό και την κατασκευή, μαζί με προϊόντα υψηλότερης αποτελεσματικότητας οδηγούν σε έναν ταχέως αυξανόμενο αριθμό περιπτώσεων χρήσης, τοποθετώντας την τρισδιάστα­τη εκτύπωση ως κύρια τεχνολογία κατασκευής. Η παραγωγή προσθέτων έχει βρει το βήμα της και ως ένας ολοένα και πιο σημαντικός πυλώνας στην αναγέννηση της μεταποίησης, το μέλλον της 3D εκτύπωσης είναι λαμπρό.

Πολλές βιομηχανίες -συμπεριλαμβανομένης της υγειονομι­κής περίθαλψης, της αεροδιαστημικής, της άμυνας και των κατασκευών- έχουν βιώσει μετασχηματισμούς σε βασικούς τομείς των δραστηριοτήτων τους που μπορούν να αποδοθούν στην εκτεταμένη ψηφιακή υποδομή, στην ανάπτυξη υλικών, στην ωρίμανση της αλυσίδας εφοδιασμού και στη μεγαλύ­τερη σταθερότητα που προσφέρουν πλέον οι τεχνολογίες προσθετικής κατασκευής.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση παρέχει τη σχεδιαστική ελευ­θερία για πειραματισμούς με πιο αποτελεσματικά και απο­δοτικά σχήματα εξαρτημάτων, με λιγότερα πιθανά σημεία αστοχίας, βελτιώνοντας έτσι την όλη διαχείριση ενός project.

Καθώς οι κύκλοι ανάπτυξης προϊόντων συρρικνώνονται σε κάθε κλάδο, αυτές οι δυνατότητες δίνουν στους κατασκευ­αστές ένα επίπεδο ευελιξίας σχεδιασμού, παραγωγής και εφοδιαστικής αλυσίδας που προηγουμένως δεν ήταν εφικτή.

Διάφορες έρευνες καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η ποι­κιλία των εφαρμογών κατασκευής προσθέτων έχει διαφο­ροποιηθεί δραματικά τα τελευταία χρόνια.

Στην πραγματικότητα, η Έρευνα και η Ανάπτυξη ξεπέρασαν τα πρωτότυπα ως την κορυφαία περίπτωση χρήσης, ενώ η παραγωγή τελικών εξαρτημάτων και εργαλείων εκτινά­χθηκε από 37% το 2019 σε 57% το 2021. Είναι πολλές πλέον οι περιπτώσεις σε παγκόσμια κλίμακα που χρησιμοποιούν την τρισδιάστατη εκτύπωση για εξαρτήματα παραγωγής.

Είναι ενδιαφέρον επίσης το γεγονός ότι αρκετοί CEOs εται­ριών βλέπουν την τρισδιάστατη εκτύπωση, ως «στρατηγική ικανότητα» των εταιρειών τους. Δεδομένης της τάσης της ηγεσίας να εξετάζει τη μεγαλύτερη εικόνα, δημιουργού­νται μεγάλες προσδοκίες για το μέλλον της τρισδιάστατης εκτύπωσης.

Το ερώτημα λοιπόν είναι τι μας επιφυλάσσει το μέλλον της τρισδιάστατης εκτύπωσης. Πώς θα αναδιαμορφώσει βιομη­χανίες, εταιρίες και πτυχές της μεταποίησης; Ας εξετάσου­με λοιπόν μερικές βασικές πτυχές της τεχνολογίας και της αλλαγής που αυτή φέρνει στις παραγωγικές διαδικασίες και κατ’ επέκταση στις ζωές των ανθρώπων.

Επεκτασιμότητα από την ταχεία δημιουργία πρωτοτύπων στην παραγωγή

Η πρόσθετη κατασκευή ωφελεί κάθε βήμα της διαδικασίας ανάπτυξης του προϊόντος, επιτρέποντας εύκολη μετάβαση από ταχεία προτυποποίηση σε πλήρης κλίμακας παραγωγή.

Σε τελική ανάλυση, η δημιουργία πρωτοτύπων χωρίς το βλέμμα στραμμένο στην παραγωγή πλήρους κλίμακας χά­νει έναν βασικό παράγοντα του τι μπορεί να προσφέρει το πρόσθετο: πιο αποτελεσματική διαχείριση του κύκλου ζωής.

Όταν οι όγκοι εξακολουθούν να είναι σχετικά χαμηλοί -εάν μια εταιρια θέλει να εκτυπώσει 100 εξαρτήματα για δοκιμή ή δοκιμή στην περιφερειακή αγορά-, η κατασκευή προσθέτων επιτρέπει σε μια ομάδα να επαναλαμβάνει σχέδια και χαρα­κτηριστικά χωρίς χρέωση. Ακόμη και ο πολλαπλασιασμός αυτού του αριθμού μπορεί να γίνει χωρίς πρόσθετο κόστος ανακατασκευής χρησιμοποιώντας τρισδιάστατη εκτύπωση.

Η προσθετική κατασκευή παραμένει το μέσο παραγωγής χαμηλού έως μεσαίου όγκου όπου το υψηλό κόστος εργαλεί­ων και το υψηλό σταθερό κόστος μπορούν να αποτρέψουν την είσοδο στην αγορά. Με το σωστό επίπεδο σχεδιασμού, μηχανικής και ανάπτυξης υλικού, τα τρισδιάστατα εκτυπω­μένα εξαρτήματα μπορούν να μεταβούν απρόσκοπτα σε εξοπλισμό παραγωγής ταχύτητας, όπως χύτευση με έγχυση.

Η παραγωγή ενός εξαρτήματος κατ’ απαίτηση επιτρέπει στους κατασκευαστές να παράγουν τρισδιάστατα εκτυπω­μένα εξαρτήματα όπως ζητούνται, αντί να έχουν το εξάρτημα αποθηκευμένο σε μια αποθήκη. Η παραγωγή κατ’ απαίτηση οδηγεί σε μετρήσιμες μειώσεις στο κόστος αποθεμάτων και αποθήκευσης. Στην αυτοκινητοβιομηχανία, το απόθεμα ανταλλακτικών μπορεί να μειωθεί κατά 90% με την εκτύ­πωση 3D, σύμφωνα με έκθεση του MIT.

Στη ναυπηγική βιομηχανία, η μετάβαση της παραγωγής ορισμένων εξαρτημάτων από τις παραδοσιακές μεθόδους σε πρόσθετα έχει αποδειχθεί ότι προσφέρει ελκυστικές αποδόσεις. Για ένα μεταλλικό εξάρτημα που είχε κατά μέσο όρο κύκλο εργασιών 12 εβδομάδων και μέσο κόστος 20.000$ χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους, η χρήση τρισδιά­στατης εκτύπωσης για την παραγωγή του ίδιου εξαρτήματος μείωσε τον χρόνο παραγωγής σε λιγότερο από 72 ώρες με κόστος 1.250$, σύμφωνα με έρευνα από το Gdynia Maritime University στην Πολωνία.

Κάνοντας την Εφοδιαστική Αλυσίδα πιο ανθεκτική μέσω ψηφιοποίησης

Αν η πανδημία μας έχει διδάξει κάτι, είναι ότι οι παγκόσμιες αλυσίδες εφοδιασμού μπορεί να είναι απρόβλεπτες. Ιστο­ρικά, η διαχείριση της εφοδιαστικής αλυσίδας έχει επικε­ντρωθεί στο κόστος και την αποτελεσματικότητα σε βάρος της ανθεκτικότητας. Άλλωστε, πολλές αλυσίδες εφοδιασμού απέτυχαν όταν αντιμετώπισαν μια διαταραχή τόσο μεγάλη όσο η πανδημία. Ο αντίκτυπος της εφοδιαστικής αλυσίδας του COVID-19 έγινε αισθητός σε κάθε κλάδο, αλλά ειδικά στην υγειονομική περίθαλψη και τις ιατρικές συσκευές. Όταν η έλλειψη ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού και εξαρ­τημάτων αναπνευστήρα παρέσυρε την αλυσίδα εφοδιασμού της υγειονομικής περίθαλψης, η κατασκευή προσθέτων ήταν ένα μεγάλο μέρος της λύσης. Η τρισδιάστατη εκτύπωση οδήγησε σε καινοτομίες σε εξαρτήματα αναπνευστήρα που βοήθησαν να σωθούν ζωές. Πλέον, η οικοδόμηση ανθεκτι­κότητας της εφοδιαστικής αλυσίδας είναι βασικός στόχος σε όλους τους κλάδους.

Έτσι, η τρισδιάστατη εκτύπωση αποτελεί κορυφαίο παράγοντα στον ψηφιακό μετασχηματισμό. Είναι μια από τις πλέον disruptive ψηφιακές τεχνολογίες, επειδή δεν απαιτεί επιπλέον πόρους όταν μεταφέρουμε την παραγωγή σε διαφορετικές τοποθεσίες και εκτυπωτές. Αποτελεί μια ριζική απόκλιση από τις μεθόδους έντασης εργασίας που χρησιμοποίησε η μεταποιητική βιομηχανία τα τελευταία 150 χρόνια, όπου απαιτούνταν συγκέντρωση υψηλού όγκου σε ένα μόνο εργοστάσιο για να επιτευχθούν οι στόχοι κόστους, ειδικά στις ιδιαίτερα ευαίσθητες τιμές αγορές των προϊόντων.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση είναι το πρώτο βήμα στο ταξίδι του ψηφιακού μετασχηματισμού. Αντί να αποθηκεύουμε εξαρτήματα που μπορεί να καταστούν απαρχαιωμένα, η κα­τασκευή προσθέτων συμπυκνώνει τους σωρούς των κουτιών που καταναλώνουν φυσικό χώρο σε ψηφιακά αρχεία που μπο­ρούν να αποθηκευτούν στο Cloud εύκολά προσβάσιμα, όταν χρειάζεται. Επίσης, η δυνατότητα διανομής της παραγωγής, αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι εταιρείες ενσωματώνουν τη διαδικασία της τρισδιάστατης εκτύπωσης στις στρατηγι­κές προϊόντων τους. Είναι δυνατό να μεταφέρουν τον φόρτο εργασίας παραγωγής στις πιο ιδανικές γεωγραφικές αγορές με ταχύτητα και ευελιξία, με αποτέλεσμα σημαντικά χαμη­λότερο κόστος παραγωγής. Με την τρισδιάστατη εκτύπωση, οι κατασκευαστές μπορούν να συνδέσουν καλύτερα τη φυσική αλυσίδα εφοδιασμού με ψηφιακό τρόπο ώστε να διαχειρίζονται τα προϊόντα πιο αποτελεσματικά από την ιδέα μέχρι το τέλος της ζωής τους. Η παραγωγή μπορεί να διανεμηθεί σε οποιαδήποτε τοποθεσία που διαθέτει ψηφι­ακά συστήματα παραγωγής απλά κάνοντας download ένα αρχείο. Αυτή η αποκέντρωση αυξάνει τη διαφάνεια και τη συνεργασία.

Εάν μια παγκόσμια κρίση, όπως μια πανδημία, προκαλέσει αδιέξοδο στην αλυσίδα εφοδιασμού, η παραγωγή προσθέ­των θα είναι ολοένα και περισσότερο σε θέση να αντιδρά, επιτρέποντας στις εταιρείες να προχωρούν απρόσκοπτα στο έργο τους. Αναμένεται ότι οι εκτυπωτές θα αναπτύσσονται πιο συχνά σε μη παραδοσιακές τοποθεσίες, όπως κέντρα σέρβις και υποστήριξης, κέντρα διανομής, κλπ., ως το «Τε­λευταίο Μίλι» της διανομής προϊόντων.

Μεγαλύτερη ευελιξία και προσαρμοσμένα σχέδια

Μια κυρίαρχη τάση των καταναλωτών που μεταμορφώνει πολλούς κλάδους είναι η επιθυμία για εξατομικευμένα προ­ϊόντα. Αντί να αγοράσουν ένα προϊόν που κατασκευάστηκε μέσω μαζικής παραγωγής, οι πελάτες επιθυμούν πιο συ­χνά ένα προϊόν που έχει δημιουργηθεί ειδικά για αυτούς, ικανοποιώντας τα προσωπικά τους γούστα και προτιμήσεις.

Το μέλλον της ψηφιακής τεχνολογίας έχει να κάνει με τα υλικά

Tο μέλλον της προσθετικής κατασκευής βρίσκεται στα υλικά. Οι διαφορετικές ανάγκες των βιομηχανιών απαιτούν όλες προσαρμοσμένες λύσεις στα προβλήματά τους. Η ενσωμά­τωση νέων τεχνικών υλικών θα δημιουργήσει μια νέα γενιά εφαρμογών, συμπεριλαμβανομένων των βιομηχανιών που υπόκεινται σε αυστηρές ρυθμίσεις.

Δημιουργώντας ένα βιώσιμο μέλλον

Τέλος, δύο από τις βασικές αρχές για την παραγωγή προσθέ­των είναι η βιωσιμότητα και η διατήρηση. Ένα από τα εγγενή οφέλη είναι ότι το σκραπ μειώνεται, αν δεν εξαλείφεται εντε­λώς. Εκτός από τη μείωση των απορριμμάτων, η τρισδιάστατη εκτύπωση εξοικονομεί επίσης ενέργεια. Μειώνει, επίσης, την ποσότητα άνθρακα που κυκλοφορεί στην ατμόσφαιρα λόγω της αποκεντρωμένης παραγωγής και της μειωμένης ανάγκης για μεταφορά προϊόντων και υλικών. Επομένως, ο ψηφιακός μετασχηματισμός των εταιριών μέσω προσθετικής κατασκευής ήδη οδηγεί σε ένα βιώσιμο μέλλον.

Είναι μια κομβική στιγμή για τη μεταποιητική βιομηχανία. Βρισκόμαστε σε ένα σημείο όπου οι ιδέες, τα σχέδια και τα προϊόντα μας μπορούν να παράγονται και να διανέμονται ψηφιακά και να μετατρέπουμε τα αρχεία αυτά σε φυσικά προϊόντα χρησιμοποιώντας την προσθετική κατασκευή. Ως η πρώτη πραγματικά ψηφιακή τεχνολογία παραγωγής, η κατασκευή προσθέτων επιδεικνύει τη μεταμορφωτική της φύση και έχει ήδη αναδιαμορφώσει τις επιχειρήσεις και τις βιομηχανίες με αξιοσημείωτη απόδοση.

Παναγιώτης Βελισσαρίου

Γενικός Διευθυντής της YLEM AE

YLEM SA

Θεσσαλονίκης 129, Μοσχάτο, 18346, Αττική

Τ: 2106577700

E: info@ylem.gr, S: www.ylem.gr