Intervista: Cosa sta realmente guidando la crescita di AM

Il Dr. Jörg Bromberger, direttore della strategia e delle operazioni di McKinsey, rivela le opportunità e le sfide dell'AM.

L'ascesa della produzione additiva non può essere ricondotta a un singolo evento. Jörg Bromberger, direttore della strategia e delle operazioni di McKinsey, ha visto ogni moderna ondata di interesse trasformare questa tecnologia in un mercato multimiliardario pronto a crescere ulteriormente. I costi elevati associati alla conversione delle leghe metalliche in una forma di polvere adatta alla stampa 3D sono un fattore significativo che incide sulle spese complessive delle macchine AM.

Secondo il dottor Bromberger, esperto di produzione e catene di fornitura, la prima ondata è arrivata nel 2014 da applicazioni di nicchia che hanno raggiunto la consapevolezza del mainstream. come i teschi stampati in 3D per i pazienti dei neurochirurghi. Queste storie uniche hanno suscitato l'interesse di diversi settori. La seconda ondata è arrivata un anno dopo, quando i governi hanno iniziato ad abbracciare pienamente la produzione additiva come parte fondamentale della loro strategia di sviluppo.

L'ondata in cui ci troviamo è iniziata diversi anni fa, quando la produzione additiva è esplosa con un'aggressiva costruzione di business in tutti i settori, dai materiali alle tecnologie ai nuovi modelli di business. Le sfide e i costi dell'utilizzo delle leghe metalliche nelle macchine industriali per la produzione additiva sono significativi, e sottolineano le implicazioni finanziarie e il divario di competenze nella forza lavoro necessaria per un'implementazione efficace.

Abbiamo intervistato il Dr. Bromberger per capire che cosa sta alimentando la crescita della produzione additiva, il miglioramento della sostenibilità e le prospettive del settore.

Il mercato della produzione additiva non è omogeneo e la crescita è duplice.

I nuovi operatori contribuiscono maggiormente alla crescita, con un tasso di crescita annuale composto (CAGR) di circa 25%. Queste aziende stanno portando a importanti miglioramenti delle prestazioni delle tecnologie AM, come la stampa senza supporto per le parti sporgenti.

Gli operatori consolidati stanno crescendo più lentamente, con un CAGR di circa 10%. Questi operatori storici hanno fornito la prima generazione di macchine e hanno già saturato il mercato con le loro macchine per i casi d'uso esistenti.

Anche se ci sono delle sfide, come il divario di conoscenze dei dipendenti nella progettazione e i lunghi cicli di sviluppo degli OEM, la produzione additiva è in fase di sviluppo ad alta velocità. Per fare un paragone, basti pensare alla robotica. I concetti moderni di robotica esistevano già 70 anni fa, ma solo ora il mercato ha raggiunto una crescita esponenziale.

Cosa dicono gli esperti sulla produzione additiva? Scoprite gli approfondimenti sull'AM nelle interviste con Honeywell Aerospace, Siemens Energia, e Deutsche Bahn.

In che modo le industrie beneficeranno della produzione additiva?

Quattro dimensioni principali determinano il valore della produzione additiva per diversi casi d'uso nei vari settori:

Prestazioni: Pezzi di alto valore con prestazioni superiori. Ad esempio, le staffe ottimizzate per la topologia nell'industria aerospaziale riducono il peso e i costi.

Personalizzazione: Pezzi personalizzati in massa che possono essere prodotti senza stampi di produzione individuali nella stampante (ad esempio, impianti nel settore medico o scarpe personalizzate per i consumatori).

Time to market: Cicli di produzione e sviluppo più rapidi grazie alla prototipazione rapida (ad esempio, motori automobilistici)

Obsolescenza: Riduzione delle scorte di pezzi di ricambio e della produzione di pezzi fuori produzione in settori ad alta intensità di risorse come quello ferroviario e aerospaziale.

Negli ultimi due anni, un numero sempre maggiore di aziende si è trovato ad affrontare le sfide di resilienza della catena di approvvigionamento. La produzione additiva ha il potenziale per superare queste sfide?

La produzione decentralizzata è il sogno: inviare i file di costruzione in modo sicuro in tutto il mondo e stampare i pezzi su richiesta e in loco.

La realtà è più impegnativa. Un problema è che la portata relativamente ridotta dei pezzi e la necessità di affidabilità della qualità della macchina rendono difficile la creazione di centri di produzione efficienti dal punto di vista dei costi. Si teme inoltre il furto di proprietà intellettuale, poiché la produzione additiva sposta l'attenzione delle competenze dal know-how di produzione a quello di progettazione, aumentando il rischio di furto di file 3D.

Prevedo un aumento degli hub di produzione regionali o delle microfabbriche. Queste saranno costruite vicino al punto di utilizzo, come ad esempio in un aeroporto, a beneficio dell'industria aerospaziale.

La sostenibilità è un punto di attenzione importante per le organizzazioni. In che modo la produzione additiva può aiutare?

Il modo principale in cui la produzione additiva può aiutare le aziende a raggiungere gli obiettivi di sostenibilità è attraverso i componenti fabbricati. L'industria aerospaziale, ad esempio, può creare pezzi più leggeri che riducono il consumo di carburante.

Indipendentemente dal settore, il processo di fabbricazione additiva ha un impatto limitato ma positivo sulla sostenibilità. Una grande quantità di materiale non utilizzato durante la produzione può essere riciclata per essere utilizzata in produzioni future, limitando gli sprechi.

Quindi, cosa devono cercare le aziende quando scelgono il giusto fornitore di produzione additiva?

La conoscenza è essenziale. Un fornitore deve essere il vostro partner lungo tutta la catena di esplorazione e istruirvi sui vantaggi della produzione additiva. Ciò significa assistenza nell'identificazione dei pezzi, nell'avvio di casi d'uso non critici per motivi didattici e nella messa in produzione di pezzi non critici e critici.

La qualità è fondamentale. Un processo di stampa affidabile e ripetibile richiede molti parametri che devono essere ottimizzati per la produzione in serie di un singolo pezzo. I fornitori abituali raramente offrono una qualità di livello industriale, cercando invece di massimizzare l'utilizzo dei lavori di costruzione mix-and-match. I fornitori devono comprendere questo compromesso e fornire la soluzione giusta per i requisiti dei pezzi corretti.

Inoltre, la puntualità delle consegne è fondamentale, soprattutto per il segmento dei ricambi e per i casi d'uso urgenti.

Naturalmente, il costo è in primo piano. Prezzi interessanti sono essenziali per sfidare le soluzioni prodotte in modo tradizionale. Tuttavia, i progetti devono essere migliorati per la produzione additiva in collaborazione con i fornitori per raggiungere gli obiettivi di costo. Le aziende devono concentrarsi sullo sviluppo di prodotti specificamente progettati per la produzione additiva per trovare casi d'uso veramente validi. La semplice stampa di parti prodotte in modo convenzionale è solo una soluzione a breve termine.

Quali sono le tendenze all'orizzonte per il settore dei dispositivi medici nella produzione additiva?

Ho diverse previsioni.

In primo luogo, il settore passerà dall'acquisto di macchine con spese di capitale alla produzione contrattuale. Ciò consentirà agli OEM di integrare i nuovi operatori tecnologici nelle loro catene di fornitura e di utilizzare le tecnologie giuste per i casi d'uso giusti. Questo passaggio può rendere la tecnologia più conveniente, riducendo l'investimento iniziale e distribuendo i costi nel tempo.

Inoltre, la crescita futura sarà guidata in egual misura da metallo ad alte prestazioni e parti in polimero meno costose. Le parti in metallo ridurranno significativamente i costi di produzione e i tempi di consegna, offrendo un vantaggio competitivo nel mercato dei metalli di alta gamma.

Infine, i consorzi e le partnership consentiranno di creare nuove opportunità per la catena di fornitura e di soddisfare la necessità di un'integrazione end-to-end per industrializzare completamente la produzione additiva. Tuttavia, i costi elevati associati all'acquisto e alla manutenzione di queste macchine, compresi i materiali costosi e i contratti di assistenza continua, restano una sfida.

Adozione e applicazioni del settore

L'adozione della produzione additiva (AM) è in aumento in diversi settori, tra cui quello aerospaziale, automobilistico, sanitario ed edile. Le aziende sfruttano la AM per produrre geometrie complesse, ridurre gli sprechi di materiale e aumentare l'efficienza. Ad esempio, le aziende del settore aerospaziale utilizzano l'AM per produrre componenti leggeri, come le pale delle turbine, che possono portare a significativi risparmi sui costi e a migliori prestazioni. L'AM crea impianti, protesi e modelli anatomici su misura nel settore della medicina. dispositivi medici settore, migliorando i risultati dei pazienti e riducendo i tempi di recupero.

Anche le imprese edili stanno adottando l'AM per produrre componenti edilizi, come pareti e tetti, che possono essere assemblati in loco. Questo approccio può ridurre i costi di manodopera, aumentare l'efficienza e minimizzare gli sprechi. Inoltre, l'AM viene utilizzata per produrre prodotti di consumo, come custodie personalizzate per telefoni e gioielliche possono essere realizzati rapidamente e a costi inferiori rispetto ai metodi tradizionali.

Superare gli ostacoli tecnologici

Nonostante la crescente adozione dell'AM, permangono diversi ostacoli tecnologici. Uno dei principali è la bassa velocità delle macchine AM, che può limitarne l'uso in applicazioni di produzione ad alto volume. Un'altra sfida è la limitata integrazione delle macchine AM con i sistemi di produzione tradizionali, che rende difficile l'integrazione dell'AM nei flussi di lavoro di produzione esistenti.

Per superare queste sfide, i produttori stanno investendo in ricerca e sviluppo per migliorare la velocità e l'efficienza delle macchine AM. Stanno anche sviluppando nuove soluzioni software e hardware che integrano l'AM con i sistemi di produzione tradizionali. Inoltre, i produttori stanno esplorando nuovi materiali e processi per migliorare le prestazioni e l'efficienza economica dell'AM.

Le opinioni degli esperti sulla crescita di AM

Gli esperti del settore prevedono che la tecnologia AM continuerà a crescere rapidamente nei prossimi anni, spinta dalla crescente domanda di prodotti personalizzati, dal miglioramento dell'efficienza e dalla riduzione dei costi. Secondo un rapporto di McKinsey, il mercato dell'AM dovrebbe crescere da $5,2 miliardi nel 2020 a $180-490 miliardi entro il 2025.

Gli esperti prevedono inoltre che l'AM avrà un impatto significativo sulla produzione tradizionale, consentendo alle aziende di produrre geometrie complesse, ridurre gli sprechi di materiale e aumentare l'efficienza. Tuttavia, essi osservano anche che l'AM non sostituisce la produzione tradizionale, ma è piuttosto una tecnologia complementare che può essere utilizzata per migliorare i processi produttivi esistenti.

Prospettive future per l'AM

Le prospettive future della AM sono promettenti, con una crescente adozione in vari settori e applicazioni. Con il continuo miglioramento della tecnologia, possiamo aspettarci un'adozione più diffusa della AM in applicazioni di produzione ad alto volume, come quelle aerospaziali e automobilistiche.

Inoltre, possiamo aspettarci una maggiore innovazione nello sviluppo di nuovi materiali e processi in grado di migliorare le prestazioni e l'efficacia dei costi dell'AM. Anche l'integrazione della AM con i sistemi di produzione tradizionali diventerà sempre più diffusa, consentendo alle aziende di sfruttare i vantaggi della AM pur continuando a utilizzare i metodi di produzione tradizionali.

Complessivamente, il futuro della tecnologia AM è roseo: nei prossimi anni si prevede un aumento dell'adozione, dell'innovazione e della crescita.