Manifattura distribuita e decentralizzata: il futuro della produzione di parti per la manifattura localizzata

Problemi della supply chain globale nel 2022: dal travel ban alle guerre commerciali

Molte aziende in passato hanno spostato la propria produzione in paesi lontani con manodopera a basso costo, ottimizzando la catena di fornitura in modo che le parti prodotte venissero poi spedite al cliente. Con la pandemia di COVID-19 e relative restrizioni, guerre commerciali senza fine e tasse onerose, è stata evidenziata la fragilità della catena di approvvigionamento globale e la sua interconnessione. La manifattura distribuita sta cambiando questo aspetto consentendo la produzione di parti vicino al luogo di utilizzo, riducendo i tempi di trasporto, l'impatto ambientale e i costi.

La manifattura additiva (AM), chiamata anche stampa 3D, sta giocando un ruolo importante in questo, consentendo una maggiore flessibilità nei processi di produzione, riducendo ulteriormente la dipendenza dalle catene di approvvigionamento globali e i costi logistici associati. La manifattura locale è sorta negli ultimi anni per diversi motivi, non ultimo la pandemia di COVID-19, che ha catalizzato la diffusione di questo tipo di filiera. Tradizionalmente, i paesi occidentali si sono concentrati sulla produzione di prodotti a basso volume e di alto valore, spostando quindi la produzione di prodotti ad alto volume e di basso valore verso economie a basso costo, con catene di approvvigionamento lunghe e altamente ottimizzate.

Il problema è che queste reti di distribuzione tradizionali si basano sulla stabilità geopolitica globale e perciò hanno una scarsa resilienza a interruzioni come le sanzioni imposte a causa delle controversie commerciali in corso tra i paesi.

La pandemia di COVID-19 ha portato con sé restrizioni e gravi interruzioni delle catene di approvvigionamento globali e ha aggravato molti dei problemi già esistenti (come raccontato da ScienceDirect in questo articolo su Exploring Alternative Supply Chains and Distributed Manufacturing in Response to COVID-19), come dimostrato dal 35% dei produttori che ha segnalato disordini dovuti al virus. Tutti questi aspetti combinati hanno portato i produttori a cercare catene di approvvigionamento più semplici, più brevi, più resistenti alle interruzioni globali e in grado di produrre parti più personalizzate, con un relativo aumento della manifattura distribuita o localizzata.

Che cos'è la manifattura distribuita?

La manifattura distribuita (nota anche come produzione distribuita, produzione locale o produzione decentralizzata) è una forma di manifattura decentralizzata definita come la produzione di parti vicine alla fonte del bisogno sfruttando impianti di produzione localizzati e collegati tra loro tramite tecnologie online ed efficienti sistemi di comunicazione. Ciò significa che nella produzione locale, sia la produzione dei componenti che l'assemblaggio vengono eseguiti in prossimità del luogo di necessità utilizzando diversi fornitori e impianti di produzione. Da ciò deriva il termine distribuita.

Produzione centralizzata e decentralizzata: come l'outsourcing sta cambiando la distribuzione della produzione

La tendenza da diversi anni è quella di passare da una forma di produzione centralizzata ad una produzione distribuita o decentralizzata. Le due forme di produzione sono molto diverse.

• La manifattura distribuita si avvale della produzione locale per ridurre i costi, aumentare l'efficienza e adattare le parti prodotte alle necessità locali;
• Nella produzione industriale centralizzata, le materie prime, i componenti e i prodotti finali sono generalmente fabbricati in pochi impianti centralizzati situati in paesi a basso costo. Migliaia di parti identiche vengono prodotte e poi spedite in tutto il mondo dove necessario. L'assemblaggio finale avviene spesso vicino al luogo di utilizzo e in alcuni casi i prodotti si adattano alle richieste del mercato locale.

Vantaggi e svantaggi della produzione centralizzata e decentralizzata

Ci sono vantaggi e svantaggi per entrambe le tipologie ma, come accennato in precedenza, la tendenza nell’ultimo periodo è stata quella di passare da produzione centralizzata a distribuita:

• La produzione centralizzata è idonea per la produzione in serie di parti identiche poiché i prezzi individuali si riducono notevolmente grazie alle economie di scala. Lo svantaggio della produzione centralizzata riguarda l’utilizzo di pochi impianti produttivi e le linee di produzione spesso non appropriate per parti personalizzate a basso volume;
• La manifattura distribuita, d'altra parte, è più adatta alla produzione di bassi volumi di parti personalizzate a un prezzo basso. Poiché le merci sono fabbricate vicino al punto di necessità, il produttore può personalizzare maggiormente i prodotti per soddisfare al meglio le esigenze del cliente. La manifattura additiva è una forma di produzione ideale per produrre parti personalizzate ed è quindi ideale per la manifattura distribuita.

Vantaggi e svantaggi della manifattura distribuita

La manifattura distribuita presenta molti vantaggi e può comportare risparmi nell'ordine del 90% o più per prodotti che vanno dalle forniture mediche, alle parti di aeromobili o strumentazione varia. Ecco i vantaggi della manifattura distribuita:

• la manifattura distribuita riduce notevolmente l'impatto ambientale della logistica: con una rete di produttori locali è più probabile che si producano solo le parti di cui si ha bisogno invece di ordinare centinaia di parti utilizzando la produzione tradizionale. Abbinata a una filiera molto più corta, che quindi utilizza meno carburante, la produzione distribuita ha un impatto ambientale molto inferiore rispetto alla produzione tradizionale;
• investimento iniziale ridotto: la manifattura distribuita consente ai clienti di ordinare piccoli lotti di parti in modo molto più economico, aprendo nuove opportunità per prototipi e iterazioni di questi. Ciò consente molta versatilità e di rispondere rapidamente ai feedback e alle tendenze del mercato;
• costi logistici ridotti: le tariffe elevate sostenute nelle catene di approvvigionamento transnazionali vengono drasticamente ridotte, se non eliminate, dalla manifattura distribuita. Il costo del trasporto è inferiore poiché le parti non devono essere trasportate dai porti/aeroporti a un magazzino e quindi al negozio/cliente, ma vanno direttamente dalla produzione al cliente, accorciando notevolmente la filiera;
• prodotti di qualità superiore e personalizzati: la produzione di grandi volumi tende anche a produrre prodotti di qualità inferiore, a causa della necessità di ridurre il prezzo il più possibile, mentre i produttori locali spesso hanno decenni di esperienza e competenza e produrranno parti migliori. La manifattura localizzata è anche più consapevole delle esigenze di una determinata zona, producendo così parti che sono esattamente ciò che il cliente desidera invece di prodotti standardizzati;
• investire in piccole imprese locali con produzione distribuita: la manifattura distribuita supporta meglio le piccole imprese locali rendendo accessibili i piccoli ordini e la prototipazione. Investire nelle piccole imprese aumenta anche le competenze della forza lavoro locale;
• la manifattura distribuita riduce i rischi logistici: distribuendo il lavoro su una rete più ampia di fornitori, si riduce notevolmente il rischio di una mancata consegna in caso di guasto in uno degli stabilimenti produttivi. L'utilizzo di fornitori e produttori preesistenti significa anche che la catena di approvvigionamento manifatturiera è più agile, consentendo a un'azienda di rispondere meglio alla domanda e all'offerta del mercato, fattore vitale per rimanere competitivi e sopravvivere alle ondate economiche.

Svantaggi della manifattura distribuita

Gli svantaggi della produzione distribuita sono:

• piccoli volumi di produzione: i volumi di produzione possono essere limitati poiché le piccole imprese di solito non hanno le strutture per produrre rapidamente centinaia di migliaia di parti;
• disponibilità: non tutte le materie prime e le parti potrebbero essere disponibili localmente e potrebbe comunque essere necessario acquistarle da fornitori specializzati che si trovano in altre parti del mondo.

Esempi di manifattura distribuita: la lavorazione del metallo

La manifattura distribuita consiste nel decentralizzare la produzione verso impianti di produzione locali vicini al luogo di utilizzo finale di un prodotto. Esistono molti esempi di manifattura distribuita, come ad esempio la produzione di staffe:

• Produzione di staffe con manifattura centralizzata: nella manifattura centralizzata il metallo viene acquistato dal luogo più economico e quindi spedito a uno stabilimento situato dove i costi di manodopera sono inferiori. Dopo il taglio e l'assemblaggio, la staffa finita viene spedita al cliente che l'ha ordinata, ovunque si trovi nel mondo. Il cliente in genere acquista molte parti all'ingrosso per ridurre il costo per parte;
• Produzione di staffe con manifattura distribuita: con la manifattura distribuita, la staffa viene ordinata tramite un portale web che funge da showroom digitale dei modelli disponibili. Il cliente potrebbe anche caricare un modello 3D personalizzato sul portale web. L'azienda invia quindi i file digitali a uno stabilimento di produzione locale che si trova vicino al cliente. Le parti possono quindi essere assemblate nello stesso hub o inviate al cliente per completare il lavoro. L'intero processo si svolge molto più vicino al cliente finale, riducendo notevolmente i tempi e i costi.

La stampa 3D è il futuro della produzione?

La stampa 3D ha un ruolo importante nella diffusione della manifattura distribuita poiché con questa tecnologia i file digitali possono essere inviati ad un centro di stampa 3D locale e prodotti in modo rapido ed economico. I vantaggi della manifattura additiva sono numerosi rispetto alla produzione tradizionale, tra cui una maggiore libertà di progettazione, risparmio di peso, elevati livelli di personalizzazione, minor spreco di materiale, complessità e numero di parti ridotti e necessità di assemblaggio ridotti. Inoltre, mentre la modifica dei cicli di produzione nella manifattura tradizionale può richiedere mesi, la stampa 3D può passare a un nuovo prodotto da una stampa all'altra, consentendo produzioni a breve termine in tempo reale.

Ciò è particolarmente rilevante perché riduce notevolmente il costo delle produzioni di piccolo volume, offrendo nuove opportunità in ricerca e sviluppo, prototipazione e parti funzionali.

In che modo Roboze può aiutare nella manifattura distribuita?

Oltre ai vantaggi della stampa 3D, l'ecosistema Roboze ne aggiunge molti altri:

• Il network 3D Parts: disponendo di una rete consolidata di partner in tutto il mondo, le parti ordinate tramite il portale Roboze 3D Parts saranno prodotte nella struttura più vicina al luogo di utilizzo, riducendo così i tempi di consegna e i costi logistici. La qualità e la ripetibilità delle stampanti 3D Roboze garantiscono parti personalizzate di alta qualità consegnate in breve tempo e a basso costo in tutto il mondo, indipendentemente da dove avvenga la produzione;

• Produzione on demand: sfruttando la rete 3D Parts, le aziende possono ordinare parti su richiesta e senza la necessità di acquistare una stampante 3D di livello industriale. Ciò include anche i pezzi di ricambio, riducendo notevolmente la necessità di rifornirsi di scorte in caso di guasti;
• Metal replacement: Utilizzando termopolimeri ad alte prestazioni come Helios™ PEEK 2005 e Carbon PEEK, le parti metalliche pesanti e costose possono essere sostituite con parti funzionali leggere ed economiche in grado di gestire anche gli ambienti più estremi. Grazie alle loro eccezionali proprietà meccaniche, termiche e chimiche, le parti realizzate con termopolimeri ad alte prestazioni possono essere utilizzate in un'enorme varietà di applicazioni, dalle profondità dello spazio alle profondità dell'oceano, dalle applicazioni di pozzi, alle cabine degli aerei, agli impianti chimici, ai circuiti automobilistici;
• Processo accurato e ripetibile: grazie al sistema senza cinghie brevettato e a numerosi altri progressi tecnologici, Roboze ha sviluppato un ecosistema tecnologico che garantisce precisione, ripetibilità e un alto grado di controllo del processo per l'uso di polimeri e materiali compositi ad alte prestazioni;
• Spreco di materiale ridotto al minimo: grazie alla maggiore libertà di progettazione offerta dalle stampanti 3D Roboze, viene utilizzato solo il materiale strettamente necessario per la produzione del pezzo, riducendo notevolmente gli sprechi e i costi rispetto alla produzione tradizionale. Roboze sta inoltre introducendo il suo programma di economia circolare che consentirà ai clienti di restituire le parti alla fine del loro ciclo di vita da riciclare in nuovo materiale di stampa, riducendo il prezzo del filamento e salvaguardando l'ambiente.