Perspektywa wytwarzania przyrostowego na rok 2022: liderzy branży w nadchodzącym roku

Perspektywa wytwarzania przyrostowego na rok 2022: liderzy branży w nadchodzącym roku

Od pandemii, przez produkcję i oprogramowanie, po zrównoważony rozwój: nie przegap najważniejszych trendów, produktów i segmentów wzrostu w nowym roku.

Aby uzyskać głębsze spojrzenie na to, czego można się spodziewać w 2022 r., Rada Doradcza ds. Redakcji All3DP, składająca się z liderów branży, zebrała swoje spostrzeżenia i prognozy na nadchodzący rok.

Od większego skupienia się na produkcji seryjnej, oprogramowaniu i zrównoważonym rozwoju, przez bardziej niezawodne i interoperacyjne produkty, po przewidywany wzrost popularności w sektorze motoryzacyjnym, eksperci All3DP szczegółowo opisują, co dostrzegają w produkcji addytywnej.

11 członków Rady Redakcyjnej All3DP 2021-2022

Inspirowana pandemią adopcja AM, czy to trwa?

Pomimo pandemii i konieczności prowadzenia biznesu w maskach, frekwencja na Formnext była wysoka (źródło: All3DP)

Trwająca pandemia ujawniła luki w łańcuchu dostaw, z których producenci i firmy nie zdawali sobie sprawy – lub nie mieli pilnego powodu do zajęcia się tym tematem. Z pewnością branża AM starała się pozycjonować drukowanie 3D jako rozwiązanie problemu, ale czy zaszło to wystarczająco daleko i czy jest to zrównoważone?

„Poważne problemy z łańcuchem dostaw właśnie zaczęły otwierać prawdziwe drzwi dla dodatków, zmuszając kadrę kierowniczą do dostrzeżenia mocy technologii w rozwiązywaniu ich problemów, od szybkiego prototypowania, przez szybkie oprzyrządowanie do realizacji, po części do końcowego zastosowania”, mówi Pat Carey, starszy wiceprezes ds. rozwoju strategicznego w Stratasys. „W wielu przypadkach firmy przyjęły pewne ograniczone dodatki, ale miały trudności z wprowadzeniem znaczących zmian w ustalonych procesach. Teraz jednak nie mają wyboru, a dodatek okazał się skuteczny, więc w nadchodzących latach będziemy nadal odnotowywać przyspieszenie wzrostu”.

Nawet jeśli produkcja addytywna była dla niektórych szybkim rozwiązaniem problemu z zaopatrzeniem, prawdopodobnie nie zostanie porzucona po pandemii. Powodem jest nie tylko inwestycja kapitałowa, ale także trwała zmiana, jaką AM wywołało w procesach i przepływach pracy w firmie.

„Analogią, o której myślę, jest Zoom”, zauważa Douglas Krone, dyrektor generalny Dynamism, globalnego sprzedawcy drukarek i materiałów. „Wielostronne wideokonferencje są dostępne od dziesięcioleci, a Zoom nie jest zasadniczo nowym doświadczeniem, ale stał się teraz stałym elementem miejsca pracy, obok spotkań osobistych. W druku 3D po pandemii, AM dla planowania strategicznego, szybszej innowacji, lepszej produkcji jest teraz stałą cechą gospodarki produkcyjnej.”

Dla firm, które korzystają z druku 3D, pandemia była przykładem sytuacji, w której wdrożono w szerszym zakresie produkcję addytywną. W przypadku Raise3D „pandemia w większości potwierdziła podejście rynkowe, które mamy od 2018 roku, które koncentruje się na elastycznej produkcji”, zauważa Diogo Quental, wiceprezes Raise3D ds. strategii, partnerstw i rozwoju międzynarodowego biznesu.

Chociaż pandemia może zniknąć, zakłócenia polityczne, społeczne lub środowiskowe nadal będą obecne.

„Wystąpiło wiele problemów związanych z COVID, które skupiły uwagę na AM jako rozwiązaniu dla zakłóconych łańcuchów dostaw, a to zdecydowanie jest świetne dla branży AM” – zauważa Sonja Rasch, dyrektor sprzedaży i kierownik ds. produkcji addytywnej w Materialise . „Jednak wciąż jest wiele do zrobienia, aby sprostać oczekiwaniom i znaleźć odpowiednie przypadki biznesowe dotyczące AM”.

Rasch zauważa, że ​​zwykłe używanie AM jako wygodnej podstacji w przypadku nagłego pogorszenia się sytuacji produkcyjnej nie zwiększy adopcji na dłuższą metę. Zamiast tego głównym celem jest „myślenie addytywne” i znajdowanie nowych i odpowiednich zastosowań.

Czy rok 2022 spełni obietnicę druku 3D w produkcji przemysłowej?

Członek zespołu General Motors ds. wytwarzania przyrostowego pracujący w Additive Innovation Center (źródło: Stratasys)

W 2021 roku nie brakowało nowych drukarek 3D, które szczyciły się zdolnością do szybszej produkcji większej liczby części, ale czy rzeczywiście jest na nie popyt?

„AM z pewnością może być pomocne, gdy części trzeba wykonać szybko”, zauważa Matthias Schmidt-Lehr, partner zarządzający firmy konsultingowej Ampower . „Jednak AM nie ma możliwości zastąpienia krytycznej wielkości produkcji, która obecnie ma niedobory”. Innymi słowy, AM do produkcji, to wciąż trudna sprzedaż, choć z pewnością odnotowano sukcesy w tym zakresie.

Widzieliśmy przypadki użycia zarówno maszyn drukujących z polimerów, jak również z metali, w których wykorzystanie AM rozwiązało krytyczne problemy w łańcuchu dostaw, zastępując części odlewane lub formowane wtryskowo, zwłaszcza w branżach, które są bardziej elastyczne i mają mniejsze wymagania dotyczące części, jak zauważa Schmidt-Lehr.

Skupienie się na skalowaniu wytwarzania addytywnego do produkcji widocznie przyspieszyło w 2021 r., jednak sprzęt znacznie wyprzedził oprogramowanie, które musi się zmienić, mówi Kristin Mulherin, szefowa ds. rozwoju rynku w Dyndrite, firmie zajmującej się oprogramowaniem AM. „Patrząc na 2022 r., nacisk zostanie położony na rozwój narzędzi do zarządzania przepływem pracy i oprogramowania produkcyjnego AM, co jest niezbędne do przełamania barier związanych z przyjęciem tej technologii jako głównego rozwiązania wytwórczego”.

Produkcja może być nieuniknioną przyszłością wytwarzania przyrostowego, ale jest to długofalowa ewolucja, mówi Jos Burger, były dyrektor generalny Ultimaker, obecnie członek zarządu Ultimaker, który ostatnio również dołączył do zarządu 3YourMind. „Obecnie branża skupia się na wielu aspektach, obejmujących prototypowanie, oprzyrządowanie, części zamienne, produkcję niskonakładową, choć produkcja wysokonakładowa zajmie definitywnie więcej czasu”.

Które trendy z 2021 r. najbardziej rozwiną się w 2022 r.?

Meble wydrukowane z materiałów z recyklingu (Źródło: The New Raw)

Oprócz dążenia do produkcji, producenci drukarek i firmy drukujące skoncentrowali się na zrównoważonym rozwoju, szybkości i rozwiązaniach oprogramowania specyficznych dla branży.

„Koncentracja na zrównoważonym rozwoju w produkcji addytywnej jest głównym trendem, który przyspieszy, ponieważ AM jest zwykle używane przez firmy, które mają dużą ekspozycję publiczną”, zauważa Schmidt-Lehr. Większe korporacje, które przyjęły AM, od Forda i BMW po Boeinga i Caterpillara, podejmują długoterminowe inicjatywy na rzecz zrównoważonego rozwoju obejmujące całe przedsiębiorstwa, które wykorzystują technologię druku 3D w celu zmniejszenia zużycia i odpadów surowcowych, a także często do recyklingu. „Nie wszędzie i dla każdego zastosowania, ale we właściwej kombinacji zastosowania, materiału i technologii, AM może przyczynić się do zrównoważonego rozwoju” – dodaje.

Produkcja przyrostowa (prawie zawsze) jest produkcją lokalną, a skupienie się na lokalnej produkcji jest filarem zrównoważonego rozwoju, który będzie rósł wraz ze wzrostem adopcji AM, zauważa Burger.

Szersze trendy konsumenckie, od produktów z recyklingu po bardziej zrównoważoną produkcję, trafiają do druku 3D. Krone informuje, że jego klienci proszą o kartonowe szpule i mniej opakowań, a rynek reaguje. Nastąpiło również odrodzenie się drukarek 3D, które mogą drukować za pomocą granulatu i rozdrobnionych tworzyw sztucznych pochodzących z recyklingu.

Poza zrównoważonym rozwojem, redakcja All3DP stwierdziła, że ​​oprogramowanie AM stało się głównym celem 2021 r., który rozszerzy się dopiero w 2022 r.

„2021 był rokiem, w którym wszyscy zdaliśmy sobie sprawę, że potrzebujemy łączności oprogramowania i jego strategii integracji” — zauważa Carey. „A dzięki zwrotowi wszystkich pieniędzy w branży 3DP w formie inwestycji, zobaczymy szybkie innowacje w zakresie oprogramowania”.

Rozwiązania programowe AM, które usprawniają przepływy pracy, integrują się z istniejącymi rozwiązaniami dla przedsiębiorstw i umieszczają druk 3D obok tradycyjnych urządzeń produkcyjnych, mają zająć centralne miejsce w przyszłym roku.

Które innowacje i przełomy z 2021 r. okażą się najważniejsze w 2022 r.?

Drukarka Epsilon BCN3D wytłaczająca metalowy filament do tworzenia części ze stali nierdzewnej (Źródło: BCN3D)

W All3DP nie brakowało nowych technologii druku 3D, nowych materiałów, nowego oprogramowania i nowych aplikacji, o których warto pisać w 2021 roku, ale niektóre będą miały silny i trwały wpływ na branżę, podczas gdy inne nie będą się rozwijać.

Jedną z innowacji w druku 3D z metalu, którą Schmidt-Lehr z AMPower jest najbardziej podekscytowany, jest nowa technologia SLM firmy Seurat, która jednocześnie oświetla całą warstwę stołu. „Chociaż ten kamień milowy nie przyniesie znaczących wiadomości w 2022 r., pokazuje, że ta technologia nie osiągnęła jeszcze swoich granic pod względem produktywności, a to samo w sobie jest ważną wiadomością”.

Na arenie wytwarzania addytywnego na zamówienie, Rasch z Materialise twierdzi, że certyfikacja drukowanego 3D, ognioodpornego PA dla przemysłu lotniczego była przełomem w 2021 roku, który w przyszłym roku bez wątpienia doprowadzi do zwiększenia liczby zastosowań i przypadków użycia.

Choć nie jest to całkowicie innowacyjne, to jednak jest warte zauważenia: rosnąca liczba wysokotemperaturowych drukarek FDM zdolnych do wytwarzania niezawodnych, wysokiej jakości części z polimerów, takich jak PEEK (np. CreatBot PEEK300) i Ultem, co pozwala przełamywać bariery w stosowaniu polimerów przemysłowych w szerokim zakres branż.

To zmusi producentów polimerów do ulepszania swoich produktów, mówi Brian Alexander, globalny kierownik ds. produktów AM i rozwoju biznesu w Solvay Specialty Polymers.

Popyt na nowe materiały przeniknie również sektor biznesowy FDM, ponieważ wzrost jest napędzany przez konsumentów, którzy mają na uwadze konkretne rozwiązanie jako ostateczny cel ich przyjęcia, mówi Dave Gaylord, wiceprezes ds. produktów i technologii w globalnym resellerze MatterHackers . „To rozwiązanie, które często jest zorientowane na kwestie techniczne i produkt końcowy, nie jest zależne od oprogramowania lub sprzętu, ale od właściwości materiału określonych w karcie danych technicznych. Nasz katalog materiałów jest poszerzany, aby osiągnąć sukces w nowych branżach, a także aby zapewnić klientom większą wartość w przeliczeniu na aplikację”.

Innym obszarem wzrostu związanym z materiałami, który będzie bodźcem do bardziej znaczących zmian w 2022 r., jest metalowy FDM. „Istnieje wiele zalet w porównaniu z innymi technologiami AM do metalu, więc może to przyczynić się do nowego impulsu we wdrażaniu AM”, jak zauważa Quental.

Które segmenty branżowe zwiększą w największym stopniu adopcję AM w 2022 r.?

Drukarka 3D BCN3D Epsilon W50 w fabryce Nissana w Barcelonie (Źródło: BCN3D)

Od mody, przez przemysł lotniczy po opiekę zdrowotną, produkcja addytywna dotyczy każdej branży. Co ciekawe, większość redakcji All3DP wskazała branżę motoryzacyjną jako sektor, który w 2022 r. będzie najbardziej zwiększał swoją adopcję i wykorzystanie produkcji addytywnej.

„Spodziewamy się silnego wzrostu w dziedzinie automatyzacji, ponieważ jest to wysoce konkurencyjna branża o wysokiej innowacyjności, która wymaga ciągłego poszukiwania najlepszych rozwiązań”, zauważa Quental. „AM dodaje dużo wartości”.

Schmidt-Lehr, którego praca koncentruje się głównie na metalowym AM, wierzy również, że przemysł energetyczny i lotnictwo doświadczą silnego, ciągłego wzrostu w ciągu najbliższych kilku lat, ponieważ oba mają istotne przypadki biznesowe i zastosowania, które mogą zakłócić ich obecne praktyki.

Carey z Stratasys umieszcza medycynę i stomatologię na szczycie listy, a następnie motoryzację. Alexander z Solvay mówi, że jeśli chodzi o zastosowanie wysokowydajnych polimerów, sektor energetyczny odnotuje wzrost wraz ze wzrostem zapotrzebowania na AM w produkcji baterii litowych i ogniw paliwowych.

Sylvia Monsheimer, szefowa segmentu rynku N3D, wysokowydajnych polimerów w firmie Evonik, zauważa, że ​​budownictwo może być również silną branżą dla produkcji addytywnej, ponieważ rośnie zapotrzebowanie na odbudowę po katastrofach pogodowych wywołanych zmianami klimatycznymi, które zagrażają dostawom mieszkań na całym świecie.

Czego branża najbardziej potrzebuje do rozwoju w 2022 roku?

Oprogramowanie AM firmy 3YourMind pomaga dostawcy usług druku 3D Cipres w digitalizacji jego przepływu pracy (Źródło: Cipres)

W branży AM działają obecnie dwie rozbieżne siły, a rok 2022 może określić, która z nich będzie dominować.

Pierwszą z nich jest przejęcie kontroli nad ekosystemem, w którym producenci drukarek oferują zintegrowane rozwiązania w zakresie oprogramowania, materiałów, drukarek i przetwarzania końcowego w celu usprawnienia przepływu pracy i łatwiejszego przyjęcia przez firmy.

Z drugiej strony rośnie zapotrzebowanie na interoperacyjność między niejednokrotnie konkurencyjnymi systemami. Na przykład oprogramowanie, które zarządza drukowaniem AM w ramach floty różnych technologii, jednocześnie integrując się z większymi aplikacjami firmy. Oba podejścia mają na celu uproszczenie przemysłowej produkcji addytywnej.

Chociaż podejście ekosystemowe, takie jak Ultimaker, może przemawiać do małych firm, producenci OEM nie lubią być przywiązani do oferty pakietu, mówi Monsheimer.

Carey mówi, że współpraca jest tym, czego potrzebuje branża AM, aby się rozwijać: „Musimy opracować pewne standardy i lepiej zintegrować drukarki i przetwarzanie końcowe”.

Podobnie rozwój poprzez współpracę nad wspólnym celem i aplikacją jest tym, co Alexander spodziewa się zobaczyć w 2022 roku. „W przeszłości każdy próbował kontrolować ekosystem za pomocą systemów zamkniętych, teraz ludzie zaczynają zdawać sobie sprawę z tego, że to nie zadziała, każdy musi znać swoją pozycję w łańcuchu wartości i dzielić się wiedzą, aby wszystko działało. Praca w oddzielnych sektorach nie przyniesie największej korzyści z AM” – mówi.

Jednak według Schmidta-Lehra, oprócz współpracy, zaczniemy dostrzegać jeszcze większą segmentację i specjalizację. Druk 3D w medycynie i dentystyce od dawna stanowi własną niszę w produkcji addytywnej, ale wraz z rozwojem branży i wchodzeniem na rynek coraz większej liczby firm, zaczniemy dostrzegać większą segmentację, w której producenci będą koncentrować się na określonych branżach, zastosowaniach, co zapewni bardzo specyficzny łańcuch dostaw, mówi Schmidt-Lehr.

Mając to na uwadze, największą przeszkodą w przyjęciu do głównego nurtu, według Mulherina, są przeszkody mentalne, które inżynierowie i projektanci muszą przeskoczyć, aby zacząć myśleć o swoich częściach i zespołach w inny sposób. „Jak wiele osób powiedziało wcześniej, jeśli możesz wyprodukować część w takiej postaci, w jakiej jest obecnie potrzebna, przy użyciu tradycyjnej technologii, zrób to. Aby produkcja addytywna mogła się rozwijać, ludzie korzystający z tej technologii muszą zostać nauczeni, jak myśleć inaczej i stosować to do tworzenia innowacyjnych projektów, których nie można wyprodukować w żaden inny sposób”.

Chociaż firmy i inżynierowie mogą dążyć do optymalizacji wykorzystania wytwarzania addytywnego, nowicjusze w branży wciąż napotykają na przeszkodę, w postaci niejasnych informacji związanych z technologią druku 3D.

Jakie nowości zobaczymy w 2022 roku?

Nowe drukarki Formnext 2021. Górny rząd: Raise3D, 3D Systems, Nexa3D, 3DGence. Dolny rząd: 3D Systems, Xact Metal, XYZprinting, Additive Industries.

Rasch twierdzi, że głównym hasłem dla produktów w 2022 r. będzie „niezawodność, identyfikowalność, skalowalność”, podczas gdy Quental twierdzi, że w miarę rozwoju technologii zobaczymy szybsze maszyny, ale będą one również droższe, gotowe do produkcji i zoptymalizowane pod kątem konkretnych zastosowań.

Burger zgadza się, że niezawodność będzie modnym hasłem w 2022 roku w sferze sprzętu, ale zobaczymy również więcej rozwiązań programowych dla AM, które zaspokoją potrzebę współpracy.

Krone wierzy, że wśród jego klientów biznesowych zobaczymy większe zapotrzebowanie na zaawansowane materiały, powtarzalność i szybkość. „Większość produktów, które obecnie rozwijamy, ma wyższą cenę (10 000 USD i więcej), więc koszt maszyny nie spada, ale, co najważniejsze, spada koszt części.”

Źródło głównego zdjęcia: Raise3D

Licencja: Tekst „ 2022 Additive Manufacturing Outlook: Liderzy branży w nadchodzącym roku ” autorstwa All3DP Pro jest objęty licencją Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Źródło: All3DP