Industrie 4.0 en Gedistribueerde Productie Drijven Duurzame Productie

Fabrikanten omarmen technologieën zoals 3D-printen om een deel van de productie lokaal te verplaatsen, meer duurzame materialen te gebruiken, en afval te reduceren.

De huidige pandemie heeft veel nieuwe en bestaande uitdagingen in de wereldwijde toeleveringsketen getoond, van fabrieken die moesten sluiten vanwege lockdowns, de noodzaak om veel productielijnen te herinrichten, tot wereldwijde storingen van luchtvracht en zeevaart toeleveringslijnen.

Terwijl de meeste fabrieken in veel landen, met name in Azië, normale operaties hebben hervat, hebben de veranderingen in distributie die nodig waren om de benodigde beschermingsapparatuur te leveren, lege shipping containers in ongewone locaties achtergelaten. Het verzamelen van die containers is duur, en nu staan fabrikanten tegen additionele verzendkosten en vertragingen in het sturen van hun producten naar hun klanten en distributiecentra.

Fabrikanten Wilden Productie Elders, Maar Nu Willen Ze Het Thuis

In 2010 schreef de overleden Andy Grove, voormalig Intel CEO, in Businessweek: "Amerikaanse bedrijven ontdekten dat ze hun productie en zelfs hun engineering goedkoper in het buitenland konden laten doen. Toen ze dat deden, verbeterden de marges. Management was blij, en aandeelhouders ook. Groei voortgezet, nog winstgevender. Maar de jobmachine begon te sputteren."

Aziatische fabrikanten leerden snel en startten hun industrie in sleutelcomponenten zoals LCDs, injectiegieten (een resultaat van de massive investering in speelgoedproductie in China), lithium-ion batterijen, wireless kaarten, controller boards, flex circuits, etc. Amerikaanse bedrijven waren maar al te blij om te Willen, denkend dat ze nog steeds het high-end ontwerp en engineering van innovatieve producten in handen hadden.

Nu veel fabrieken scharrelen om de componenten te krijgen die ze nodig hebben, zoeken veel OEM's naar innovatieve technologieën om productie dichter bij hun markten te brengen.

Technologieën zoals 3D-printen en lasersnijden maken lokale productie van beperkte series mogelijk tegen prijzen die kunnen concurreren met injectiegieten en waterstraalproductie.

In het afgelopen decennium is 3D-printen geëvolueerd van een experimentele technologie alleen gebruikt voor zeer beperkte producties tot een technologie om grote hoeveelheden gespecialiseerde onderdelen voor diverse industrieën te produceren.

Grote corporations, met name in de consumentenelektronnicamarkt, hebben jarenlang een deel van nieuwe productontwikkelingstaken uitgebesteed, met name voor prototype-ontwerp en verpakking. Nu vragen kleinere bedrijven, aanvankelijk terughoudend om buitenaars te laten samenwerken aan nieuwe producten, om dingen zoals 3D-printcode ontwikkeling, productvalidatie, en outdoortesten van nieuwe producten te laten doen door externe leveranciers.

"Sinds de vroege lockdowns is er een verschuiving in het werk dat we voor diverse klanten doen, met name op middelgrote tot grote bedrijven. Nu het aanbevolen is voor mensen om reizen en het gewone werkplek te vermijden, vragen telewerkende werknemers en ontwikkelteams uit het buitenland ons om ontwerpen en prototypes te ontwikkelen, de veranderingen en verbeteringen die we allebei doen te coördineren en 3D-printen de iteraties om ze fysiek te testen," zegt David Tena, eigenaar van de FabCafe in Barcelona. "Bijvoorbeeld, voor een Chicago-gebaseerd bedrijf, ontwerpen we een hoes voor een elektronisch apparaat, coördineren met hun elektronische ontwikkelteam, delen de veranderingen en verbeteringen die we allebei doen en 3D-printen de iteraties om ze fysiek te testen."

Nieuwe Materialen Laten Meer Duurzame Productie en Afvalreductie Toe

3D-printen voor industrie stelt de productie van veel geometrische structuren in staat en vereenvoudigt het productontwerpproces. Het is ook relatief milieuvriendelijk. In laag-tot-middel volume productie kan het ook levertijden en totale productiekosten verlagen.

Bij 3D-printen, in tegenstelling tot traditionele productie, is de kosten per eenheid niet afhankelijk van volume. 3D-printen stelt ook dezelfde onderdelen in staat om met exact dezelfde specificaties overal ter wereld geproduceerd te worden, wat de additionele transportkosten bespaart en productie duurzamer maakt. Ook, naarmate industriële 3D-printers goedkoper en sneller worden, wordt de behoefte aan opslag en grote voorraden minder kritiek, omdat onderdelen op bestelling geproduceerd kunnen worden.

Momenteel gebruiken de meeste industriële 3D-printers polyamiden zoals PA11 en PA12. Deze high-end kunststoffen zijn de materialen van keuze voor toepassingen waar veiligheid, duurzaamheid, of betrouwbaarheid kritiek is. Ze worden gebruikt om betrouwbare onderdelen te produceren voor industrieën zoals automotive, medisch, sport, en luchtvaart. PA11 is een bio-polyamide die 100% gemaakt is van gerecycled materialen, essentieel om circulair economie-initiatieven te ondersteunen. Tot onlangs maakten hun hoge prijs deze materialen te duur voor low-cost consumentengoederen.

HP en andere fabrikanten gebruiken nu andere materialen zoals hoog-temperatuur glas en sommige metalen.

Verder is het nu mogelijk om basale elektronische circuits te printen op 3D-geprinte onderdelen. De vernieuwende factor hier is het printen van 3D-elektronica ingesloten in objecten. Daarom, voor bijna nul-marginale incrementele kosten, kun je sensoren inbouwen. Elk item kan stroomlijnen, signaallijnen, en sensoren ingesloten hebben in het 3D-geprinte onderdeel.

"Het feit dat Industrie 4.0 economisch gedistribueerde productie mogelijk maakt, betekent dat je de manier kunt veranderen waarop je producten bouwt en distribueert," zei Ramón Pastor, Vice President and General Manager, 3D Printing, HP, in een interview met IoT Times. "Er zijn schattingen dat tot de helft van de brandstof, fossiele brandstof in dit geval, die in de wereld wordt verbruikt, gebruikt wordt om producten te transporteren van waar ze geproduceerd worden naar waar ze geconsumeerd worden. In die zin stelt de combinatie van Industrie 4.0, digitale productie, en 3D-printen ons in staat om deze paradigmas te veranderen en naar gedistribueerde productie te gaan, wat eigenlijk is: je produceert wat je nodig hebt op het moment dat je het nodig hebt, naast waar de vraag is."