Non ci sarà alcuna Industry 4.0 senza l’automazione del workflow dell’AM

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SmarTech Publishing ha appena reso pubblico il mio ultimo report sul mercato dell’AM nel quale mi sono occupato dell’automazione del workflow nell’AM, vale a dire dell’automazione nella linea di produzione dell’AM. Nel report, ho cercato di valutare quello che potrebbe essere il volume di business generale della linea di produzione completamente digitale che utilizza l’AM quale processo produttivo principale nel ciclo produttivo end-to-end delle fabbriche automatizzate di domani.

Ai fini del report, ho considerato soltanto l’automazione dei processi meccanici coinvolti. In altre parole, quella parte della manifattura digitale che prende il prodotto da un file digitale pronto per essere stampato in 3D (quindi dopo essere stato elaborato con software quali CAD, CAE e CAM) e prima della distribuzione e della fase di vendita (la quale è gestita dai software CRM e ERP).

Mentre i processi di creazione e commercializzazione sono sulla buona strada verso la completa digitalizzazione nel concept di Industry 4.0, la parte che ho analizzato e sul quale ho effettuato ricerca in questo report è quella, ad oggi, meno digitalizzata. Seppur con un processo digitale potenzialmente puro, com’è il 3D printing nella sua essenza, il processo di manifattura è il più intenso in termini di manodopera quindi si tratta della prima strettoia verso un’idea di produzione più semplificata, efficiente e sostenibile.

All’interno di questo processo vi sono diverse fasi e livelli differenti in cui potrebbe essere integrata l’automazione. In alcuni casi, i mezzi per farlo esistono già e devono soltanto essere assegnati o programmati per task specifici, in altri casi devono ancora essere sviluppati. Tuttavia, in tutti i casi, sembra chiaro che la maggior parte dei produttori di stampanti 3D abbia raggiunto la consapevolezza che, mentre l’AM diventa una piattaforma più efficiente per la produzione o la costumizzazione di massa, la stampante 3D non è ancora un sistema autonomo ma necessita di essere integrato nelle cosiddette “celle di produzione” o “linee di produzione digitale end-to-end”.

Queste linee di produzione comprendono varie stazioni differenti, le quali possono essere anche integrate in sistemi singoli, con l’automazione che avviene a tre diversi livelli. Uno di questi livelli è naturalmente il software, in cui i MES (Manufacturing Execution Systems), come Materialise Streamics e Authentise, sono stati ottimizzati per l’AM. Altri avvengono all’interno dei diversi processi (3D printing, gestione materiale, fase di post-elaborazione, finishing) e nell’automazione del workflow dell’AM in generale, con sistemi robotici e componenti elettronici (sensori e network) che connettono le diverse stazioni.

Ogni grande compagnia,alcune più di altre, sta lavorando per raggiungere questo obiettivo, sia nelle tecnologie di AM a polimeri che a metalli. Concept Laser, ad esempio, ha definito una chiara visione della fabbrica di domani completamente automatizzata, che mi ha fornito una base per la mia ricerca in questo settore. Altri produttori di sistemi per AM a metallo come Renishaw e Additive Industries hanno introdotto sistemi di produzione che offrono setacciamento e rifornitura delle polveri integrati e automatici, trattamento termico e addirittura la gestione della parte. Anche EOS fornisce soluzioni per automazione del processo e del workflow,mentre i principali produttori di sistemi DED come DGM Mori e Trumpf stanno semplicemente integrando le attuali pratiche di automazione degli strumenti ai motori a deposizione laser di metalli.

Per quanto riguarda i polimeri, l’intenzione dichiarata delle new entry HP e Carbon di puntare alla produzione tramite tecnologie laser ad alta velocità ha spinto leader di mercato per quanto riguarda PBF e fotopolimerizzazione, come EOS e 3DSystems, a concentrarsi di più su flussi di lavoro ottimizzati e automatizzati e nuovi sistemi. Nel contempo, produttori affermati di sistemi low-cost come Formlabs (per SLA) Ultimaker, Lulzbot e MakerBot (per l’estrusione del filamento) stanno realizzando celle di produzione automatizzate e farm di stampanti 3D collegate in rete, che hanno contribuito alla creazione da parte di Stratasys di tre diverse soluzioni impiegando braccia robotiche e motori di 3D printing multipli per una maggiore automazione e velocità di produzione aumentata attraverso il 3D printing. Molte di queste soluzioni automatizzate utilizzano software Siemens, dato che il gigante del software PLM collabora in maniera attiva con compagnie di AM per sviluppare ulteriormente le capacità di automazione nel processo di AM.

Nel report, sono partito dall’ampio e consolidato database di SmarTech sulle vendite annuali di stampanti 3D ed ho effettuato una stima sul numero di sistemi che saranno pronti all’automazione sia in termini di processo che di workflow. La mia ricerca, la quale consisteva nell’intervistare alcuni dei principali attori del settore, mi ha consentito di stimare le dimensioni delle fabbriche digitali, additive ed automatizzate del futuro. Ho condotto interviste e raccolto informazioni presso  Concept Laser, Carbon, Desktop Metal, HP, Stratasys, Materialise, Post Process Technologies, Kuka. Usando i dati ottenuti, ho valutato i profitti complessivi derivanti da sistemi robotici ed elettronici che saranno necessari per il funzionamento di tali fabbriche. Infine, grazie al database di SmarTech sulle vendite di software per AM e alle interviste con leader ed esperti di mercato come Ulli Klenk di Siemens e André Wagner di Authentise tra gli altri, ho valutato il mercato per il software che sarà utilizzato sempre di più per avviare tali processi.

Mettendo insieme tutti questi fattori, mi aspetto che il mercato per l’automazione AM subisca un aumento in termini di valore da qui a dieci anni, dai circa $500 milioni di dollari odierni agli oltre $11 miliardi. I segmenti di profitto più massicci saranno quelli delle stampanti 3D a metalli e polimeri, soprattutto quelle a PBF, con robot (sia per flussi di lavoro a metalli, che a polimeri) che rappresentano una quota di mercato notevole. Anche il software sarà un solido fattore chiave, mentre il costo dei componenti elettronici (senza comprendere computer e server) è sorprendentemente basso dal momento che si prevede che il numero generale di macchinari e le dimensioni delle fabbriche siano ben lontani da quelli dell’attuale produzione di massa.

Le soluzioni di IIoT e Industry 4.0 vengono implementate in vari segmenti della manifattura industriale. Integrando l’AM al flusso di lavoro della produzione digitale, questo livello di automazione potrebbe raggiungere nuove vette. L’AM non può evolversi senza automazione e nessuna fabbrica potrà mai essere completamente digitale senza l’integrazione della totale voxelizzazione di materia e prodotti.

 

Autore articolo originale: Davide Sher

Autore Martina Pelagallo

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