الطباعة ثلاثية الأبعاد الصناعية عند نقطة تحول، على وشك أن تنتشر على نطاق واسع. معظم المديرين التنفيذيين والعديد من المهندسين لا يدركون ذلك، لكن هذه التكنولوجيا قد تجاوزت بكثير مرحلة النماذج الأولية، والأدوات السريعة، والحلي والألعاب. فـ "التصنيع التجميعي" يخلق منتجات متينة وآمنة للبيع لعملاء حقيقيين بكميات معتدلة إلى كبيرة.

تظهر بوادر هذه الثورة في استطلاع أجرته شركة برايس ووترهاوس كوبرز عام 2014 شمل أكثر من 100 شركة تصنيع. في وقت الاستطلاع، كان 11% منها قد تحول بالفعل إلى الإنتاج بالحجم للقطع أو المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد. ووفقاً لمحللي جارتنر، تكون التكنولوجيا "سائدة" عندما تصل إلى مستوى اعتماد يبلغ 20%.

من بين الشركات العديدة التي تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لزيادة الإنتاج: جنرال إلكتريك (محركات الطائرات، والأجهزة الطبية، وقطع غيار الأجهزة المنزلية)، ولوكهيد مارتن وبوينغ (الفضاء والدفاع)، وأورورا فلايت ساينسز (المركبات الجوية غير المأهولة)، وإنفيزلاين (الأجهزة السنية)، وجوجل (الإلكترونيات الاستهلاكية)، والشركة الهولندية لوكس إكسل (عدسات الصمامات الثنائية الباعثة للضوء، أو LED). ومع مراقبة هذه التطورات، أفادت ماكينزي مؤخراً أن الطباعة ثلاثية الأبعاد "جاهزة للخروج من وضعها المتخصص لتصبح بديلاً قابلاً للتطبيق لعمليات التصنيع التقليدية في عدد متزايد من التطبيقات." وفي عام 2014، كانت مبيعات طابعات ثلاثية الأبعاد الصناعية في الولايات المتحدة تعادل بالفعل ثلث حجم مبيعات الأتمتة الصناعية والروبوتات. وتشير بعض التوقعات إلى ارتفاع هذه النسبة إلى 42% بحلول عام 2020.

وستتبعها المزيد من الشركات مع استمرار توسع نطاق المواد القابلة للطباعة. فبالإضافة إلى البلاستيك الأساسي والراتنجات الحساسة للضوء، تشمل هذه المواد بالفعل السيراميك، والأسمنت، والزجاج، والعديد من المعادن وسبائك المعادن، والمركبات الحرارية الجديدة المطعمة بأنابيب وألياف الكربون النانوية. وستقنع الجدوى الاقتصادية المتفوقة في النهاية المتخلفين عن الركب. وعلى الرغم من أن التكاليف المباشرة لإنتاج السلع بهذه الطرق والمواد الجديدة غالباً ما تكون أعلى، إلا أن المرونة الأكبر التي يوفرها التصنيع التجميعي تعني أن التكاليف الإجمالية يمكن أن تكون أقل بكثير.

ومع هذا التحول الثوري الذي بدأ بالفعل، يجب على المديرين الآن الانخراط في أسئلة استراتيجية على ثلاثة مستويات:

أولاً، يجب على بائعي المنتجات الملموسة أن يسألوا كيف يمكن تحسين عروضهم، سواء من قبلهم أو من قبل المنافسين. فتصنيع جسم ما طبقة تلو الأخرى، وفقاً لـ "مخطط" رقمي يتم تنزيله إلى طابعة، لا يسمح فقط بالتخصيص بلا حدود، بل يسمح أيضاً بتصميمات أكثر تعقيداً.

ثانياً، يجب على المؤسسات الصناعية إعادة النظر في عملياتها. ومع إنشاء التصنيع التجميعي لخيارات جديدة لا حصر لها حول كيفية ومتى وأين تُصنع المنتجات والقطع، فما هي شبكة أصول سلسلة التوريد وما هو المزيج الأمثل من العمليات القديمة والجديدة؟

ثالثاً، يجب على القادة النظر في الآثار الاستراتيجية مع بدء تكوّن أنظمة بيئية تجارية كاملة حول الحقائق الجديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد. لقد أُثير الكثير حول إمكانية تفتت أجزاء كبيرة من قطاع التصنيع إلى عدد لا يحصى من "الصناع" الصغار. لكن هذه الرؤية تميل إلى حجب تطور أكثر تأكيداً وأهمية: للسماح بدمج الأنشطة عبر المصممين والصناع ومُحرّكي السلع، سيتعين إنشاء منصات رقمية. في البداية، ستتيح هذه المنصات أنشطة التصميم للطباعة ومشاركة التصميم والتنزيل السريع. وسرعان ما ستنسق عمليات الطابعة، ومراقبة الجودة، والتحسين في الوقت الفعلي لشبكات الطابعات، وتبادل القدرات، من بين الوظائف اللازمة الأخرى. وسينجح مزودو المنصات الأكثر نجاحاً بشكل كبير من خلال وضع المعايير وتوفير الإعدادات التي يمكن فيها للنظام البيئي المعقد تنسيق الاستجابات لمتطلبات السوق. لكن كل شركة ستتأثر بصعود هذه المنصات. وسيكون هناك الكثير من التنافس بين الشركات الراسخة والشركات الناشئة للاستحواذ على حصص من القيمة الهائلة التي ستخلقها هذه التكنولوجيا الجديدة.

تتضافر هذه الأسئلة لتشكل قدراً كبيراً من التفكير الاستراتيجي، ولا يزال هناك سؤال آخر: ما مدى سرعة حدوث كل هذا؟ بالنسبة لأعمال تجارية معينة، إليك مدى سرعة حدوث ذلك: فقد تحولت صناعة أجهزة السمع الأمريكية إلى التصنيع التجميعي بنسبة 100% في أقل من 500 يوم، وفقاً لأحد الرؤساء التنفيذيين في هذه الصناعة، ولم تنجُ شركة واحدة التزمت بطرق التصنيع التقليدية. سيحتاج المديرون إلى تحديد ما إذا كان من الحكمة الانتظار حتى تنضج هذه التكنولوجيا سريعة التطور قبل إجراء استثمارات معينة، أو ما إذا كان خطر الانتظار كبيراً جداً. ستختلف إجاباتهم، لكن يبدو أنه من الآمن القول للجميع أن وقت التفكير الاستراتيجي هو الآن.

مزايا التصنيع التجميعي

قد يكون من الصعب تخيل أن هذه التكنولوجيا ستزيح الطرق القياسية الحالية لصنع الأشياء بكميات كبيرة. فمكابس القولبة بالحقن التقليدية، على سبيل المثال، يمكنها أن تنتج آلاف القطع في الساعة. في المقابل، غالباً ما يجد الأشخاص الذين شاهدوا الطابعات ثلاثية الأبعاد وهي تعمل في سوق الهواة أن التراكم الطبقي للأشياء بطيء بشكل مضحك. لكن التطورات الأخيرة في التكنولوجيا تغير ذلك بشكل كبير في البيئات الصناعية.

قد ينسى البعض سبب حدوث التصنيع القياسي بهذه السرعة المثيرة للإعجاب. فتتدفق تلك القطع بسرعة لأن استثمارات ضخمة قد أُنفقت مسبقاً لإنشاء المجموعة المعقدة من أدوات وآلات المعدات المطلوبة لإنتاجها. فالوحدة الأولى باهظة الثمن للغاية، ولكن مع تتبع الوحدات المتطابقة، تنخفض تكلفتها الهامشية بشكل حاد.

لا يوفر التصنيع التجميعي أي شيء يشبه اقتصاديات الحجم هذه. ومع ذلك، فهو يتجنب الجانب السلبي للتصنيع القياسي - ألا وهو نقص المرونة. ونظراً لأن كل وحدة تُبنى بشكل مستقل، يمكن تعديلها بسهولة لتلبية الاحتياجات الفريدة، أو بشكل أوسع، لاستيعاب التحسينات أو الموضة المتغيرة. كما أن إعداد نظام الإنتاج في المقام الأول أبسط بكثير، لأنه ينطوي على مراحل أقل بكثير. ولهذا السبب كانت الطباعة ثلاثية الأبعاد ذات قيمة كبيرة لإنتاج القطع الفردية مثل النماذج الأولية وقطع الغيار النادرة. لكن التصنيع التجميعي أصبح منطقياً بشكل متزايد حتى على نطاق أوسع. يمكن للمشترين الاختيار من بين مجموعات لا حصر لها من الأشكال والأحجام والألوان، وتضيف هذه التخصيصات القليل جداً إلى تكلفة المصنع حتى عندما تصل الطلبات إلى مستويات الإنتاج الضخم.

جزء كبير من ميزة التصنيع التجميعي هو أن القطع التي كان يتم تشكيلها بشكل منفصل ثم تجميعها يمكن الآن إنتاجها كقطعة واحدة في عملية تشغيل واحدة. مثال بسيط على ذلك هو النظارات الشمسية: تتيح العملية ثلاثية الأبعاد اختلاف مسامية البلاستيك ومزجه في مناطق مختلفة من الإطار. فتخرج أذرع النظارات ناعمة ومرنة، بينما تكون الحواف التي تحمل العدسات صلبة. لا حاجة للتجميع.

تسمح طباعة القطع والمنتجات أيضاً بتصميمها بهياكل أكثر تعقيداً، مثل هياكل خلايا النحل داخل الألواح الفولاذية أو الأشكال الهندسية التي كانت دقيقة للغاية بحيث يتعذر طحنها سابقاً. يمكن صنع الأجزاء الميكانيكية المعقدة - مثل مجموعة التروس المغلفة - دون الحاجة إلى تجميع. يمكن استخدام الطرق التجميعية لدمج الأجزاء وتوليد تفاصيل داخلية أكثر بكثير. ولهذا السبب تحولت جنرال إلكتريك للطيران إلى طباعة فوهات الوقود لمحركات طائرات معينة. وتتوقع أن تنتج أكثر من 45000 فوهة من نفس التصميم سنوياً، لذا قد يفترض المرء أن طرق التصنيع التقليدية ستكون أكثر ملاءمة. لكن تكنولوجيا الطباعة تسمح بتصنيع فوهة كانت تُجمع سابقاً من 20 قطعة منفصلة مصبوبة كقطعة واحدة. وتقول جنرال إلكتريك إن هذا سيخفض تكلفة التصنيع بنسبة 75%