La stampa 3D guida la crescita nella produzione on demand

Nonostante la pandemia, l'inflazione, la carenza di manodopera e chip - e tutto il resto che ostacola le catene di approvvigionamento globali - l'ottimismo su una soluzione di produzione è così forte che ha spinto tre società pubbliche nel 2021: Fathom, Shapeways e Xometry. Un quarto, Fast Radius, debutterà a Wall Street a febbraio. 

Questa nuova generazione di società di produzione digitale on-demand è fortemente investita in software e tecnologie di produzione guidate dal digitale, come la stampa 3D industriale. Non solo promettono una produzione locale di parti più rapida ed efficiente, ma soluzioni digitali che consentono innovazioni di prodotto a risparmio sui costi e un time-to-market accelerato per quasi tutti i tipi di prodotti.

"C'è una crescente consapevolezza di come l'infrastruttura per progettare, realizzare e spostare le cose oggi non soddisfi le esigenze di questo tempo: è rigida, dispendiosa, obsoleta e inoltre non è sostenibile", afferma Lou Rassey, co-fondatore e CEO di Fast Radius con sede a Chicago.

La più recente microfabbrica dell'azienda a Goose Island di Chicago presenta stampanti 3D industriali di Carbon e HP insieme a macchine CNC integrate digitalmente, come parte della piattaforma di produzione cloud di Fast Radius. La microfabbrica produrrà componenti per aziende di tutti i settori, inclusi veicoli elettrici, dispositivi medici e sanitari e beni di consumo. Il World Economic Forum ha nominato Fast Radius una delle nove migliori fabbriche al mondo che implementano le "tecnologie della quarta rivoluzione industriale" o Industria 4.0.

Produzione Integrata Digitale

Le aziende di questo settore sono spesso raggruppate sotto l'ombrello della produzione digitale on-demand, quando in realtà offrono una gamma di approcci alla stampa 3D, all'Industria 4.0 e alla modernizzazione della catena di approvvigionamento manifatturiero.

A un'estremità dello spettro, aziende come Shapeways e Sculpteo (di proprietà del gigante chimico BASF) offrono una piattaforma online facile da caricare e stampare. Questo modello di stampa 3D on-demand si concentra sulla facilità d'uso; chiunque può caricare file di parti digitali, fare clic per scegliere i materiali e ricevere parti e prototipi in poche ore o giorni. Questa esperienza moderna e simile al consumatore mira a portare la produzione alle masse facilitando la stampa 3D di qualsiasi cosa, dai prototipi di prodotti ai modelli architettonici.

Altre società, come Materialise, quotata in borsa nel 2014, hanno un'ampia base di clienti per le loro soluzioni software che aiutano le aziende a stampare in 3D i propri file digitali internamente e a gestire la propria flotta di stampanti 3D. Il software viene utilizzato anche da altri servizi di stampa 3D su richiesta per tracciare e stampare gli ordini dei clienti. La produzione on-demand di Materialise in uno dei più grandi impianti di stampa 3D d'Europa comprende sei tecnologie di stampa 3D.

Fathom ha iniziato come produttore a contratto di volume medio-basso che ha adottato nuovi metodi, inclusa la stampa 3D, fin dall'inizio. Offrono ancora la produzione tradizionale, ma è integrata in un processo di produzione digitale end-to-end.

"La grande differenziazione per noi e la nostra piattaforma è che abbiamo decenni di esperienza e relazioni con i clienti profondamente radicate", afferma Ryan Martin, CEO di Fathom. "Ci concentriamo sul fornire ai clienti delle grandi imprese una soluzione unica per le loro sfide di produzione".

Fast Radius è un connubio di servizi basati su software, esperienza ingegneristica e stabilimenti di hardware all'avanguardia. Sono uno dei pochi produttori on-demand a possedere e gestire tutti i propri impianti di produzione, il che consente loro di integrare le proprie soluzioni software e automatizzare la produzione.

Il software dell'azienda può suggerire miglioramenti a un file digitale, guidare i clienti attraverso i loro materiali e opzioni tecnologiche e fornire trasparenza nel processo di produzione. Ma la produzione su richiesta è solo una delle soluzioni Fast Radius, afferma Rassey. "Offriamo microfabbriche personalizzate costruite appositamente per le esigenze uniche dei clienti, vicino a dove il cliente ha bisogno di parti in modo che possano costruire catene di approvvigionamento flessibili". Clienti come Satair (una sussidiaria di Airbus) utilizzano il Fast Radius Virtual Warehouse per immagazzinare le loro parti in digitale, pronte per la produzione in un attimo, liberando spazio nel magazzino fisico ed eliminando le scorte in eccesso. 

Il numero crescente di produttori digitali on-demand ha reso la selezione di uno una sfida per molte aziende. Xometry e un'altra start-up, Craftcloud, offrono portali online che sono i mercati di questi produttori. I clienti caricano il loro file digitale e i partner di produzione in tutto il mondo fanno offerte per il progetto. 

"Spesso, i clienti cercano la soluzione più veloce o la più economica per il loro progetto di stampa 3D", afferma Mathias Plica, CEO di Craftcloud. "Li abbiniamo a partner locali che hanno l'esperienza per fornire i materiali e la qualità di cui hanno bisogno".

Indipendentemente dal modello di business, ciò che tutte queste aziende hanno in comune è l'applicazione della tecnologia di produzione intelligente per consentire un processo di produzione altamente automatizzato dall'ideazione alla realizzazione. Ciò include il cloud computing, l'IA, l'IoT, l'apprendimento automatico, i big data, la simulazione digitale e, naturalmente, la stampa 3D (chiamata anche produzione additiva).

Evangelisti della produzione additiva 

Sebbene Fathom, con sede a Heartland, Wisconsin, abbia 90 stampanti 3D di livello industriale per parti in plastica e metallo e quasi 450,000 piedi quadrati di capacità produttiva in 12 strutture statunitensi, la sua offerta più potente potrebbe essere il suo personale.

"Le aziende vengono da noi per capire come utilizzare la produzione additiva", afferma Martin. “In alcuni casi abbiamo introdotto le aziende alla produzione additiva, che è un'area di enorme crescita per noi. Uno dei nostri clienti automobilistici ci ha contattato la scorsa settimana per la nostra esperienza ingegneristica per capire come possono sviluppare più applicazioni per esso oltre alla prototipazione". 

Il messaggio dei produttori digitali on-demand è che i clienti non hanno bisogno di sapere molto sulla stampa 3D per beneficiare della flessibilità, della velocità e del risparmio sui costi che può offrire. Né hanno bisogno di investire in stampanti 3D con cartellini del prezzo a sei cifre o assumere ingegneri esperti per ottenere parti, prototipi e strumenti che siano più leggeri, più resistenti e più economici di quelli realizzati con i metodi di produzione tradizionali.

Le grandi imprese possono optare per la stampa 3D on-demand perché offre una gamma più ampia di materiali e tecnologie rispetto a quanto sarebbe pratico avere in una struttura in loco. Fathom conta tra i suoi clienti, Tesla, 3M, Google e Amazon. Shapeways afferma che funziona con Target e il produttore di protesi Fillauer e Xometry vanta ingegneri di Bosch, NASA e BMW tra i suoi clienti.

Fast Radius offre un servizio chiamato Additive Launch per aiutare i clienti a sfruttare le ultime tecnologie di stampa 3D e gli strumenti di progettazione per accelerare lo sviluppo del prodotto.

"Abbiamo collaborato con aziende come Rawlings, Steelcase e Aptiv per portare sul mercato nuovi prodotti che sono possibili solo con la produzione additiva", afferma Rassey. Il nuovo guanto da baseball REV1X Rawlings presenta un'imbottitura interna stampata in 3D nel pollice e nel mignolo che riduce significativamente il peso del guanto senza sacrificare protezione o durata, secondo Rawlings.

Volvo si è recentemente rivolta a Materialise per ottimizzare la produzione di strumenti e attrezzature di produzione più leggeri per le sue fabbriche. Alla Bell Helicopter Textron, gli ingegneri si sono rivolti all'ala di produzione on-demand del produttore di stampanti 3D Stratasys, chiamata Stratasys Direct, per stampare in 3D componenti certificati per il volo che riducono il peso del 13% e i tempi di produzione del 75%, afferma la società.

Oltre all'esperienza nella stampa 3D, un altro fattore trainante per la crescita di questi produttori on-demand sono i progressi nel software di produzione additiva e nelle stesse stampanti 3D. Queste e altre tecnologie di produzione intelligente oggi sono più mature, affidabili e convenienti, afferma Rassey. Ciò consente ad aziende come Fast Radius e altre di stabilire modelli di business redditizi attorno a questi strumenti. 

"Con il decollo di Industry 4.0, siamo sull'orlo di una significativa opportunità di crescita", afferma Martin. "I cicli di vita dei prodotti sono molto più brevi rispetto a cinque anni fa e le aziende hanno bisogno di un partner di produzione avanzato on-demand in grado di muoversi rapidamente e soddisfare tutte le loro esigenze senza sacrificare la qualità".

Se il numero crescente di fornitori di servizi è una prova, sembra che sempre più aziende si stiano rendendo conto dell'idea di piattaforme di produzione digitale agili e dei vantaggi della transizione della loro produzione dalla produzione tradizionale a quella digitale attraverso un fornitore di servizi on-demand affidabile.