Индустрия 4.0 и распределенное производство движут устойчивое производство

Производители внедряют технологии вроде 3D-печати для переноса части производства локально, использования более устойчивых материалов и снижения отходов.

Текущая пандемия продемонстрировала множество новых и существующих проблем в мировой цепи поставок: от заводов, вынужденных закрыться из-за локдаунов, необходимости переоборудовать многие производственные линии, до мировых сбоев в авиаперевозках и морском судоходстве.

Хотя большинство заводов возобновили нормальную работу во многих странах, особенно в Азии, изменения в распределении, необходимые для доставки средств защиты, оставили пустые контейнеры в необычных местах. Сбор этих контейнеров стоит дорого, и теперь производители сталкиваются с дополнительными транспортными расходами и задержками в отправке продукции клиентам и распределительным центрам.

Производители с радостью переносили производство за границу, но теперь хотят вернуть его домой

В 2010 году покойный Энди Гроув, бывший CEO Intel, писал в Businessweek: «Американские компании обнаружили, что могут производить и даже проектировать дешевле за границей. Когда они так делали, маржи улучшались. Менеджмент был доволен, и акционеры тоже. Рост продолжался, еще более прибыльно. Но машина по созданию рабочих мест начала заикаться».

Азиатские производители быстро учились и начали свою промышленность в ключевых компонентах: ЖК-дисплеях, литье под давлением (результат масштабных инвестиций в игрушечное производство в Китае), литий-ионных батареях, беспроводных картах, контроллерах, гибких схемах и др. Американские фирмы только слишком охотно подчинялись, думая, что у них остались высокий дизайн и инженерия инновационных продуктов.

Теперь, когда многие заводы в суматохе пытаются получить нужные компоненты, многие OEM сейчас ищут инновационные технологии для приближения производства к своим рынкам.

Технологии вроде 3D-печати и лазерной резки позволяют локальное производство ограниченных серий по ценам, конкурирующим с литьем под давлением и водорезной обработкой.

За последнее десятилетие 3D-печать эволюционировала от экспериментальной технологии, используемой только для очень ограниченного производства, к технологии для производства больших объемов специализированных деталей для нескольких отраслей.

Крупные корпорации, особенно в потребительской электронике, годами аутсорсили некоторые задачи разработки новых продуктов, особенно прототипирование и упаковку. Теперь мелкие компании, изначально неохотно привлекавшие посторонних к сотрудничеству в новых продуктах, просят делать такие вещи, как разработка кода для 3D-печати, валидация продукта и полевые испытания новых продуктов внешними поставщиками.

«С ранних локдаунов произошел сдвиг в работе, которую мы делаем для нескольких клиентов, особенно средних и крупных компаний. Теперь, когда рекомендуется избегать поездок и выхода на обычное рабочее место, телеработающие сотрудники и команды разработки из-за границы просят нас разрабатывать дизайны и прототипы, координировать изменения и улучшения, которые мы оба делаем, и 3D-печатать итерации для их физического тестирования», — говорит Давид Тена, владелец FabCafe в Барселоне. «Например, для чикагской компании мы проектируем корпус электронного устройства, координируем с их командой электронной разработки, делимся изменениями и улучшениями, которые делаем оба, и 3D-печатаем итерации для их физического тестирования».

Новые материалы позволяют более устойчивое производство и снижение отходов

3D-печать для промышленности позволяет производить многие геометрические структуры и упрощает процесс проектирования продукта. Она также относительно экологична. В низко- и среднеобъемном производстве она также может сократить сроки и общие затраты производства.

В 3D-печати, в отличие от традиционного производства, стоимость единицы не зависит от объема. 3D-печать также позволяет производить те же детали с точно такими же спецификациями в любой точке мира, тем самым экономя дополнительные транспортные расходы и делая производство более устойчивым. Кроме того, по мере удешевления и ускорения промышленных 3D-принтеров, потребность в хранении и больших запасах становится менее критичной, так как детали можно производить по запросу.

В настоящее время большинство промышленных 3D-принтеров используют полиамиды, такие как PA11 и PA12. Эти высококачественные пластики — материал выбор для приложений, где критичны безопасность, долговечность или надежность. Они используются для производства надежных деталей для автомобильной, медицинской, спортивной и аэронавигационной отраслей. PA11 — биополиамид, на 100% сделанный из переработанных материалов, что необходимо для поддержки инициатив циркулярной экономики. До недавнего времени их высокая цена делала эти материалы слишком дорогими для дешевых потребительских товаров.

HP и другие производители теперь используют другие материалы, такие как высокотемпературное стекло и некоторые металлы.

Кроме того, теперь стало возможным печатать базовые электронные цепи на 3D-печатных деталях. Новизна здесь — в печати 3D-электроники, встроенной в объекты. Поэтому за почти нулевую предельную добавочную стоимость вы можете встраивать датчики. Каждый предмет может иметь линии питания, сигнальные линии и датчики, встроенные в 3D-печатную деталь.

«Тот факт, что Индустрия 4.0 экономически позволяет распределенное производство, означает, что вы можете изменить способ создания и распределения продуктов», — сказал Рамон Пастор, вице-президент и генеральный менеджер 3D-печати HP, в интервью IoT Times. «Существуют оценки, что до половины топлива, в данном случае ископаемого, потребляемого в мире, используется для транспортировки продуктов от места производства к месту потребления. В этом смысле комбинация Индустрии 4.0, цифрового производства и 3D-печати позволяет нам сменить эту парадигму и перейти к распределенному производству, которое по сути означает: вы производите то, что нужно, в тот момент, когда это нужно, рядом с местом спроса».