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.

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.

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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.

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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?

Decentralized production is the dream—sending build files securely around the globe and printing parts on-demand and on-site. The reality is more challenging. One problem is that the relatively small part scope and the need for machine quality reliability make setting up cost-efficient production centres challenging. There’s also fear of IP theft as additive manufacturing shifts the competence focus from manufacturing know-how to design know-how, increasing the risk of 3D file theft. I predict a rise in regional production hubs or micro-factories. These will be built close to the point of use, such as at an airport, to benefit the aerospace industry. La sostenibilità è un punto di attenzione importante per le organizzazioni. In che modo la produzione additiva può aiutare? The primary way additive manufacturing can help companies reach sustainability goals is through manufactured parts. The aerospace industry, for example, can create lighter parts that reduce fuel consumption. Regardless of industry, the additive manufacturing process has a limited yet positive impact on sustainability. A large amount of material not used during production can be recycled for use in future production, limiting waste. Quindi, cosa devono cercare le aziende quando scelgono il giusto fornitore di produzione additiva? Knowledge is essential. A supplier must be your partner throughout the exploration chain and educate you on the benefits of additive manufacturing. That means support with part identification, starting non-critical use cases for education reasons, and bringing non-critical and critical parts to production. Quality is critical. A reliable and repeatable printing process requires many parameters that must be optimized for the serial production of an individual part. Regular providers rarely offer industrial-grade quality, instead seeking to maximize the utilization of mix-and-match build jobs. Suppliers must understand this trade-off and provide the right solution for the correct part requirements. Next, on-time delivery is key – especially for the spare parts segment and urgent use cases. Naturally, the cost is at the forefront. Attractive prices are essential to challenge conventionally manufactured solutions. However, designs must be improved for additive in co-creation with suppliers to reach cost objectives. Companies need to focus on developing products specifically designed for additive manufacturing to find truly valuable use cases. Simply printing conventionally manufactured parts is only a short-term solution.

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

I have several predictions. First, the industry will shift from buying machines with capital expenditures to contractual manufacturing. This will enable OEMs to integrate new technology entrants into their supply chains and use the right technologies for the right use cases. This shift can make the technology more cost-effective by reducing the upfront investment and spreading costs over time. Next, future growth will be equally driven by metallo ad alte prestazioni and less-expensive polymer parts. Metal parts will significantly lower production costs and lead times, offering a competitive edge in the high-end metals market. Finally, consortiums and partnerships will enable new supply chain opportunities and address the need for end-to-end integration to industrialize additive manufacturing fully. However, the high costs associated with procuring and maintaining such machines, including expensive materials and ongoing service contracts, remain challenging.

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 industry, improving patient outcomes and reducing recovery times. Construction companies are also embracing AM to produce building components, such as walls and roofs, that can be assembled on-site. This approach can reduce labour costs, increase efficiency, and minimize waste. Additionally, AM is being used to produce consumer products, such as customized phone cases and gioielliche possono essere realizzati rapidamente e a costi inferiori rispetto ai metodi tradizionali.

Superare gli ostacoli tecnologici

Despite the growing adoption of AM, several technological obstacles remain. One of the main challenges is the slow speed of AM machines, which can limit their use in high-volume production applications. Another challenge is the limited integration of AM machines with traditional manufacturing systems, making it difficult to incorporate AM into existing production workflows. To overcome these challenges, manufacturers are investing in research and development to improve the speed and efficiency of AM machines. They are also developing new software and hardware solutions that integrate AM with traditional manufacturing systems. Additionally, manufacturers are exploring new materials and processes to improve AM’s performance and cost-effectiveness.

Le opinioni degli esperti sulla crescita di AM

Industry experts predict that AM will continue to grow rapidly in the coming years, driven by increasing demand for customized products, improved efficiency, and cost savings. According to a report by McKinsey, the AM market is expected to grow from $5.2 billion in 2020 to $180-490 billion by 2025. Experts also predict that AM will significantly impact traditional manufacturing, enabling companies to produce complex geometries, reduce material waste, and increase efficiency. However, they also note that AM is not a replacement for traditional manufacturing but rather a complementary technology that can be used to improve existing production processes.

Prospettive future per l'AM

The future outlook for AM is promising, with increasing adoption across various industries and applications. As the technology continues to improve, we can expect to see more widespread adoption of AM in high-volume production applications, such as aerospace and automotive. Additionally, we can expect to see more innovation in developing new materials and processes that can improve AM’s performance and cost-effectiveness. Integrating AM with traditional manufacturing systems will also become more prevalent, enabling companies to leverage AM’s benefits while still using conventional manufacturing methods. Overall, the future of AM looks bright, with increasing adoption, innovation, and growth expected in the coming years.