3D-utskrift driver tillväxt inom on-demand-tillverkning

Trots pandemin, inflationen, bristen på arbetskraft och chip – och allt annat som hämmar globala leveranskedjor – är optimismen om en tillverkningslösning så stark att den fick tre företag att bli offentliga 2021: Fathom, Shapeways och Xometry. En fjärde, Fast Radius, kommer att debutera på Wall Street i februari. 

Denna nya sort av on-demand digitalt tillverkningsföretag är mycket investerade i mjukvara och digitalt drivna tillverkningstekniker, såsom industriell 3D-utskrift. De lovar inte bara snabbare och effektivare detaljtillverkning lokalt, utan digitala lösningar som möjliggör kostnadsbesparande produktinnovationer och snabbare tid till marknaden för nästan alla typer av produkter.

"Det finns en växande medvetenhet om hur infrastrukturen för att designa, tillverka och flytta saker idag inte uppfyller behoven i denna tid – den är stel, slösaktig, föråldrad och den är inte heller hållbar", säger Lou Rassey, medgrundare och VD för Fast Radius med huvudkontor i Chicago.

Företagets nyaste mikrofabrik på Chicagos Goose Island har industriella 3D-skrivare från Carbon och HP tillsammans med digitalt integrerade CNC-maskiner, som en del av Fast Radius Cloud Manufacturing Platform. Mikrofabriken kommer att producera komponentdelar för företag inom olika branscher, inklusive elfordon, medicin- och hälsovårdsprodukter och konsumentvaror. World Economic Forum utsåg Fast Radius till en av nio bästa fabriker i världen som implementerar "teknologier från den fjärde industriella revolutionen" eller Industry 4.0.

Digitalt integrerad tillverkning

Företag inom den här sektorn klumpas ofta ihop under on-demand digital tillverkningsparaply, när de i själva verket erbjuder en rad olika metoder för 3D-utskrift, Industry 4.0 och modernisering av tillverkningsförsörjningskedjan.

I ena änden av spektrumet erbjuder företag som Shapeways och Sculpteo (ägda av kemijätten BASF) en enkel uppladdning och utskrift onlineplattform. Denna on-demand 3D-utskriftsmodell fokuserar på användarvänlighet; vem som helst kan ladda upp digitala delfiler, klicka för att välja material och ta emot delar och prototyper på timmar eller dagar. Denna moderna, konsumentliknande upplevelse syftar till att föra tillverkning till massorna genom att underlätta 3D-utskrifter av allt från produktprototyper till arkitektoniska modeller.

Andra företag, som Materialise, som offentliggjordes 2014, har en bred kundbas för sina mjukvarulösningar som hjälper företag att 3D-printa sina egna digitala filer internt och driva sin egen flotta av 3D-skrivare. Programvaran används även av andra on-demand 3D-utskriftstjänster för att spåra och skriva ut kundorder. Materialises on-demand-tillverkning vid en av Europas största 3D-utskriftsanläggningar har sex 3D-utskriftsteknologier.

Fathom började som en kontraktstillverkare av små till medelstora volymer som tidigt anammade nya metoder, inklusive 3D-utskrift. De erbjuder fortfarande traditionell tillverkning, men den är integrerad i en digital produktionsprocess från slut till slut.

"De stora skillnaderna för oss och vår plattform är att vi har decennier av erfarenhet och djupt förankrade kundrelationer", säger Ryan Martin, VD för Fathom. "Vi fokuserar på att ge stora företagskunder en unik lösning på deras tillverkningsutmaningar."

Fast Radius är en kombination av mjukvarudrivna tjänster, ingenjörsexpertis och fabriksgolv av toppmodern hårdvara. De är en av de enda on-demand-tillverkarna som äger och driver alla sina egna produktionsanläggningar, vilket gör det möjligt för dem att integrera sina mjukvarulösningar och automatisera produktionen.

Företagets mjukvara kan föreslå förbättringar av en digital fil, guida kunder genom deras material- och teknikalternativ och ge transparens i produktionsprocessen. Men on-demand-tillverkning är bara en Fast Radius-lösning, säger Rassey. "Vi erbjuder skräddarsydda mikrofabriker byggda specifikt för unika kundbehov, nära där kunden behöver delar så att de kan bygga flexibla leveranskedjor." Kunder som Satair (ett dotterbolag till Airbus) använder Fast Radius Virtual Warehouse för att lagra sina delar digitalt, redo att tillverkas med ett ögonblicks varsel, vilket frigör fysiskt lagerutrymme och eliminerar överlager. 

Det växande antalet on-demand digitala tillverkare har gjort det till en utmaning för många företag att välja en. Xometry och en annan start-up, Craftcloud, erbjuder onlineportaler som är marknadsplatser för dessa tillverkare. Kunder laddar upp sin digitala fil och tillverkningspartners över hela världen lägger bud på projektet. 

"Ofta letar kunderna efter den snabbaste lösningen eller den mest ekonomiska lösningen för sitt 3D-utskriftsprojekt", säger Mathias Plica, VD för Craftcloud. "Vi matchar dem med partners lokalt som har expertis att leverera i de material och kvalitet de behöver."

Oavsett affärsmodell, vad alla dessa företag har gemensamt är tillämpningen av smart tillverkningsteknik för att möjliggöra en mycket automatiserad tillverkningsprocess från idé till uppfyllelse. Detta involverar cloud computing, AI, IoT, maskininlärning, big data, digital simulering och, naturligtvis, 3D-utskrift (även kallad additiv tillverkning).

Evangelister för additiv tillverkning 

Även om Fathom, baserat i Heartland, Wisconsin, har 90 industriella 3D-skrivare för plast- och metalldelar, och nästan 450,000 12 kvadratmeter tillverkningskapacitet på XNUMX amerikanska anläggningar, kan dess mest kraftfulla erbjudande vara dess personal.

"Företag kommer till oss för att förstå hur man använder additiv tillverkning", säger Martin. ”I vissa fall introducerade vi företag till additiv tillverkning, vilket är ett enormt tillväxtområde för oss. En av våra fordonskunder kontaktade oss förra veckan för att få vår ingenjörsexpertis för att ta reda på hur de kan utveckla fler applikationer för det utöver prototyper." 

Budskapet från on-demand digitala tillverkare är att kunderna inte behöver veta mycket om 3D-utskrift för att dra nytta av den flexibilitet, hastighet och kostnadsbesparingar det kan erbjuda. De behöver inte heller investera i 3D-skrivare med sexsiffriga prislappar eller anlita erfarna ingenjörer för att få delar, prototyper och verktyg som är lättare, starkare och billigare än de som tillverkas med traditionella tillverkningsmetoder.

Stora företag kan välja 3D-utskrift på begäran eftersom det erbjuder ett bredare utbud av material och tekniker än vad som skulle vara praktiskt att ha på en anläggning på plats. Fathom räknas bland sina kunder, Tesla, 3M, Google och Amazon. Shapeways säger att det fungerar med Target- och protestillverkaren Fillauer, och Xometry har ingenjörer på Bosch, NASA och BMW bland sina kunder.

Fast Radius erbjuder en tjänst som den kallar Additive Launch för att hjälpa kunder att utnyttja de senaste 3D-utskriftsteknikerna och designverktygen för att påskynda produktutvecklingen.

"Vi har arbetat med företag som Rawlings, Steelcase och Aptiv för att få ut nya produkter på marknaden som bara är möjliga med additiv tillverkning", säger Rassey. Den nya basebollhandsken REV1X Rawlings har intern 3D-tryckt stoppning i tummen och pinky som avsevärt minskar handskens vikt utan att offra skydd eller hållbarhet, enligt Rawlings.

Volvo vände sig nyligen till Materialize för att effektivisera produktionen av lättare tillverkningsverktyg och fixturer för sina fabriker. På Bell Helicopter Textron vände sig ingenjörer till 3D-skrivartillverkaren Stratasys, kallad Stratasys Direct, för att 3D-skriva ut flygcertifierade komponenter som minskade vikten med 13 % och tillverkningstiden med 75 %, säger företaget.

Utöver expertis inom 3D-utskrift är en annan medvind som driver tillväxten för dessa on-demand-tillverkare framsteg inom programvara för additiv tillverkning och själva 3D-skrivarna. Dessa, och andra smarta tillverkningstekniker idag, är mer mogna, pålitliga och överkomliga, säger Rassey. Detta gör det möjligt för företag som Fast Radius och andra att etablera lönsamma affärsmodeller kring dessa verktyg. 

"Med Industry 4.0 tar fart står vi nära en betydande tillväxtmöjlighet", säger Martin. "Produktlivscyklerna är så mycket kortare än de var för fem år sedan, och företag behöver en avancerad tillverkningspartner på begäran som kan röra sig snabbt och uppfylla alla deras krav utan att ge avkall på kvaliteten."

Om det växande antalet tjänsteleverantörer är något bevis, verkar fler företag vakna upp till idén om smidiga digitala tillverkningsplattformar och fördelarna med att övergå sin produktion från traditionell till digital tillverkning genom en pålitlig on-demand-tjänsteleverantör.