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Industria 4.0: l'impatto della stampa 3D sulla Supply Chain

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Cosa si intende per stampa 3D nella Supply Chain?

La supply chain è la sequenza di passaggi coinvolti nella produzione e distribuzione di un prodotto; quindi, rappresenta uno dei pilastri principali nel funzionamento di un'azienda. Per avere un business di successo, tutti i processi della catena devono essere controllati e integrati tra loro. Negli ultimi decenni, i mercati hanno trasferito il loro focus dal prodotto al consumatore finale. Per le aziende, essere flessibili nella personalizzazione e agili nella consegna è diventato un vantaggio competitivo. Per ottenere questi vantaggi, le aziende hanno iniziato a utilizzare la stampa 3D per produrre le loro parti e ottimizzare così i processi di produzione. La stampa 3D è la tecnologia di produzione che sta rivoluzionando il modo in cui i prodotti vengono forniti alle aziende, grazie ai suoi principali vantaggi. Soprattutto in uno scenario di pandemia, questa tecnologia dirompente ha dimostrato di avere prestazioni migliori di quelle attese.

L’impatto della stampa 3D sulla supply chain è stimato in consegne più rapide e costi di magazzino più bassi, avvicinando il luogo di produzione al punto finale di utilizzo.

Supply Chain 4.0: quali sono le sfide dell’attuale supply chain?

L'Industria 4.0, conosciuta come la quarta rivoluzione industriale, ha cambiato il modo in cui le aziende progettano la propria catena di fornitura, poiché ha contribuito all'aumento delle prestazioni in termini di denaro, tempo e risorse utilizzate.

Nell'ambito dell'Industria 4.0, la Supply Chain 4.0 nasce con l'obiettivo di migliorare le performance e la soddisfazione del cliente principalmente attraverso l'utilizzo della connessione internet, delle nuove tecnologie e dell'automazione avanzata. In particolare, l'industria manifatturiera deve diventare smart per passare rapidamente dalla produzione di massa alla produzione personalizzata. Da qui la necessità di una risposta rapida da parte della produzione e della logistica data da un processo produttivo più flessibile ed efficiente.

Le sfide della Supply Chain mondiale nel 2021

L’attuale supply chain ha mostrato i suoi punti di debolezza negli ultimi anni con l’avvento di un fenomeno imprevisto: la pandemia di COVID19. Questo avvenimento ha generato interruzioni della catena con un calo e poi il conseguente incremento della domanda da parte del consumatore a seguito della ripresa economica.

Inoltre, molte aziende hanno dovuto chiudere per contagi al loro interno o normative sanitarie, quindi la carenza di manodopera e le chiusure aziendali hanno portato a ritardi nelle consegne che di conseguenza hanno causato carenze di prodotti e successive chiusure di stabilimenti.

Fin dall'inizio, la pandemia ha infatti dimostrato che se la Cina, uno dei maggiori fornitori di materie prime, è colpita da disordini della catena di approvvigionamento, le conseguenze si riversano su tutto il globo. I paesi stanno ancora pagando per queste interruzioni poiché la pandemia sta causando incertezza a tutti i livelli della catena. Soprattutto l'industria manifatturiera è stata duramente colpita dai rallentamenti della supply chain dovuti al Covid, a causa delle interruzioni di alcune operazioni portuali e della crisi dei semiconduttori. In generale, oltre alle pandemie, potrebbero esserci altri eventi imprevedibili che rischiano di rovinare l'equilibrio di una filiera nel tempo, come ad esempio le tensioni geopolitiche.

Ecco le principali sfide della supply chain:

Carenza di materiale e manodopera: per l’improvviso aumento e calo della domanda del consumatore a causa della crisi o della ripresa;
Difficile previsione della domanda: per l’imprevedibilità della futura evoluzione della pandemia o da tensioni geopolitiche;
Aumento dei prezzi dei trasporti: conseguente alla riduzione della manodopera dovuta alle infezioni da COVID o alla volatilità dei prezzi del carburante;
Congestione portuale: conseguenza dell'aumento della domanda dei consumatori. I livelli di congestione delle navi e dei porti nel 2021 sono stati senza precedenti;
Cambiamento delle esigenze dei consumatori e dell'industria: dai prodotti standard a quelli personalizzati, i consumatori vogliono che i loro prodotti siano realizzati meglio, in modo più veloce e a costo più basso;
Mantenimento delle strategie di magazzino: le strategie attuali non tengono in considerazione gli imprevisti e non sono agili, le scorte sono importanti in caso di interruzione della produzione per indisponibilità delle materie prime;
Diversificare l'approvvigionamento: importante per ridurre i rischi legati alla Supply Chain;
Ritardi imprevisti: possono causare effetti a cascata nelle consegne dei prodotti;
Tenere il passo con le ultime regole governative: in termini di viaggio da/per un paese facente parte della catena di fornitura.

Impatto della tecnologia di stampa 3D sulla supply chain

I modi in cui la stampa 3D influisce sulle catene di approvvigionamento sono molteplici, dalla digitalizzazione del magazzino alla produzione locale, consentendo a molte aziende di implementare questa tecnologia di produzione per innovare la propria business intelligence, i trasporti, il magazzino e ottenere una maggiore flessibilità nella fornitura. La stampa 3D sta cambiando la supply chain perché la rende indipendente dalla domanda dei consumatori, consentendo alle aziende di produrre parti senza ordini con un lotto minimo.

L'impatto della tecnologia di stampa 3D sulla supply chain va oltre la produzione ma piuttosto tocca tutti i livelli della catena: la logistica deve adattarsi ad una produzione più veloce che soddisfa tempi di consegna più brevi, cogliendo nuove opportunità di risparmio.

I vantaggi della stampa 3D nella catena di approvvigionamento si traducono in un approccio molto più flessibile, poiché le aziende possono produrre piccoli lotti personalizzati molto velocemente e ridurre i rischi associati alle richieste del mercato. Ecco perché la stampa 3D avrà un impatto sulla supply chain globale:

Riduzione della supply chain: una parte prodotta in modo tradizionale deve essere lavorata in diversi reparti. Ad esempio, può avere la necessità di essere prodotta utilizzando uno stampo oppure essere tagliata, fresata, saldata o lucidata. Alcuni di questi passaggi devono essere esternalizzati, come ad esempio il coating o la finitura. Uno dei passaggi più lunghi e complessi potrebbe essere l'assemblaggio di diverse parti per formare il prodotto finito. Questo processo solitamente blocca per lungo tempo le risorse umane, facendo lievitare i costi. La stampa 3D avrà un impatto sulla catena di approvvigionamento globale perché le aziende possono ridurre tempo e risorse preziose fornendo parti sino ad ora divise in più componenti integrate in un pezzo unico, eliminando costosi tempi di assemblaggio e riducendo drasticamente i passaggi nel processo.
Riduzione del Lead Time nella Supply Chain: l'eliminazione di interi passaggi nella catena di approvvigionamento porta alla riduzione degli sprechi, dei tempi di consegna e del consumo di risorse, dando spazio a nuove mansioni. Inoltre, le aziende possono ottenere un maggiore controllo sulla propria catena, essendo finalmente meno dipendenti dalla programmazione e dalla consegna da parte dei loro fornitori.
Manifattura locale: la produzione fisica di grandi quantità di merci viene spesso spostata dove la manodopera e le materie prime sono meno costose. In questo scenario, la produzione delocalizzata ha maggiori costi in termini di trasporto e impatto ambientale e riduce il controllo dell'intera filiera. Questa situazione può degenerare quando sorgono tensioni geopolitiche o emergenze sanitarie globali e i tempi e i costi di consegna diventano imprevedibili. La stampa 3D, invece, funziona con un solo clic, e consente la produzione locale, riducendo i costi di trasporto e le emissioni e spostando la produzione dalle aree a basso costo direttamente al luogo di utilizzo finale. Le uniche spese di trasporto rimaste sono quelle necessarie per la materia prima, il filamento, se non disponibile localmente.
Riduzione dei costi: si stima che la stampa 3D sia la tecnologia più conveniente per la produzione di piccoli lotti, per serie limitate o pre-serie di parti. Maggiore è la complessità o la personalizzazione, minore è il costo della produzione additiva rispetto alla manifattura tradizionale. Con volumi di produzione più elevati, l'economia di scala favorisce le tecnologie tradizionali come lo stampaggio a iniezione. Tuttavia, la stampa 3D consente una maggiore flessibilità nella produzione, riducendo il numero di scorte in magazzino insieme ai costi e rischi ad esso associati.
Digitalizzazione del magazzino: secondo uno studio del MIT sull'impatto della stampa 3D sulla Global Supply Chain nel 2020, il passaggio alla stampa 3D consente alle aziende di risparmiare l'85% sui costi di trasporto, legati alla presenza di prodotti finiti da spedire dall'Asia. I costi di magazzino diminuiscono del 17%, poiché sono necessarie meno scorte, grazie alla produzione su richiesta abilitata dalla stampa 3D. In totale, il 70% dei risparmi è stato registrato lungo l'intera filiera.

Le aziende devono pagare molto per la conservazione e lo stoccaggio dei prodotti per un certo periodo di tempo, questo fa parte dei costi di gestione del magazzino che includono i costi per l'ordine, lo stoccaggio e la manutenzione del magazzino.

Evita l'obsolescenza di magazzino: alcuni articoli potrebbero perdere valore se conservati in magazzino per troppo tempo. L’inventory shrinkage è la perdita di prodotti tra il momento dell'acquisto e il momento della vendita, causata da errori amministrativi, danni nel trasporto o furto. Conta anche l'obsolescenza, i costi relativi ad articoli invenduti da tempo che vengono sostituiti da nuove versioni. Pertanto, ci sono vantaggi diretti nella riduzione dell'inventario poiché i costi complessivi sono elevati. La digitalizzazione delle catene di approvvigionamento può portare a grandi benefici in termini di riduzione dei costi di gestione del magazzino.
Agilità e reattività: la stampa 3D sta portando flessibilità nelle catene di approvvigionamento, consentendo una produzione just in time e on demand delle parti. Con la stampa 3D, le aziende possono resistere a interruzioni impreviste nella catena di approvvigionamento e agire rapidamente di conseguenza, riducendo i rischi connessi.

Con la manifattura additiva le aziende possono creare magazzini digitali che contengono files 3D delle loro parti di ricambio da poter produrre localmente quando e dove necessario.

Supply Chain nella Stampa 3D: in che modo la tecnologia Roboze aiuta a risolvere i problemi legati alla supply chain?

I vantaggi della stampa 3D nella supply chain sono evidenti in termini di flessibilità e reattività di produzione. L’unicità della tecnologia Roboze aggiunge altri benefici a quelli della tecnologia di stampa 3D in generale, che includono:

Metal replacement: l’uso di polimeri e compositi ad alte performance come PEEK, Carbon PEEK e Carbon PA permette la produzione di parti finite funzionali che possono sostituire i metalli in ambienti estremi. Le proprietà meccaniche, termiche e chimiche di questi materiali garantiscono un rapido sviluppo di prodotto di geometrie altamente complesse per la produzione sia di prototipi funzionali e customizzati che di parti finite industriali;
Sistemi di produzione accurati e ripetibili: le stampanti FFF più precise e ripetibili del mondo sono state create da Roboze grazie al Beltless System brevettato, in grado di raggiungere una tolleranza di posizionamento di 10 micrometri;
Supply chain on demand: Roboze 3D parts permette la produzione di parti just in time e on demand. Attraverso il network di partners Roboze 3D Parts, attivo in diversi continenti, le aziende possono trovare il fornitore più vicino al punto di utilizzo e ordinare le loro parti soltanto quando necessarie, senza dover investire nell’acquisto di una macchina. L’accuratezza e la ripetibilità della tecnologia Roboze assicurano la stessa qualità per parti stampate su macchine operative in due diverse parti del mondo;
Risorse umane: a causa dell’elevata automazione delle stampanti Roboze, non c’è necessità di allocare risorse per monitorare la produzione durante il processo di stampa. Tutto ciò che serve è un controllo iniziale e un monitoraggio alla fine. Le risorse umane sono a quel punto libere di dedicarsi ad altre mansioni.
Spreco di materiale: la tecnologia di stampa 3D, concettualmente opposta alla lavorazione CNC, è caratterizzata da uno spreco di materiale molto basso, dovuto alla sua natura additiva. Roboze sta spingendo sulla riduzione degli sprechi con un programma di economia circolare che è in grado di raccogliere il poco spreco presente durante la produzione e riciclarlo per un utilizzo futuro.

Quali sono le 3 industrie che usano la stampa 3D nella Supply Chain?

Le industrie che utilizzano la stampa 3D per il miglioramento della propria supply chain sono:

Energy: questa industria è caratterizzata da aziende operanti in diversi paesi, dal Qatar all’Alaska, dal Mozambico al Messico. Queste hanno bisogno di produrre parti di ricambio in località remote, come piattaforme offshore, che sono difficili da raggiungere e dove il fallimento di una sola macchina costa milioni. Avere un magazzino digitale permette loro di mantenere bassi i costi di magazzino, riducendo il rischio di fermo macchina.
Manufacturing: questo settore ha ridotto la distanza tra il punto di produzione e il punto finale di utilizzo con l'implementazione di stampanti 3D in loco. Le maschere e le attrezzature personalizzate sono una delle famiglie di prodotti più comuni in questo settore e lo aiutano a rimanere agile, perché migliorano l'efficienza del processo per la produzione di piccoli lotti, riducendo la necessità di un magazzino.
Space: molte parti per l'uso nello spazio sono lavorate da un blocco di materiale a causa dei bassi volumi di produzione. In alcuni casi anche il 90% di questo blocco viene fresato per creare la geometria necessaria, generando un elevato spreco di materiale. Inoltre, fornire parti in ambito spaziale, al giorno d’oggi, è complesso.

Qual è il prossimo step: in che modo la stampa 3D avrà un impatto sulla catena di approvvigionamento globale?

In futuro, la tecnologia di stampa 3D sostituirà in parte le tecnologie di manifattura tradizionale grazie alla sua versatilità. Man mano che i prezzi si abbasseranno, a causa di un aumento della produzione di materie prime e di una conseguente economia di scala, la stampa 3D acquisirà una maggiore popolarità, rendendo le aziende più resilienti alle improvvise interruzioni della catena di approvvigionamento. Poiché la produzione additiva sta diventando sempre più nota, le aziende stanno muovendo i primi passi verso la sua adozione per migliorare la propria catena di approvvigionamento. Stanno iniziando perciò ad utilizzare la stampa 3D per la progettazione e produzione di nuovi prodotti. Pertanto, stanno creando database pieni di file CAD sempre pronti per essere stampati in caso di necessità di sostituzione, consentendo una catena del valore della stampa 3D. Questo cambierà drasticamente la logica dell'aftermarket, permettendo una più rapida sostituzione dei pezzi di ricambio.

C'è un enorme attenzione oggi verso tecniche avanzate di ottimizzazione del magazzino. La stampa 3D abilita il magazzino digitale che aiuta le aziende a gestire l'imprevedibilità meglio dei magazzini standard. Il passaggio dalla pianificazione della domanda tradizionale alla modellazione della domanda prevista migliorerà la gestione delle sfide della catena di approvvigionamento.

La stampa 3D nella gestione della Supply Chain

Ogni azienda può avviare il processo verso la digitalizzazione del magazzino, implementando la stampa 3D nella gestione della supply chain. Partendo dal catalogo dei ricambi si può avviare un processo di identificazione di quelli che possono essere sostituiti dalla stampa 3D. È importante individuare quelle parti che tendono a rimanere a lungo in magazzino, diventando obsolete con il passare del tempo. È necessario eseguire una fattibilità tecnica ed economica per valutare la convenienza della stampa 3D di queste parti all'interno della catena di fornitura aziendale.

Il prossimo passo è la creazione di un magazzino digitale con l'elenco delle parti che trarrebbero maggior beneficio dalla stampa 3D. Se un file CAD digitale non è disponibile, la reverse engineering e la scansione 3D potrebbero aiutare a ricostruire la geometria della parte. In futuro, le parti saranno progettate per la produzione additiva, sfruttando appieno la tecnologia.

Con un magazzino digitale completo e organizzato, le aziende possono richiedere le parti di ricambio on demand e just in time direttamente al centro di stampa più vicino al cliente finale.