Top 3 Digitale Productietrends Die 2020 Vormgeven

Naarmate we het einde van 2019 benaderen, vertragen de technologieën achter massale digitalisering zich niet imhoof.

Binnen de komende vijf jaar wordt verwacht dat 85% van de industriële bedrijven Industry 4.0-technologieën in alle belangrijke zakelijke divisies geïmplementeerd hebben. De trend produceert praktische digitale toepassingen die pas nu zichtbaar worden.

Vanwege een myriade van uitdagingen is de productie-industrie traag geweest om volledige digitaliseringsinspanningen te adopteren. De weinig leaders die het front van de digitale transformatie betraden, hebben de basis gelegd voor de rest om te volgen.

De mainstream-benadering is meer "wachten en zien" dan "volle vooruitgang." Als resultaat is er een clash tussen de verwachtingen van productengineers en de mentaliteiten van fabrikanten.

Fabrikanten in het verleden zijn traag geweest in het adopteren van nieuwe technologieën, maar 2020 zal waarschijnlijk een jaar van wijdverspreide digitale adoptie zijn. De vonken hebben opgevat, en met outliers die de status quo uitdagen, wordt de industrie vooruit geduwd.

"Met technologie die snel verandert, moeten fabrikanten hun Industry 4.0-transformatieplannen toekomstbestendig maken of het risico lopen achter hun concurrenten te blijven," stelt McKinsey's 2019 rapport over "Future-Proofing a Digital Manufacturing Transformation."

Ingenieurs zijn in hun kern open voor innovatie en technologie. Tegelijkertijd vereist de aard van het proces dat ze op meerdere niveaus collaboreren door de supply chain heen, met industrieën die niet altijd dezelfde mindset hebben geadopteerd. Voor hen betekent digitalisering van productie dat ze tijd-, energie- en geldbesparende inspanningen door het hele productieproces kunnen insluiten.

Hier zijn de top drie dryvende technologieën die we in 2020 verwachten te zien, en hoe ze ingenieurs zullen empowern:

Online en On-Demand

Met de hulp 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 businessmodellen.

Door een ecosysteem van kwaliteitsfabrikanten te creëren, hoeven ingenieurs alleen hun computer-ondersteunde ontwerpen (CAD's) te uploaden, specificerend materiaal, oppervlakteafwerking, gedraaide gaten, toleranties en levertijd naar de cloud. Het platform bevestigt dan het ontwerp, en een lid van het gedistribueerde netwerk met productiemogelijkheden voor het specifieke onderdeel neemt het project op.

Naast 3D-printen van kunststoffen en metalen, bieden online on-demand productiebedrijven suites met een verscheidenheid aan processen, waaronder computer numerical control (CNC) bewerking, plaatmetaalproductie, injectiegieten en urethane casting. Met de mogelijkheid om toegang te krijgen tot deze productiemethoden online, wordt on-demand onderdeelproductie een meer levensvatbare productiemethode.

Hoewel deze industrie nog in de kinderschoenen is, is het potentieel dat het voor ingenieurs ontgrendelt enorm. Traditioneel is onderdeelenproductie gehinderd door lange levertijden om de offerte te goedkeuren, internationaal transport, en de noodzaak voor hoge minimum orderhoeveelheden, wat allemaal kosten en downtime verhoogt. Door deze barrières te reduceren, stelt online on-demand productie ingenieurs in staat om te leveren zonder hun ontwerp te compromitteren.

In het komende jaar verwachten we meer ingenieurs te zien die zich wenden tot on-demand productie als een manier om grote pijnpunten op te lossen. Het is waarschijnlijk dat dit leidt tot verhoogde concurrentie in deze industrie, alsook een consolidatie van marktleiders overall. Dit zal uiteindelijk platforms drijven om nieuwe materialen te adopteren en meer fabrikanten in het gedistribueerde netwerk te trekken, wat leidt tot verhoogde keuze voor ingenieurs, minder downtime en lagere kosten.

Meer Partnerschappen, Joint Ventures

Fabrikanten hebben het moeilijk gevonden om verder te gaan dan de testfase van hun digitaliseringsstrategieën, vanwege hun schiere grootte, globaliseerde supply chains, en een gebrek aan duidelijke doelen. Hoewel dit begint te veranderen, lopen grote organisaties doorgaans achter wanneer het gaat om het adopteren van echt digitale mindsets door hun rangen heen. Beslissers zijn zich hiervan bewust, en kijken ernaar om digitale expertise vanuit hun ecosystemen binnen te halen.

"Naarmate fabrikanten nadenken over het bouwen van wendbaarheid in hun supply chains, is er een toenemende realisatie dat deze inspanningen niet in isolatie kunnen plaatsvinden," stelt Deloitte's 2020 Manufacturing Industry Outlook. "De noodzaak om een sterk ecosysteem te cultiveren is een trend die onstaan is, en ons onderzoek toont aan dat het een steeds effectievere strategie is voor fabrikanten, met name wat betreft digitale momentum."

Volgens Deloitte zal deze trend waarschijnlijk in het komende jaar op twee verschillende manieren uitspelen. Ten eerste zien slimme fabrieken — die aan de voorhoede van de digitale transitie staan — de voordelen van partnerschappen door hun ecosystemen heen, nieuwe businessmodellen en waarde voor klanten creërend met een significant hogere snelheid dan hun concurrenten. Achterblijvers die terughoudend zijn geweest om te bewegen, kijken nu naar manieren om dit succes in hun eigen bedrijven te repliceren. Ten tweede zijn diegenen die de grens verleggen nog niet klaar, en zullen waarschijnlijk doorgaan met het uitbreiden van hun eigen ecosystemen als middel om capaciteiten te sourcen die ze niet in-house hebben.

Veel marktleiders gebruiken deze strategie om hun digitale visie verder te brengen. Maar gegeven de relatieve premiewaarde op digitale capaciteiten in de markt, suggereert Deloitte, "het kan waarschijnlijker zijn dat 2020 partnerschappen en joint ventures zal brengen in plaats van pure overnames."

Toegang tot een extern ecosysteem van partners is essentieel om de grote talent- en capaciteitstekorten die veel fabrikanten ervaren op te vullen. Dus is het waarschijnlijk dat we een jaar zullen zien van partnerschappen tussen grote bedrijven en innovatieve digitale scale-ups. Ingenieurs zullen profiteren van toenemende focus op de gebruikerservaring, interne communicatie, en gestroomlijnde klantreizen.

3D-Printen

Wat begon als een technologie primair gebruikt voor prototyping, is geëvolueerd tot een industrie op zich. 3D-printen wordt beschouwd als een van de meest disruptieve van alle Industry 4.0-technologieën. Als een sleutelelement van die revolutie, "evolueert 3DP als een praktische alternatief voor zowel productontwikkeling als conventionele productie," volgens een PwC white paper van eind vorig jaar.

De afgelopen paar jaren heeft de aankomst van nieuwe materialen de industrie vooruitgedreven, en applicaties exploderen. Oorspronkelijk was alleen een kleine selectie kunststoffen beschikbaar voor gebruik in printprojecten. Vandaag de dag heeft de toevoeging van materialen zoals beton, metaal en nanopartikel-inkt het potentieel voor innovatie exponentieel uitgebreid.

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

• Het eerste 3D-geprinte menselijk hart, geprinte in Israël dit jaar. Onderzoekers van Tel Aviv University produceerden het gevaseerd ingenieurshart met een patiënt's eigen cellen en biologische materialen.
• De University of Maine voltooide recent de grootste 3D-geprinte boot, een twee-ton, 7,5-meter kruiser, inclusief het ooit grootste 3D-geprinte massive deel.
• SpaceX's Crew Dragon's motor was volledig gefabriceerd met metaal 3D-printen. Ontworpen om het veiligste bemande ruimtevaartuig ooit te zijn, heeft het schip 16 missies naar en van het Internationale Ruimtestation voltooid.
• De prijs van 3D-printen van hele huizen op locatie is dramatisch gedaald naar tussen $4.000 en $10.000, wat toegang tot veilige en betaalbare woning biedt aan wie dat nodig heeft.

Terwijl 3D-printtechnologieën voor materialen zoals metaal en beton relatief duur zijn geweest de afgelopen jaren, heeft een continue stroom van innovaties begonnen om ze in het mainstream productieproces te integreren.

Naarmate printers zelf zich met een snel tempo ontwikkelen, komen ze dichter bij wat de industrie de Heilige Graal van 3D-printen noemt: multi-materiaal printen, wat ingenieurs in staat zal stellen om te ontwerpen met een combinatie van filaments.

Deze printmethode is bereid de meeste waarde van alle 3D-printtechnieken te ontgrendelen. Stappen zijn gezet om multi-materiaal printen in een prototyping-omgeving te introduceren, en de technologie ziet eruit om de komende een of twee jaar in commercieel gebruik te stappen.

Op de lange termijn zullen deze vooruitgangingen ingenieurs grotere ontwerpvrijheid geven, prototyping-productiviteit boosten, en levering effectiever maken. De evolutie in materialen en de machines zelf hebben experts laten voorspellen dat de 3D-printindustrie in waarde zal groeien tot boven de $50 miljard bij 2026. Tel hierbij de snel expanderende on-demand productieindustrie en de waarschijnlijkheid van nieuwe partnerschappen overall op, en we beginnen 2020 te zien als de basislijn van de versnelde digitalisatie van de productie-industrie.

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