Una contemplazione dell’AM trasformazionale
Immagina di poter stampare metallo a $ 10 / kg. Ciò creerebbe un momento di ” chi ha spostato il mio formaggio ” per l’industria tradizionale della produzione di metalli? Le proposte degli investitori per le tecnologie di stampa su metallo vanno da un mercato accessibile totale da $ 8 miliardi a $ 1T, tuttavia la produzione additiva (AM) ha preso solo un piccolo boccone alla torta dei metalli fino ad oggi arrivando all’1%. Per rivoluzionare davvero, una tecnologia di stampa su metallo deve raggiungere una penetrazione di mercato molto più elevata.
I produttori tradizionali sono preoccupati? Otto anni fa, in una conferenza SpeedNews, un responsabile delle vendite per un importante produttore di metalli ha detto: “il mio capo mi ha mandato per vedere se questa roba di stampa 3D è qualcosa di cui preoccuparsi”. Sorrisi segretamente immaginando il regno delle possibilità. 4 anni fa, dopo aver fatto una presentazione AM in un luogo simile, un responsabile delle vendite di un altro grande produttore di metalli mi si avvicinò allarmato, “Ehi, assomiglia moltissimo a una forgiatura che stiamo attualmente facendo !!”, evocando immagini di un frenetico topo. I primi semi di distruzione furono piantati e la paura di perdere qualcosa stava crescendo.
Non lo capisco!
Per adottare la produzione additiva, devi comprenderla veramente. Non è sottrattivo al contrario e non può essere trattato come un processo isolato. Il business as usual non lo taglierà da nuove considerazioni su attrezzature, materiali, processi di supporto, catena di fornitura, modelli di costo e competenze. Abbiamo detto che era dirompente, giusto? L’AM non è la soluzione per ogni applicazione, ma ignorare i vantaggi dell’AM nella produzione è pericoloso. Se i paraocchi non vengono tolti presto, potresti ritrovarti a cercare disperatamente di recuperare il ritardo … come la società di semiconduttori … come il vecchio produttore di metalli … come la società di costruzioni della vecchia scuola …
Qual è il problema?
Perché metal AM non ha ottenuto una maggiore penetrazione nel mercato? La risposta più semplice è il costo.
Per sostituire i tradizionali metodi di produzione dei metalli “scaldalo e superalo” per la produzione in serie, AM deve ottenere la ricompensa di significativi risparmi sui costi per bilanciare il grande investimento e il rischio tecnico. Ad oggi, le applicazioni a letto di polvere di metallo con il maggior profitto sfruttano la potenza della progettazione per la produzione additiva (DfAM). Le soluzioni di sostituzione parte per parte faticano a competere sulla base dei costi, come evidenziato dal mio collega TBGA ADDvisor® Dr. Tim Simpson qui . Allora, qual è la ricetta per la riduzione dei costi che sbloccherà interruzioni di massa?
La ricetta dell’AM trasformazionale
Torniamo alla nostra dichiarazione originale:
Immagina di poter stampare metallo a $ 10 / kg.
La produttività è una metrica utile per valutare non solo la velocità del processo, ma il valore complessivo della velocità rispetto al costo dell’attrezzatura, come discusso nell’articolo di John E. Barnes sull’economia delle attuali macchine di fusione a letto di polvere multi-laser. Sebbene non sia l’unica considerazione, è un indicatore importante; per essere veramente trasformativi, i costi dei processi AM devono essere competitivi con i processi legacy offrendo qualcosa di più come flessibilità di progettazione a livello di sistema, miglioramenti delle prestazioni, agilità della catena di fornitura, riduzioni dei programmi, ecc. Ciò richiede innovazioni nei materiali, nei processi e nella progettazione; tre variabili correlate che formano il “triangolo AM”. Oggi, la progettazione e l’utilizzo efficiente dei materiali sono uno dei fattori principali nell’equazione dei costi AM, ma tale fattore diminuirà con la riduzione del costo totale.
La Figura 1 è un grafico della produttività per vari processi di “creazione di forme” di produzione di metalli in grado di realizzare parti di piccole e medie dimensioni con una ragionevole fedeltà delle caratteristiche. La freccia verde evidenzia una band chiamata “Transformational AM”. Il nostro team di The Barnes Global Advisors concorda sul fatto che un processo AM di metallo in grado di soddisfare la fascia di produttività di 5-35 $ / kg per la produzione in serie ha il potenziale di interrompere la lavorazione, molte forme di getti e possibilmente forgiati. Ciò potrebbe rilasciare un mercato accessibile totale superiore a $ 100 miliardi.
Figura 1: grafico logaritmico della produttività ($ / kg) per la creazione di forme utilizzando più processi di produzione di metalli, sia tradizionali (nero) che a letto di polvere AM (blu).
L’impatto
L’AM trasformazionale consentirebbe ai sistemi del futuro di mobilità, energia, sanità e altro ancora. I sistemi del futuro saranno diversi da quelli di oggi; il loro aspetto distinto e il loro cambiamento radicale in termini di funzionalità e sostenibilità si baserà sulla nostra capacità di inventare processi efficienti in termini di costi in grado di produrre in serie.
Ma non si tratta solo di domani. La trasformazione del prodotto e del settore sta avvenendo ora. Guarda Joby Aviation e Lilium mentre forgiano il futuro della mobilità aerea urbana e Elon Musk e Tesla per la produzione di massa di veicoli elettrici. Immagina le riduzioni di peso, i miglioramenti delle prestazioni e le opzioni di personalizzazione che una tecnologia AM trasformativa potrebbe creare.
La pandemia ha evidenziato la fragilità di molte filiere industriali. Immagina il ruolo che l’AM trasformazionale potrebbe svolgere nella creazione di fabbriche future agili in grado di cambiare prodotto senza costi e tempi di riattrezzaggio enormi. Immagina come potrebbero apparire quelle fabbriche, come riflette Janne Kyttanen nel suo articolo “Perché la produzione additiva alla fine interromperà la catena di montaggio”.
L’AM trasformazionale giocherà un ruolo chiave nei sistemi del futuro. Ora guardiamo al settore AM per vedere chi fornirà quell’ingrediente chiave e catturerà un pezzo gigante della torta di produzione dei metalli.
