Drie digitale productietrends voor 2020

Nu we het einde van 2019 naderen, vertragen de technologieën achter grootschalige digitalisering helemaal niet.

Binnen de komende vijf jaar zal naar verwachting 85% van de industriële bedrijven Industrie 4.0-technologieën hebben geïmplementeerd in alle belangrijke bedrijfsdivisies. De trend is het produceren van praktische digitale toepassingen die nu pas zichtbaar worden.

Vanwege een groot aantal uitdagingen is de maakindustrie traag geweest om volledige digitaliseringsinspanningen over te nemen. De weinige leiders die de grens van digitale transformatie hebben betreden, hebben de basis gelegd voor de rest.

De mainstream-aanpak was meer "afwachten" dan "op volle kracht vooruit". Als gevolg hiervan is er een botsing tussen de verwachtingen van productingenieurs en de mentaliteit van fabrikanten.

Fabrikanten waren in het verleden traag met het adopteren van nieuwe technologieën, maar 2020 wordt waarschijnlijk een jaar van wijdverbreide digitale adoptie. De vonken zijn overgeslagen, en met uitschieters die de status-quo uitdagen, wordt de industrie naar voren geduwd.

"Omdat de technologie snel verandert, moeten fabrikanten hun Industry 4.0-transformatieplannen toekomstbestendig maken, anders lopen ze het risico achterop te raken bij hun concurrenten", stelt McKinsey's 2019-rapport over "Future-Proofing a Digital Manufacturing Transformation."

Ingenieurs staan ​​in de kern open voor innovatie en technologie. Tegelijkertijd vereist de aard van het proces dat ze samenwerken op meerdere niveaus in de supply chain, met industrieën die niet altijd dezelfde mentaliteit hebben aangenomen. Voor hen betekent digitalisering van de productie dat ze tijd-, energie- en geldbesparende inspanningen kunnen integreren in het hele productieproces.

Dit zijn de top drie van aandrijftechnologieën die we in 2020 verwachten te zien, en hoe ze ingenieurs in staat zullen stellen:

Online en on-demand

Met behulp van digitale platforms die het hele proces faciliteren via een netwerk van gedistribueerde partners, hebben online fabrikanten het afgelopen jaar geëxperimenteerd met nieuwe materialen en innovatieve bedrijfsmodellen.

Door een ecosysteem van kwaliteitsfabrikanten te creëren, hoeven technici alleen maar hun computerondersteunde ontwerpen (CAD's) te uploaden, waarbij ze materiaal, oppervlakteafwerking, schroefdraadgaten, toleranties en doorlooptijd naar de cloud specificeren. Het platform bevestigt vervolgens het ontwerp en een lid van het gedistribueerde netwerk met productiemogelijkheden voor het specifieke onderdeel zal het project op zich nemen.

Naast 3D-printen van kunststoffen en metalen, bieden online on-demand productiebedrijven suites aan met een verscheidenheid aan processen, waaronder computer numerieke controle (CNC) bewerking, plaatwerkproductie, spuitgieten en urethaangieten. Met de mogelijkheid om online toegang te krijgen tot deze productiemethoden, wordt on-demand productie van onderdelen een meer haalbare productiemethode.

Hoewel deze industrie nog in de kinderschoenen staat, is het potentieel dat het ontsluit voor ingenieurs enorm. Traditioneel werd de productie van onderdelen gehinderd door lange doorlooptijden om de offerte goed te keuren, internationaal transport en de behoefte aan minimale bestellingen van hoge aantallen, die allemaal de kosten en uitvaltijd verhogen. Door deze barrières te verminderen, stelt online on-demand productie ingenieurs in staat om te leveren zonder afbreuk te doen aan hun ontwerp.

In het komende jaar verwachten we dat meer ingenieurs zich zullen richten op on-demand productie als een manier om grote pijnpunten op te lossen. Het is waarschijnlijk dat dit zal leiden tot meer concurrentie in deze branche en tot een consolidatie van marktleiders over de hele linie. Dit zal er uiteindelijk toe leiden dat platforms nieuwe materialen gaan gebruiken en meer fabrikanten naar het gedistribueerde netwerk trekken, wat leidt tot meer keuze voor technici, minder uitvaltijd en lagere kosten.

Meer partnerschappen, joint ventures

Fabrikanten vonden het moeilijk om verder te gaan dan de testfase van hun digitaliseringsstrategieën, vanwege hun enorme omvang, geglobaliseerde toeleveringsketens en een gebrek aan duidelijke doelstellingen. Hoewel dit begint te veranderen, lopen grote organisaties doorgaans achter als het gaat om het aannemen van een echt digitale mentaliteit in hun gelederen. Besluitvormers zijn zich hiervan bewust en willen digitale expertise uit hun ecosystemen halen.

"Terwijl fabrikanten nadenken over het inbouwen van wendbaarheid in hun toeleveringsketens, groeit het besef dat deze inspanningen niet geïsoleerd kunnen plaatsvinden", stelt Deloitte's 2020 Manufacturing Industry Outlook. "De noodzaak om een ​​sterk ecosysteem te cultiveren is een trend die is ontstaan, en ons onderzoek toont aan dat het een steeds effectievere strategie is voor fabrikanten, vooral als het gaat om digitaal momentum."

Volgens Deloitte zal deze trend zich het komende jaar waarschijnlijk op twee verschillende manieren manifesteren. Ten eerste zien slimme fabrieken - die in de voorhoede van de digitale transitie staan ​​- de voordelen van partnerschappen in hun ecosystemen, waardoor nieuwe bedrijfsmodellen en waarde voor klanten worden gecreëerd in een aanzienlijk hoger tempo dan hun concurrenten. Achterblijvers die terughoudend waren om te verhuizen, willen dit succes nu repliceren in hun eigen bedrijven. Ten tweede zijn degenen die de grens verleggen nog niet klaar en zullen ze waarschijnlijk doorgaan met het uitbreiden van hun eigen ecosystemen als middel om mogelijkheden te vinden die ze niet in huis hebben.

Veel marktleiders gebruiken deze strategie om hun digitale visie te bevorderen. Maar gezien de relatieve premiumwaarde van digitale capaciteiten op de markt, suggereert Deloitte, "is het waarschijnlijker dat 2020 partnerschappen en joint ventures zal brengen in plaats van regelrechte overnames."

Toegang tot een extern ecosysteem van partners is essentieel om de grote tekorten aan talent en capaciteiten op te vullen waarmee veel fabrikanten te maken hebben. Het is dus waarschijnlijk dat we een jaar van partnerschappen zullen zien tussen grote bedrijven en innovatieve digitale scale-ups. Ingenieurs zullen profiteren van de toenemende focus op de gebruikerservaring, interne communicatie en gestroomlijnde klantreizen.

3-D printen

Wat begon als een technologie die voornamelijk werd gebruikt voor prototyping, is uitgegroeid tot een industrie op zich. 3D-printen wordt beschouwd als een van de meest ontwrichtende van alle Industrie 4.0-technologieën. Een belangrijk element van die revolutie is dat "3DP zich ontwikkelt als een praktisch alternatief voor zowel productontwikkeling als conventionele productie", aldus een PwC-witboek van eind vorig jaar.

De afgelopen jaren heeft de komst van nieuwe materialen de industrie vooruit geholpen en de toepassingen exploderen. Oorspronkelijk was er slechts een kleine selectie van kunststoffen beschikbaar voor gebruik in printprojecten. Tegenwoordig heeft de toevoeging van materialen zoals beton, metaal en nanodeeltjesinkt het innovatiepotentieel exponentieel vergroot.

Met de komst van printers die groter, sneller en ingewikkelder zijn, hebben ingenieurs de mogelijkheid om objecten op een veel grotere schaal te bouwen dan voorheen. Vier van de belangrijkste 3D-prints van dit jaar zijn:

• Het eerste 3D-geprinte menselijke hart, gedrukt in Israël dit jaar. Onderzoekers van de Universiteit van Tel Aviv produceerden het gevasculariseerde, gemanipuleerde hart met behulp van de eigen cellen en biologische materialen van een patiënt.
• De Universiteit van Maine heeft onlangs de grootste 3D-geprinte boot voltooid, een twee-tons, 7,5 meter lange kruiser, inclusief het grootste 3D-geprinte vaste onderdeel ooit.
• SpaceX's Crew Dragon's engine is volledig gefabriceerd met metalen 3D-printing. Het ruimtevaartuig is ontworpen als het veiligste bemande ruimtevaartuig ooit gebouwd en heeft 16 missies van en naar het internationale ruimtestation ISS voltooid.
• De prijs van het 3D-printen van hele huizen ter plaatse is drastisch gedaald tot tussen de $ 4.000 en $ 10.000, waardoor mensen in nood toegang hebben tot veilige en betaalbare woningen.

Terwijl 3D-printtechnologieën voor materialen zoals metaal en beton de afgelopen jaren relatief duur waren, is een continue stroom van innovaties begonnen deze te integreren in het reguliere productieproces.

Naarmate printers zelf in een snel tempo vooruitgaan, komen ze dichter bij wat de industrie beschouwt als de heilige graal van 3D-printen:printen van meerdere materialen, waarmee ingenieurs kunnen ontwerpen met een combinatie van filamenten.

Deze afdrukmethode is klaar om de meeste waarde te ontgrendelen van alle 3D-printtechnieken. Er zijn stappen ondernomen om printen met meerdere materialen in een prototyping-omgeving te introduceren, en het lijkt erop dat de technologie de komende twee jaar commercieel zal worden gebruikt.

Op de lange termijn zullen deze ontwikkelingen ingenieurs meer ontwerpvrijheid geven, de productiviteit van prototypes verhogen en de levering effectiever maken. Door de evolutie in materialen en de machines zelf voorspellen experts dat de 3D-printindustrie in 2026 in waarde zal groeien tot meer dan $ 50 miljard. Voeg daarbij de snelgroeiende on-demand productie-industrie en de waarschijnlijkheid van nieuwe partnerschappen over de hele linie, en we beginnen 2020 te zien als de basislijn van het versnelde digitaliseringsproces van de maakindustrie.

Filemon Schoffer is mede-oprichter en CCO van 3D-hubs, een online productieplatform.