Промышленная 3D-печать находится на переломном этапе и вот-вот выйдет на широкий рынок в больших масштабах. Большинство руководителей и многие инженеры этого не осознают, но эта технология давно шагнула далеко за рамки прототипирования, быстрого изготовления оснастки, безделушек и игрушек. «Аддитивное производство» позволяет создавать долговечные и безопасные продукты для продажи реальным клиентам в средних и крупных объемах.

Первые признаки революции проявились в опросе PwC 2014 года, охватившем более 100 производственных компаний. На момент проведения опроса 11% из них уже перешли к серийному производству деталей или изделий с помощью 3D-печати. По мнению аналитиков Gartner, технология становится «мейнстримом», когда уровень ее внедрения достигает 20%.

Среди многочисленных компаний, использующих 3D-печать для наращивания производства, — GE (детали для реактивных двигателей, медицинского оборудования и бытовой техники), Lockheed Martin и Boeing (аэрокосмическая и оборонная промышленность), Aurora Flight Sciences (беспилотные летательные аппараты), Invisalign (стоматологические устройства), Google (бытовая электроника) и нидерландская компания Lux Excel (линзы для светодиодов). Наблюдая за этими тенденциями, McKinsey недавно сообщила, что 3D-печать «готова выйти из нишевого статуса и стать жизнеспособной альтернативой традиционным производственным процессам во все большем числе областей применения». В 2014 году продажи промышленных 3D-принтеров в США уже составляли одну треть от объема продаж систем промышленной автоматизации и робототехники. По некоторым прогнозам, к 2020 году эта цифра вырастет до 42%.

Все больше компаний последуют этому примеру по мере расширения диапазона печатных материалов. Помимо базовых пластиков и фоточувствительных смол, к ним уже относятся керамика, цемент, стекло, многочисленные металлы и металлические сплавы, а также новые термопластичные композиты, армированные углеродными нанотрубками и волокнами. Превосходная экономическая эффективность в конечном итоге убедит и тех, кто отстает. Хотя прямые затраты на производство товаров с использованием этих новых методов и материалов зачастую выше, большая гибкость, обеспечиваемая аддитивным производством, означает, что общие затраты могут быть значительно ниже.

Поскольку этот революционный сдвиг уже начался, руководителям следует заняться стратегическими вопросами на трех уровнях:

Во-первых, продавцы материальных продуктов должны задуматься о том, как можно улучшить их предложения — как своими силами, так и силами конкурентов. Послойное создание объекта по цифровому «чертежу», загруженному в принтер, позволяет не только осуществлять безграничную кастомизацию, но и создавать более сложные конструкции.

Во-вторых, промышленным предприятиям необходимо пересмотреть свои операции. Поскольку аддитивное производство создает множество новых вариантов того, как, когда и где изготавливаются продукты и детали, какая сеть активов цепочки поставок и какое сочетание старых и новых процессов будет оптимальным?

В-третьих, лидерам необходимо учитывать стратегические последствия, поскольку вокруг новых реалий 3D-печати начинают формироваться целые коммерческие экосистемы. Много говорилось о потенциале распада значительной части производственного сектора на бесчисленное множество мелких «мейкеров». Но такое видение часто затмевает более верное и важное развитие событий: для обеспечения интеграции деятельности между проектировщиками, производителями и логистами необходимо создание цифровых платформ. Сначала эти платформы будут обеспечивать деятельность от проектирования до печати, обмен проектами и быструю загрузку файлов. Вскоре они начнут координировать работу принтеров, контроль качества, оптимизацию сетей принтеров в реальном времени и обмен производственными мощностями, выполняя и другие необходимые функции. Самые успешные поставщики платформ будут процветать, устанавливая стандарты и предоставляя среду, в которой сложная экосистема сможет координировать свои действия в ответ на рыночный спрос. Но на каждую компанию повлияет рост этих платформ. Между действующими игроками и новичками развернется жесткая борьба за доли огромной ценности, которую создаст эта новая технология.

Все эти вопросы требуют серьезного стратегического осмысления, и остается еще один: как быстро все это произойдет? Для конкретного бизнеса вот как быстро это может произойти: по словам одного из генеральных директоров отрасли, индустрия слуховых аппаратов в США перешла на 100% аддитивное производство менее чем за 500 дней, и ни одна компания, придерживавшаяся традиционных методов производства, не выжила. Руководителям придется решить, разумно ли ждать, пока эта быстро развивающаяся технология созреет, прежде чем делать определенные инвестиции, или же риск ожидания слишком велик. Их ответы будут различаться, но для всех них, кажется, можно с уверенностью сказать, что время для стратегического мышления наступило сейчас.

Преимущества аддитивного производства

Трудно представить, что эта технология вытеснит сегодняшние стандартные способы массового производства. Традиционные прессы для литья под давлением, например, могут выплевывать тысячи деталей в час. В отличие от них, люди, наблюдавшие за работой 3D-принтеров на рынке хобби, часто находят послойное наращивание объектов комично медленным. Но недавние достижения в этой технологии кардинально меняют ситуацию в промышленных условиях.

Некоторые могут забыть, почему стандартное производство работает с такой впечатляющей скоростью. Эти детали выпускаются быстро, потому что изначально были сделаны крупные инвестиции в создание сложного массива станков и оборудования, необходимых для их производства. Изготовление первой единицы обходится чрезвычайно дорого, но по мере выпуска идентичных единиц их предельная стоимость резко падает.

Аддитивное производство не предлагает ничего подобного с точки зрения экономии на масштабе. Однако оно позволяет избежать недостатка стандартного производства — отсутствия гибкости. Поскольку каждая единица производится независимо, ее можно легко модифицировать для удовлетворения уникальных потребностей или, в более широком смысле, для внесения улучшений или учета меняющейся моды. И настройка производственной системы изначально гораздо проще, поскольку она включает в себя гораздо меньше этапов. Вот почему 3D-печать была так ценна для производства единичных экземпляров, таких как прототипы и редкие запасные части. Но аддитивное производство становится все более целесообразным даже при более высоких объемах. Покупатели могут выбирать из бесконечного множества комбинаций форм, размеров и цветов, и эта кастомизация почти не увеличивает затраты производителя, даже когда объемы заказов достигают уровня массового производства.

Важная часть преимущества аддитивного производства заключается в том, что детали, которые раньше формовались отдельно, а затем собирались, теперь могут быть изготовлены как единое целое за один проход. Простой пример — солнцезащитные очки: 3D-процесс позволяет изменять пористость и состав пластмасс в разных участках оправы. Дужки получаются мягкими и гибкими, а ободки, удерживающие линзы, — твердыми. Сборка не требуется.

Печать деталей и изделий также позволяет проектировать их с более сложной архитектурой, например, с сотовой структурой внутри стальных панелей или с геометрией, которая ранее была слишком тонкой для фрезерования. Сложные механические детали — например, заключенный в корпус набор шестерен — могут быть изготовлены без сборки. Аддитивные методы можно использовать для объединения деталей и создания гораздо более детальной внутренней структуры. Вот почему GE Aviation перешла на печать топливных форсунок для некоторых реактивных двигателей. Компания ожидает выпускать более 45 000 единиц одной и той же конструкции в год, поэтому можно было бы предположить, что традиционные методы производства были бы более подходящими. Но технология печати позволяет изготовить форсунку, которая раньше собиралась из 20 отдельно отлитых деталей, как единое целое. По словам GE, это позволит сократить производственные затраты на 75%