Hoe OEM's in de automobielindustrie uitdagingen op het gebied van additieve productie kunnen oplossen door middel van digitalisering

[Afbeelding tegoed:BMW]

De auto-markt voor 3D-printen zal naar verwachting groeien tot een kans van $ 9 miljard in 2029. Het automatiseren van AM-activiteiten zal een belangrijke rol spelen bij het stimuleren van deze groei.

Hieronder onderzoeken we de uitdagingen waarmee AM-gebruikers in de auto-industrie worden geconfronteerd die deze groei kunnen belemmeren en hoe digitalisering en software kunnen helpen deze uitdagingen het hoofd te bieden.

Aditieve productie in de auto-industrie 

Het is passend voor een branche die draait om het verplaatsen van mensen en dingen, maar de auto-industrie bevindt zich midden in een grote verschuiving.

Tekorten aan halfgeleiders, dreigende veranderingen in brandstofefficiëntienormen en de aanhoudende opkomst van elektrische en hybride voertuigen wereldwijd zijn enkele opmerkelijke trends die de auto-industrie in 2021 vormgeven. 

Tegelijkertijd worstelen OEM's en toeleveranciers in de auto-industrie met de gevolgen van de pandemie. De COVID-19-pandemie heeft een deuk in de autoverkoop gelegd, vooral in de eerste maanden. Uiteindelijk daalde de verkoop in 2020 met ongeveer 15% op jaarbasis, wat wijst op een enorme daling voor de industrie.

Als onderdeel van deze trends hebben autofabrikanten strategische investeringen gedaan in flexibele productie en veerkracht van de toeleveringsketen. Dat houdt onder meer in dat we ontwerpwijzigingen sneller kunnen doorvoeren, de efficiëntie van de assemblagelijn kunnen verbeteren met meer ergonomische tools en flexibiliteit kunnen bieden met on-demand reserveonderdelen.

Additive manufacturing heeft autofabrikanten geholpen om hun industrie een boost te geven door middel van flexibele productie.

Enerzijds is de technologie verankerd in de ontwikkeling van autoproducten, waardoor ontwerpers ontwerpen sneller kunnen herhalen en valideren met 3D-geprinte prototypes. Aan de andere kant hebben grote autofabrikanten ook hun gebruik van 3D-printen voor assemblagelijngereedschappen, reserve- en auto-onderdelen voor eindgebruik uitgebreid.

Het toenemende gebruik van AM in de productie wordt ook deels gedreven door de opkomst van E-voertuigen. Elektrische auto's moeten lichter worden om energiezuiniger te zijn.

Het verminderen van het gewicht van componenten vereist een nieuwe benadering van het ontwerp van de componenten onder de motorkap. AM is zo'n technologie die lichtgewicht en nieuwe ontwerpen mogelijk maakt die niet haalbaar zijn met traditionele productiemethoden.

Dat gezegd hebbende, naarmate het gebruik van AM in de automobielindustrie toeneemt, neemt ook de complexiteit van het beheer van AM-productie toe, inclusief orderverwerking, kwaliteitscontrole en supply chain management. Of het nu gaat om prototyping of serieproductie, autofabrikanten die AM intern gebruiken, moeten met veel uitdagingen omgaan.

Hieronder onderzoeken we de meest urgente uitdagingen en hoe digitale automatisering automobielbedrijven kan helpen de productiviteit van hun AM te maximaliseren.

Lees ook: 

• Hoe verandert 3D-printen de auto-industrie?
• 4 belangrijke digitale productietrends in de auto-industrie
• 10 spannende voorbeelden van 3D-printen in de auto-industrie in 2021

Vijf 3D-printuitdagingen die autofabrikanten kunnen oplossen door digitalisering 

1. Zorgen voor een snellere doorlooptijd van prototypes 

Naarmate OEM's racen om geavanceerde functies als eerste op de weg te brengen, is er meer vraag naar rapid prototyping. Of autofabrikanten nu concepten moeten visualiseren of ideeën moeten testen met functionele prototypes, 3D-printen is een ideale technologie.

Het runnen van een RP-faciliteit of laboratorium brengt echter zijn eigen uitdagingen met zich mee. Het handmatig verzamelen van klantorders (die vaak via e-mail of telefoon binnenkomen), het citeren en het terugsturen van offertes zijn bijvoorbeeld vaak niet-geoptimaliseerde activiteiten die de doorlooptijd verlengen.

Het handmatig beheren van de bestelstap en met behulp van silo-tools zoals spreadsheets is gevoelig voor fouten en laat weinig kans om te verbeteren.

Een betere oplossing zou zijn om het proces van het verzamelen van 3D-printverzoeken te standaardiseren en te automatiseren. Een manier om dit te doen is door een platform te implementeren waarmee gebruikers, b.v. ingenieurs, om een ​​onderdeel aan te vragen via een speciale portal door een 3D-bestand te uploaden en een geschikt materiaal en geschikte technologie te kiezen.

Het betekent dat ze binnen enkele minuten een bestelling kunnen plaatsen zonder te hoeven communiceren met RP-labassistenten en automatisch op de hoogte worden gesteld van elke mijlpaal in de productieworkflow van hun prototype.

Zodra de bestelling in het systeem zit, kunnen RP-labmanagers de binnenkomende bestellingen volgen, prioriteren en de productie plannen. Het proces voor het indienen van bestellingen begint te werken als een goed geoliede machine door middel van automatisering, waardoor tijd wordt bespaard die managers anders zouden besteden aan het handmatig verzamelen en ordenen van gegevens.

Aangezien snelheid een topprioriteit is voor autofabrikanten, geldt dat hoe sneller ontwerpers hun prototypes kunnen ontvangen, hoe wendbaarder ze zullen zijn bij het testen en valideren van productideeën. Versnelde productontwikkeling draagt ​​op zijn beurt bij aan een snellere time-to-market voor nieuwe voertuigen en een voorsprong op de concurrentie.

2. Betere controle over AM-toeleveringsketen en outsourcing-workflow

De auto-industrie is een geïntegreerde keten van leveranciers, fabrikanten en consumenten. Een kant-en-klaar product, zoals een auto of een ander type voertuig, bestaat uit enkele honderden tot zelfs enkele duizenden elementen die worden vervaardigd en geleverd door verschillende bedrijven, vaak in verschillende landen.

De toeleveringsketen in automotive AM is evenzo complex:OEM's in de auto-industrie die 3D-geprinte onderdelen in hun auto willen installeren, moeten samenwerken met verschillende leveranciers om te zorgen voor tijdige productie en distributie van onderdelen.

Echter, zoals blijkt uit onze veelvuldige gesprekken met klanten, is het voor veel autofabrikanten inefficiënt om AM-onderdelen van externe leveranciers in te kopen. Het proces omvat vaak heen en weer e-mails en telefoontjes om prijzen te bespreken en overeen te komen, en dit handmatig doen resulteert in een gebrek aan transparantie en wendbaarheid.

AM-toeleveringsketen is een complex gebied om onder controle te krijgen, maar hier zijn enkele tips over hoe u de AM-toeleveringsketen efficiënter kunt beheren:

• Integreer alle leveranciers en onderdelenfabrikanten op een gecentraliseerd AM-order- en supply chain-platform. Een geïntegreerd netwerk van leveranciers en onderaannemers stelt u in staat om doorlooptijden en kosten van productie te vergelijken, waardoor het gemakkelijker wordt om een ​​meer geschikte leverancier te kiezen.
  
  
• Wanneer beheerd via een additief MES, stelt een geïntegreerd leveranciersnetwerk u in staat om de stroom van bestellingen te stroomlijnen door middel van geautomatiseerde routering. Hierdoor kan iedereen in de toeleveringsketen van de auto-industrie voorbereid zijn op het snel ontvangen en verwerken van bestellingen.
  
  
• Tot slot zorgt de samenwerking met leveranciers via een gecentraliseerd platform voor zichtbaarheid van AM-onderdelen en -projecten en stelt u in staat om vertragingen of andere problemen in een vroeg stadium te identificeren.

3. Zorgen voor herhaalbaarheid van het AM-proces en kwaliteit van onderdelen

Productie-efficiëntie en kwaliteit van onderdelen staan ​​voorop bij het 3D-printen van auto-onderdelen.

Hoewel traditionele productieprocessen goed worden begrepen, zoekt de industrie nog steeds naar de beste benaderingen voor AM die herhaalde kwaliteit garanderen.

In AM worden onderdelen in kleine series geproduceerd, mogelijk in verschillende fabrieken. Zonder een manier om elke keer een consistente productie te bereiken, is het een uitdaging voor fabrikanten om ervoor te zorgen dat onderdelen altijd volgens de exacte specificaties worden vervaardigd.

Om herhaalbare AM en hoogwaardige afgewerkte onderdelen te garanderen, moeten autofabrikanten een gestandaardiseerde workflow opzetten.

Het standaardiseren van AM-activiteiten vereist effectief beheer van AM-systemen en -processen, automatisering en een hoog niveau van connectiviteit om volledige zichtbaarheid van de workflow te bieden.

OEM's en leveranciers in de auto-industrie hebben daarom een ​​digitaal beheersysteem voor additieve productie nodig, zoals additive MES.

Moderne additieve MES biedt krachtige tools die gestandaardiseerde, consistente AM-bewerkingen ondersteunen.

Additive MES stelt gebruikers in staat om bewerkingen te controleren door unieke serienummers aan onderdelen toe te voegen en regels te definiëren die de stroom van onderdelen door verschillende productiestappen automatiseren. Zodra een bestelling bijvoorbeeld is bevestigd, kan het systeem automatisch onderdelen uit de bestelling toewijzen aan specifieke machines op basis van gedefinieerde parameters zoals materiaal, technologie, prioriteit en beschikbaarheid van 3D-printers.

Zodra het printen is voltooid, kan de MES-software onderdelen verder volgen tijdens de nabewerkingen en kwaliteitscontroles tot aan de levering, waarbij één enkele digitale draad wordt behouden.

Wanneer software de processen aanstuurt, elimineert het de mogelijkheid van fouten, zoals het toewijzen van onderdelen aan de verkeerde machine of het missen van deadlines vanwege ongeordende orderprioriteiten.

Bovendien vereenvoudigt een digitaal systeem de controlekwaliteit en auditcontroles. Wanneer gegevens worden gecentraliseerd en eventuele wijzigingen erin worden vastgelegd en bijgehouden, wordt het eenvoudiger om de kwaliteit te traceren en processen te certificeren volgens industriestandaarden.

4. Maximale productiviteit van een laboratorium voor additieve productie

Bij het beheer van een AM-faciliteit of laboratorium in de automobielindustrie is het essentieel om de productiviteit te verbeteren om een ​​hogere ROI te behalen op dure 3D-printapparatuur en materialen.

Maar hoe meet u de productiviteit van uw productieapparatuur? Hoe krijg je inzicht om je processen te verbeteren?

Zonder de juiste technologie wordt het meten van de productiviteit van de AM-productielijn moeilijk. Dit geldt met name als u vertrouwt op spreadsheets, papier of verschillende softwareplatforms.

Handmatige, losgekoppelde tools zijn niet geschikt voor het volgen en meten van de productiviteit van uw AM-systemen. Ze bieden gewoon niet het niveau van zichtbaarheid dat u nodig hebt om de AM-productie effectief te laten verlopen.

Om de productiviteit beter te volgen, kunt u een geïntegreerd additief MES-systeem gebruiken dat verbinding maakt met AM-systemen en rapporten genereert over cruciale statistieken, zoals opbrengst, uitval- versus succespercentages en machine-uptime.

Gewapend met de gegevens kunnen de labmanagers knelpunten identificeren, zoals slecht presterende apparatuur, en proactieve stappen ondernemen om de efficiëntie op peil te houden. De gegevens over de prestaties van AM lab kunnen managers aanmoedigen om cruciale zakelijke beslissingen te nemen om de productiviteit te verhogen, zoals het optimaliseren van machineparameters of het toewijzen van meer operators aan specifieke taken.

5. Onderdelen flexibel en op het juiste moment produceren  

Een van de grootste kansen die 3D-printen biedt, is het on-demand en in flexibele hoeveelheden vervaardigen van onderdelen of gereedschappen.

Om dit proces echter efficiënt en herhaalbaar te laten zijn, hebben fabrikanten een complete database met AM-bestanden en productiegegevens nodig waarmee ze onderdelen en gereedschappen op aanvraag kunnen vinden, bestellen en produceren.

Het ontbreken van het juiste systeem om zo'n database bij te houden doet de voordelen van on-demand 3D-printen teniet. Zo kan het opslaan van 3D-printbestanden in mappen of verzenden via e-mail er al snel toe leiden dat dubbele of zelfs verouderde bestanden worden gedeeld.

Bovendien kan niet-geoptimaliseerde opslag van 3D-printgegevens de flexibiliteit in de productie niet ondersteunen. Het kan voor AM-labmanagers zeer tijdrovend zijn om de juiste versie van bestanden te vinden, hun productievereisten dubbel te controleren en ze pas daarna voor productie op te sturen.

Een betere benadering van on-demand productie zou zijn om een ​​digitale onderdelencatalogus op te stellen waarin de nieuwste versies van CAD-modellen zijn opgeslagen, evenals hun productievereisten.

Een opslagsysteem voor één bestand maakt het gemakkelijker om het ontwerpbestand en alle benodigde informatie over het onderdeel, zoals het vereiste proces en materiaal, te vinden.

Een bijkomend voordeel van een virtuele onderdeleninventaris is de mogelijkheid om verbinding te maken met uw andere softwaretoepassingen, zoals ERP en MES.

Het digitaal koppelen van uw virtuele voorraad- en productiebeheersoftware heeft twee fundamentele voordelen. Ten eerste kunnen AM-gebruikers onderdelen bestellen met een klik op de knop. En ten tweede kunnen AM-productieplanners onmiddellijk op de hoogte worden gebracht van de bestelling en onderdelen voor productie plannen zonder moeizaam heen en weer proces.

Lees ook:4 manieren waarop digitale inventaris uw additieve productieactiviteiten kan ondersteunen

De groei van automotive AM stimuleren met digitalisering

Additive manufacturing helpt autofabrikanten en leveranciers om zich beter aan te passen om sneller te veranderen en te innoveren. Om het potentieel van AM volledig te benutten, moeten technologiegebruikers echter zorgen voor de efficiëntie en schaalbaarheid van 3D-printen.

Om de groei van AM te ondersteunen, wenden vooruitstrevende autofabrikanten zich tot de digitalisering van kritieke workflowprocessen. Digitalisering heeft veel voordelen voor AM operations management, waaronder gestroomlijnde order- en productieplanning, geïntegreerde supply chains en virtuele voorraden voor on-demand additive manufacturing.

Maar om het meeste uit digitalisering te halen, moet het gebaseerd zijn op een gecentraliseerd platform dat verschillende delen van AM-operaties kan verbinden voor volledige zichtbaarheid en traceerbaarheid.

Een dergelijk platform is te vinden in additief MES. Terwijl autobedrijven de productontwikkeling versnellen en geoptimaliseerde auto-onderdelen introduceren met behulp van 3D-printen, helpen digitale oplossingen, zoals MES, hen om dit efficiënter te doen, wat kansen biedt voor betere besluitvorming, procesoptimalisatie en schaalbare groei.

Ontdek hoe AMFG u kan helpen

Met systeemconnectiviteit, workflowautomatisering en een uitgebreide reeks software-integraties, biedt onze additieve MES- en workflowsoftware een complete oplossing om AM-gebruikers in de automobielsector te helpen bij het realiseren van verbonden, schaalbare AM-processen in hun organisaties en toeleveringsketens.