Un’equazione semplice: la produzione additiva sicura e certificata equivale a una maggiore produzione
Evitare tempi di inattività non pianificati è l’obiettivo di ogni produttore. L’impatto anche di una sola linea inattiva può essere significativo, specialmente in settori come quello automobilistico in cui il costo medio dei tempi di fermo per una singola linea è generalmente considerato superiore a 17.500 GBP al minuto! Tuttavia, sia a causa di una rottura o di un malfunzionamento degli utensili o di una parte, è un fatto della vita che i guasti possono e si verificano. Fortunatamente, con la produzione additiva (AM) / stampa 3D, ci sono modi per ridurre al minimo questo tempo di inattività, soprattutto, ma non solo, quando il colpevole è l’attrezzatura.
Con AM, i produttori possono realizzare strumenti di stampa 3D in modo rapido ed economico su richiesta internamente o nelle vicinanze. Un inventario di uno è anche possibile, rendendo lo switch ancora più veloce. Ciò garantisce che la linea sia inattiva per il tempo minimo assoluto e che gli strumenti di sostituzione siano sempre a portata di mano, cosa semplicemente impossibile con le tecnologie di produzione tradizionali. Infatti, i produttori di articoli diversi dalla birra al trasporto stanno già utilizzando AM per le loro attrezzature di produzione e catena di montaggio e questo uso è pronto a diffondersi ulteriormente.
Portare downtime a un arresto
AM può anche aiutare a superare altri mal di testa delle linee di produzione come i pezzi di ricambio mancanti, che sono un’altra delle principali cause di linee non produttive. A differenza degli utensili, i produttori di macchinari possiedono i progetti di queste parti e possono offrirli ai loro clienti aziendali come risorse digitali che possono essere costantemente prodotte su richiesta e in quantità limitata vicino alla loro linea di produzione.
Alcuni produttori di hardware potrebbero andare anche oltre. In alcuni casi, AM può produrre un pezzo di ricambio ma non è robusto come un pezzo fabbricato in modo tradizionale. In questo caso, il produttore dell’apparecchiatura può offrire un pezzo di ricambio di emergenza stampato in 3D per mantenere la linea in corso fino all’arrivo del pezzo normale. In questo modo, due brevi interventi di sostituzione delle parti possono evitare settimane di inattività. La chiave è ripristinare rapidamente la linea senza compromettere la qualità. Ciò si riduce a strumenti e parti coerenti e ripetibili (nel tempo e attraverso le linee di produzione).
Per fortuna, ci sono soluzioni SaaS (Software-as-a-Service) in grado di proteggere tali articoli da alterazioni, produzioni sulla stampante sbagliata o accesso da parte di soggetti non autorizzati. Ciò garantisce una produzione corretta, ripetibile e coerente dell’utensile o della parte, che è un ingrediente necessario per l’obiettivo condiviso dei responsabili di produzione di tutto il mondo: una linea funzionale che è sempre (o quasi sempre) in esecuzione!
Part-ner in Production – Certification and AM
Oltre alla sua capacità di ridurre al minimo i tempi di fermo, un vantaggio fondamentale di AM è la sua intrinseca flessibilità che consente la produzione di parti e prodotti diversi, a volte sullo stesso piano di stampa. Tuttavia, questa flessibilità crea una sfida quando si tratta di certificazione – qualcosa che è un must in molti settori industriali.
Con la produzione convenzionale, la pratica normale è certificare la linea di produzione del particolare pezzo o prodotto realizzato su di esso. La linea viene quindi utilizzata solo per la produzione certificata di questa parte specifica. Nella maggior parte delle tecniche di produzione, si tratta di una certificazione una tantum che può durare fino a un anno e consente alla linea di produrre la parte certificata durante quel periodo. Per completare la certificazione della parte, anche il materiale di cui è fatta la parte è generalmente certificato come prerequisito. Nella produzione convenzionale, la certificazione del materiale e il processo di produzione possono essere sufficienti per certificare il prodotto. In casi di certificazione più esigenti, anche il flusso di lavoro e altri componenti (incluse, potenzialmente, le persone che gestiscono il flusso di lavoro) devono essere certificati.
Questo tipo di certificazione è sufficiente per due motivi principali: in primo luogo, il materiale che entra nel processo corrisponde in modo univoco alle proprietà del materiale dell’articolo finale. Vale a dire che, o è lo stesso materiale (come nel CNC) o è un materiale con proprietà prevedibili (come nello stampaggio a iniezione o nella fusione). In secondo luogo, le linee di produzione in serie producono in genere la stessa parte continuamente senza interruzioni. Una volta certificata la linea, non è possibile modificare nulla (e in genere non si desidera). E, se la linea viene cambiata in una parte diversa, viene ricertificata quando si ritorna alla parte specifica.
Cambiare il gioco
Niente di tutto ciò vale per AM, in cui le impostazioni della macchina possono e cambiano da un letto all’altro. Inoltre, spesso le parti prodotte cambiano costantemente. Non ha senso passare attraverso un processo di certificazione per ogni letto, né ha senso (tranne che nella fabbricazione in serie come gli stampi per allineare i denti) limitare una macchina a una parte – questo priva AM di un grande vantaggio (nessun costo di commutazione e una dimensione minima del lotto di uno) e aumenta il costo di detto collettore di parti. Inoltre, modificando le impostazioni della macchina – e persino la pre-elaborazione dell’articolo – è possibile modificare le caratteristiche del materiale della parte effettiva prodotta. Ciò significa che la certificazione per AM deve essere ripensata tenendo conto delle caratteristiche specifiche della tecnologia.
Fortunatamente, è possibile certificare un protocollo AM per una parte particolare e con il giusto tipo di soluzione SaaS è possibile applicare questo protocollo attraverso il flusso di lavoro ogni volta che viene prodotta la parte. Questo ti darà il monitoraggio (essenzialmente una pista di controllo) che ti permetterà di dimostrare che la parte è stata prodotta secondo il protocollo certificato con la materia prima certificata per produrre una parte certificata prodotta da AM. In effetti, per quelle aziende che producono più di un tipo di parte utilizzando le tecnologie AM, è necessario investigare su tali soluzioni software al fine di monitorare facilmente la produzione complessa e assicurarsi che la certificazione sia rispettata.
Automotive nel settore manifatturiero additivo
Un ottimo esempio di tutto ciò che è stato menzionato finora è l’industria automobilistica, che è ampiamente considerata una pioniera nell’adozione di AM. Nel 2018, la BMW produceva già oltre 200.000 parti di auto stampate in 3D all’anno (un balzo del 40% rispetto all’anno precedente). Negli strumenti, AM è ancora più diffusa. Ad esempio, le stampe 3D Michelin (in metallo) ogni anno oltre un milione di utensili per la scanalatura da utilizzare nella sua linea di produzione di pneumatici. L’adozione da parte dell’industria di AM non è sorprendente, poiché la tecnologia offre la soluzione alle maggiori sfide degli OEM: riduzione dei tempi di fermo della linea di produzione, aumento delle possibilità di personalizzazione e, soprattutto, riduzione dei costi.
Di conseguenza, il mercato automobilistico della stampa 3D è attualmente stimato a 1,4 miliardi di dollari e si prevede che raggiungerà i 9 miliardi di dollari entro il 2025. Una parte significativa di questo mercato è attribuibile agli strumenti: maschere, calibri e dispositivi che sono così importanti per mantenendo in movimento le linee di produzione e assemblaggio sempre più complesse del settore.
Il costo degli utensili per i soli OEM (vale a dire esclusi gli utensili utilizzati dai loro fornitori) è stimato a $ 550 per auto. Alcuni di questi strumenti sono già prodotti in modo aggiuntivo, ma ce ne sarà molto altro ancora. La possibilità di stampare maschere e dispositivi 3D in loco (o localmente) e su richiesta può ridurre considerevolmente i costi degli utensili e ridurre i tempi di consegna, spesso da giorni o addirittura settimane o ore.
Oltre a ridurre al minimo i tempi di fermo della linea di produzione in questo modo, AM consente anche ai produttori di rispondere rapidamente ai guasti delle parti riprogettando o ristampando la parte, come richiesto. Ciò offre la flessibilità di accettare e rispondere rapidamente a qualsiasi modifica necessaria alla linea di produzione o di assemblaggio. Ad esempio, è stato riferito che la collaborazione di Ford con Trinckle ha ridotto il tempo necessario per progettare una nuova maschera da 4-6 ore a soli 10 minuti. Questo, insieme alla stampa 3D in loco, significa che in caso di guasto o riprogettazione, Ford può mettere in funzione le sue linee di produzione nel giro di pochi minuti, anziché ore o addirittura giorni.
Protezione delle risorse digitali e ripetibilità
La ripetibilità è un segno distintivo delle linee di produzione e assemblaggio, in particolare nel settore automobilistico. Oltre alle super car che invitano all’invidia e altamente personalizzate come la Bugatti Chiron , la maggior parte delle auto sono prodotte in serie. Ciò significa che ogni auto di una particolare marca e modello deve essere identica, e così deve essere anche l’attrezzatura che ne consente la produzione. Pertanto, è essenziale che siano realizzati in modo coerente e ripetibile.
Tuttavia, come abbiamo detto, mentre la ripetibilità sembra un gioco da ragazzi, è una sfida per AM, in cui le parti sono prodotte in piccoli lotti (o anche in lotti di uno), potenzialmente in fabbriche diverse o persino in paesi diversi. Ciò rende difficile garantire che i pezzi vengano sempre prodotti con le stesse specifiche. Qualsiasi variazione nelle impostazioni della stampante 3D o in altre parti del flusso di lavoro può comportare una parte difettosa o un’attrezzatura debole che interrompe e arresta la catena di montaggio. Con un inventario digitale di parti, maschere o dispositivi prodotti da AM, la ripetibilità è quindi la chiave: se un file viene stampato una o mille volte, in una posizione o dozzine. Ciò si basa sulla protezione dei progetti AM e sulla garanzia che parti o strumenti siano prodotti esattamente allo stesso modo con esattamente le stesse impostazioni indipendentemente da dove o quando il digitale si trasforma in fisico.
Non vi è dubbio che l’aspetto di AM e di flessibilità che migliora l’efficienza continuerà ad essere attraente per i produttori. AM si preannuncia una tecnologia di produzione importante, a condizione che siano in atto soluzioni software pertinenti per supportarla. Non sostituirà le tradizionali tecnologie di produzione, ma sicuramente sta prendendo il suo giusto posto accanto a loro in questo mercato da 12 trilioni di dollari.
