نمو محركات الطباعة ثلاثية الأبعاد في التصنيع حسب الطلب

على الرغم من الوباء والتضخم ونقص العمالة والرقائق - وكل شيء آخر يعوق سلاسل التوريد العالمية - فإن التفاؤل بشأن حل تصنيع واحد قوي للغاية لدرجة أنه دفع ثلاث شركات للاكتتاب العام في عام 2021: Fathom و Shapeways و Xometry. رابع ، Fast Radius ، من المقرر إطلاقه في وول ستريت في فبراير. 

يتم استثمار هذا النوع الجديد من شركات التصنيع الرقمي عند الطلب بشكل كبير في البرمجيات وتقنيات التصنيع المدفوعة رقميًا ، مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية. إنهم لا يعدون بتصنيع الأجزاء بشكل أسرع وأكثر كفاءة محليًا فحسب ، بل يعدون أيضًا بالحلول الرقمية التي تتيح ابتكارات منتجات موفرة للتكلفة وتسريع وقت التسويق لأي نوع من المنتجات تقريبًا.

يقول Lou Rassey ، الشريك المؤسس و الرئيس التنفيذي لشركة Fast Radius ومقرها شيكاغو.

يتميز أحدث مصنع دقيق للشركة في Goose Island بشيكاغو بطابعات ثلاثية الأبعاد صناعية من Carbon و HP جنبًا إلى جنب مع آلات CNC المتكاملة رقميًا ، كجزء من منصة التصنيع السحابية Fast Radius. سينتج المصنع الصغير أجزاءً مكونة للشركات عبر الصناعات بما في ذلك السيارات الكهربائية والأجهزة الطبية والرعاية الصحية والسلع الاستهلاكية. اختار المنتدى الاقتصادي العالمي Fast Radius كواحد من أفضل تسعة مصانع في العالم تنفذ "تقنيات الثورة الصناعية الرابعة" أو الصناعة 3.

التصنيع المتكامل رقميا

غالبًا ما يتم تجميع الشركات في هذا القطاع معًا تحت مظلة التصنيع الرقمي عند الطلب ، بينما تقدم في الواقع مجموعة من الأساليب للطباعة ثلاثية الأبعاد ، والصناعة 3 ، وتحديث سلسلة التوريد التصنيعي.

على أحد طرفي الطيف ، تقدم شركات مثل Shapeways و Sculpteo (المملوكة لشركة المواد الكيميائية العملاقة BASF) منصة سهلة للتحميل والطباعة عبر الإنترنت. يركز نموذج الطباعة ثلاثية الأبعاد عند الطلب على سهولة الاستخدام ؛ يمكن لأي شخص تحميل ملفات الأجزاء الرقمية والنقر لاختيار المواد واستلام الأجزاء والنماذج الأولية في ساعات أو أيام. تهدف هذه التجربة الحديثة التي تشبه المستهلك إلى جلب التصنيع إلى الجماهير من خلال تسهيل عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد لكل شيء بدءًا من النماذج الأولية للمنتج إلى النماذج المعمارية.

تمتلك الشركات الأخرى ، مثل ماتيرياليز ، التي تم طرحها للاكتتاب العام في عام 2014 ، قاعدة عملاء واسعة لحلولها البرمجية التي تساعد الشركات على طباعة ملفاتها الرقمية ثلاثية الأبعاد داخل الشركة وتشغيل أسطولها الخاص من الطابعات ثلاثية الأبعاد. يتم استخدام البرنامج أيضًا من قبل خدمات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى عند الطلب لتتبع وطباعة طلبات العملاء. يتميز تصنيع Materialise عند الطلب في أحد أكبر مرافق الطباعة ثلاثية الأبعاد في أوروبا بست تقنيات طباعة ثلاثية الأبعاد.

بدأت Fathom كشركة مصنعة بعقود صغيرة إلى متوسطة الحجم تبنت طرقًا جديدة ، بما في ذلك الطباعة ثلاثية الأبعاد ، في وقت مبكر. لا يزالون يقدمون التصنيع التقليدي ، ولكن يتم دمجه في عملية الإنتاج الرقمي الشاملة.

يقول ريان مارتن ، الرئيس التنفيذي لشركة Fathom: "تتمثل الاختلافات الكبيرة بالنسبة لنا ومنصتنا في أن لدينا عقودًا من الخبرة وعلاقات عميقة مع العملاء". "نحن نركز على تزويد عملاء المؤسسات الكبيرة بحل فريد لتحديات التصنيع الخاصة بهم."

Fast Radius هو مزيج من الخدمات التي تعتمد على البرامج والخبرة الهندسية وأرضيات المصنع من أحدث الأجهزة. إنها واحدة من الشركات المصنعة الوحيدة عند الطلب التي تمتلك وتشغل جميع مرافق الإنتاج الخاصة بها ، والتي تمكنهم من دمج حلول البرامج الخاصة بهم وأتمتة الإنتاج.

يمكن لبرنامج الشركة اقتراح تحسينات على ملف رقمي ، وتوجيه العملاء من خلال خيارات المواد والتكنولوجيا الخاصة بهم ، وتوفير الشفافية في عملية الإنتاج. يقول راسي إن التصنيع حسب الطلب هو مجرد حل واحد من حلول Fast Radius. "نحن نقدم مصانع مصغرة مخصصة تم إنشاؤها خصيصًا لتلبية احتياجات العملاء الفريدة ، بالقرب من المكان الذي يحتاج فيه العميل إلى أجزاء حتى يتمكن من بناء سلاسل إمداد مرنة." يستخدم العملاء مثل Satair (شركة تابعة لشركة Airbus) مستودع Fast Radius Virtual Warehouse لتخزين أجزائهم رقميًا ، لتكون جاهزة للتصنيع في أي لحظة ، وتحرير مساحة المستودعات المادية والقضاء على المخزون الزائد. 

جعل العدد المتزايد من المصنّعين الرقميين عند الطلب من اختيار واحد تحديًا للعديد من الشركات. تقدم Xometry وشركة ناشئة أخرى ، Craftcloud ، بوابات على الإنترنت تمثل أسواقًا لهؤلاء المصنّعين. يقوم العملاء بتحميل ملفهم الرقمي ويقوم شركاء التصنيع حول العالم بالمزايدة على المشروع. 

يقول ماتياس بليكا ، الرئيس التنفيذي لشركة Craftcloud: "غالبًا ما يبحث العملاء عن الحل الأسرع أو الحل الأكثر اقتصادا لمشروع الطباعة ثلاثية الأبعاد الخاص بهم". "نحن نطابقهم مع شركاء محليًا لديهم الخبرة لتقديم المواد والجودة التي يحتاجون إليها."

بغض النظر عن نموذج العمل ، فإن العامل المشترك بين جميع هذه الشركات هو تطبيق تكنولوجيا التصنيع الذكية لتمكين عملية التصنيع المؤتمتة للغاية من المفهوم إلى التنفيذ. يتضمن ذلك الحوسبة السحابية ، والذكاء الاصطناعي ، وإنترنت الأشياء ، والتعلم الآلي ، والبيانات الضخمة ، والمحاكاة الرقمية ، وبالطبع الطباعة ثلاثية الأبعاد (وتسمى أيضًا التصنيع الإضافي).

المبشرون في تصنيع المواد المضافة 

على الرغم من أن Fathom ، ومقرها في هارتلاند بولاية ويسكونسن ، لديها 90 طابعة ثلاثية الأبعاد من الدرجة الصناعية للأجزاء البلاستيكية والمعدنية ، وما يقرب من 3 ألف قدم مربع من القدرة التصنيعية عبر 450,000 منشأة أمريكية ، فإن أقوى عروضها قد يكون طاقمها.

يقول مارتن: "تأتي الشركات إلينا لفهم كيفية استخدام التصنيع الإضافي". "في بعض الحالات ، أدخلنا الشركات إلى التصنيع الإضافي ، وهو مجال نمو ضخم بالنسبة لنا. تواصل معنا أحد عملائنا في مجال السيارات الأسبوع الماضي للحصول على خبرتنا الهندسية لمعرفة كيف يمكنهم تطوير المزيد من التطبيقات له بما يتجاوز النماذج الأولية ". 

الرسالة من الشركات المصنعة الرقمية عند الطلب هي أن العملاء لا يحتاجون إلى معرفة الكثير عن الطباعة ثلاثية الأبعاد للاستفادة من المرونة والسرعة والتوفير في التكاليف التي يمكن أن تقدمها. كما أنهم لا يحتاجون إلى الاستثمار في طابعات ثلاثية الأبعاد بعلامات أسعار من ستة أرقام أو توظيف مهندسين ذوي خبرة للحصول على أجزاء ونماذج أولية وأدوات أخف وأقوى وأرخص من تلك المصنوعة بواسطة طرق التصنيع التقليدية.

قد تختار الشركات الكبيرة الطباعة ثلاثية الأبعاد عند الطلب لأنها توفر نطاقًا أوسع من المواد والتقنيات مما قد يكون عمليًا في منشأة في الموقع. تعد Fathom من بين عملائها ، Tesla و 3M و Google و Amazon. تقول شركة Shapeways إنها تعمل مع شركة Target and Fillauer المصنعة للأطراف الاصطناعية ، وتفتخر Xometry بمهندسين في Bosch و NASA و BMW بين عملائها.

تقدم Fast Radius خدمة تسميها Additive Launch لمساعدة العملاء على الاستفادة من أحدث تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد وأدوات التصميم لتسريع تطوير المنتج.

يقول راسي: "لقد عملنا مع شركات مثل Rawlings و Steelcase و Aptiv لتقديم منتجات جديدة إلى السوق لا يمكن تحقيقها إلا من خلال التصنيع الإضافي". يتميز قفاز البيسبول REV1X Rawlings الجديد بحشوة داخلية مطبوعة ثلاثية الأبعاد في الإبهام والخنصر مما يقلل بشكل كبير من وزن القفاز دون التضحية بالحماية أو المتانة ، وفقًا لرولينغز.

اتجهت فولفو مؤخرًا إلى ماتيريلايز (Materialize) لتبسيط إنتاج أدوات ومعدات تصنيع أخف وزنًا لمصانعها. في Bell Helicopter Textron ، لجأ المهندسون إلى جناح التصنيع عند الطلب لشركة Stratasys لصناعة الطابعات ثلاثية الأبعاد ، المسمى Stratasys Direct ، إلى مكونات معتمدة بالطباعة ثلاثية الأبعاد تقلل الوزن بنسبة 3٪ وتقلل وقت التصنيع بنسبة 3٪ ، كما تقول الشركة.

إلى جانب الخبرة في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، هناك رياح خلفية أخرى تدفع النمو لهؤلاء المصنّعين حسب الطلب وهي التطورات في برامج التصنيع المضافة والطابعات ثلاثية الأبعاد نفسها. يقول راسي إن هذه التقنيات وغيرها من تقنيات التصنيع الذكية اليوم أكثر نضجًا وموثوقية وبأسعار معقولة. يتيح ذلك لشركات مثل Fast Radius وغيرها إنشاء نماذج أعمال مربحة حول هذه الأدوات. 

يقول مارتن: "مع انطلاق الصناعة 4.0 ، نحن على أعتاب فرصة نمو كبيرة". "أصبحت دورات حياة المنتج أقصر بكثير مما كانت عليه قبل خمس سنوات ، وتحتاج الشركات إلى شريك تصنيع متقدم عند الطلب يمكنه التحرك بسرعة وخدمة جميع متطلباتها دون التضحية بالجودة."

إذا كان العدد المتزايد من مزودي الخدمة دليلًا على ذلك ، يبدو أن المزيد من الشركات تستيقظ على فكرة منصات التصنيع الرقمي الرشيقة وفوائد تحويل إنتاجها من التصنيع التقليدي إلى التصنيع الرقمي من خلال مزود خدمة موثوق عند الطلب.