Endüstriyel 3 boyutlu baskı bir dönüm noktasında ve büyük ölçüde ana akım haline gelmek üzere. Çoğu yönetici ve birçok mühendis bunun farkında değil, ancak bu teknoloji prototip oluşturma, hızlı takım üretimi, önemsiz eşyalar ve oyuncakların çok ötesine geçti. "Katmanlı imalat", gerçek müşterilere orta ve büyük miktarlarda satılmak üzere dayanıklı ve güvenli ürünler yaratıyor.

Devrimin başlangıcı, 2014 yılında PwC tarafından 100'den fazla üretim şirketi üzerinde yapılan bir ankette ortaya çıkıyor. Anketin yapıldığı dönemde, şirketlerin %11'i zaten 3 boyutlu baskılı parça veya ürünlerin seri üretimine geçmişti. Gartner analistlerine göre, bir teknoloji %20'lik bir benimsenme seviyesine ulaştığında "ana akım" haline gelir.

3 boyutlu baskıyı üretimi artırmak için kullanan çok sayıda şirket arasında GE (jet motorları, tıbbi cihazlar ve ev aletleri parçaları), Lockheed Martin ve Boeing (havacılık ve savunma), Aurora Flight Sciences (insansız hava araçları), Invisalign (diş cihazları), Google (tüketici elektroniği) ve Hollandalı şirket Lux Excel (ışık yayan diyotlar veya LED'ler için lensler) yer alıyor. Bu gelişmeleri izleyen McKinsey, yakın zamanda 3 boyutlu baskının "niş statüsünden çıkmaya hazır olduğunu ve artan sayıda uygulamada geleneksel üretim süreçlerine viable bir alternatif haline geldiğini" bildirdi. 2014 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde endüstriyel sınıf 3 boyutlu yazıcı satışları, endüstriyel otomasyon ve robotik satışlarının hacminin zaten üçte biri kadardı. Bazı projeksiyonlar bu rakamın 2020 yılına kadar %42'ye yükseleceğini gösteriyor.

Yazdırılabilir malzemelerin yelpazesi genişlemeye devam ettikçe daha fazla şirket takip edecek. Temel plastikler ve ışığa duyarlı reçinelerin yanı sıra bunlar zaten seramikleri, çimentoyu, camı, çok sayıda metali ve metal alaşımını ve karbon nano tüpler ve liflerle aşılanmış yeni termoplastik kompozitleri içeriyor. Üstün ekonomi, geride kalanları sonunda ikna edecektir. Bu yeni yöntemler ve malzemelerle ürün üretmenin doğrudan maliyetleri genellikle daha yüksek olsa da, katmanlı imalatın sağladığı daha büyük esneklik, toplam maliyetlerin önemli ölçüde daha düşük olabileceği anlamına gelmektedir.

Bu devrim niteliğindeki değişim halihazırda devam ederken, yöneticilerin artık üç düzeyde stratejik sorularla ilgilenmeleri gerekiyor:

İlk olarak, somut ürün satıcıları, kendi tekliflerinin veya rakiplerinin tekliflerinin nasıl iyileştirilebileceğini sormalıdır. Bir yazıcıya indirilen dijital bir "taslak"a göre bir nesneyi katman katman üretmek, sınırsız özelleştirmeye değil, aynı zamanda daha karmaşık tasarımlara da olanak tanır.

İkinci olarak, endüstriyel işletmeler operasyonlarını yeniden gözden geçirmelidir. Katmanlı imalat, ürünlerin ve parçaların nasıl, ne zaman ve nerede üretileceğine dair sayısız yeni seçenek yaratırken, hangi tedarik zinciri varlıkları ağı ve hangi eski ve yeni süreç karışımı optimal olacaktır?

Üçüncü olarak, liderler, 3 boyutlu baskının yeni gerçekleri etrafında bütün ticari ekosistemler oluşmaya başlarken stratejik sonuçları düşünmelidir. İmalat sektörünün büyük kesimlerinin sayısız küçük "üreticiye" atomize olma potansiyeli konusunda çok şey söylendi. Ancak bu vizyon, daha kesin ve daha önemli bir gelişmeyi gölgede bırakma eğilimindedir: Tasarımcılar, üreticiler ve mal hareket ettiriciler arasındaki faaliyetlerin entegrasyonuna izin vermek için dijital platformların kurulması gerekecektir. Başlangıçta bu platformlar tasarımdan baskıya faaliyetleri, tasarım paylaşımını ve hızlı indirmeyi mümkün kılacaktır. Yakında yazıcı operasyonlarını, kalite kontrolünü, yazıcı ağlarının gerçek zamanlı optimizasyonunu ve kapasite değişimlerini, diğer gerekli işlevlerin yanı sıra koordine edeceklerdir. En başarılı platform sağlayıcıları, standartlar belirleyerek ve karmaşık bir ekosistemin pazar taleplerine verdiği yanıtları koordine edebileceği ortamlar sağlayarak büyük ölçüde gelişecektir. Ancak her şirket bu platformların yükselişinden etkilenecektir. Bu yeni teknolojinin yaratacağı muazzam değerin paylarını kapmak için yerleşikler ve yeni girişimler arasında büyük bir çekişme olacaktır.

Bu sorular önemli miktarda stratejik düşünmeyi gerektiriyor ve bir soru daha kalıyor: Tüm bunlar ne kadar hızlı gerçekleşecek? Belirli bir işletme için, bu ne kadar hızlı olabilir: Bir sektör CEO'suna göre, ABD işitme cihazı endüstrisi 500 günden kısa bir sürede %100 katmanlı imalata geçti ve geleneksel üretim yöntemlerine bağlı kalan hiçbir şirket hayatta kalamadı. Yöneticilerin, belirli yatırımları yapmadan önce bu hızla gelişen teknolojinin olgunlaşmasını beklemenin akıllıca olup olmadığını veya beklemenin riskinin çok büyük olup olmadığını belirlemeleri gerekecek. Cevapları farklı olacaktır, ancak hepsi için stratejik düşünme zamanının şimdi olduğunu söylemek güvenli görünüyor.

Katmanlı İmalatın Avantajları

Bugün bu teknolojinin, büyük miktarlarda üretim yapan standart yöntemlerin yerini alacağını hayal etmek zor olabilir. Örneğin, geleneksel enjeksiyon kalıplama presleri saatte binlerce küçük parça üretebilir. Buna karşılık, hobi piyasasında 3 boyutlu yazıcıları çalışırken izleyen insanlar, nesnelerin katman katman birikmesini genellikle komik derecede yavaş bulurlar. Ancak teknolojideki son gelişmeler, endüstriyel ortamlarda bunu dramatik bir şekilde değiştiriyor.

Bazıları standart imalatın neden bu kadar etkileyici bir hızda gerçekleştiğini unutabilir. Bu küçük parçalar hızla dökülür çünkü bunları üretmek için gereken karmaşık makine takımları ve ekipman dizisini kurmak için önceden büyük yatırımlar yapılmıştır. İlk birimin üretimi son derece pahalıdır, ancak aynı birimler takip ettikçe, marjinal maliyetleri hızla düşer.

Katmanlı imalat, böyle bir ölçek ekonomisi sunmaz. Ancak standart imalatın dezavantajından -esneklik eksikliğinden- kaçınır. Her birim bağımsız olarak üretildiğinden, benzersiz ihtiyaçlara veya daha geniş anlamda iyileştirmelere veya değişen modaya uyum sağlamak için kolayca değiştirilebilir. Ve üretim sistemini ilk etapta kurmak çok daha basittir, çünkü çok daha az aşama içerir. Bu yüzden 3 boyutlu baskı, prototipler ve nadir yedek parçalar gibi tekil ürünlerin üretimi için bu kadar değerli olmuştur. Ancak katmanlı imalat, daha yüksek ölçeklerde bile giderek daha fazla mantıklı hale gelmektedir. Alıcılar sonsuz şekil, boyut ve renk kombinasyonlarından seçim yapabilir ve bu özelleştirme, siparişler seri üretim seviyelerine ulaşsa bile üreticinin maliyetine çok az ekler.

Katmanlı avantajın büyük bir kısmı, eskiden ayrı ayrı kalıplanıp sonra birleştirilen parçaların artık tek bir çalışmada tek parça olarak üretilebilmesidir. Basit bir örnek güneş gözlükleridir: 3 boyutlu süreç, çerçevenin farklı bölgelerinde plastiklerin gözenekliliğinin ve karışımının değişmesine izin verir. Kulaklıklar yumuşak ve esnek çıkarken, lensleri tutan çerçeveler serttir. Montaj gerekmez.

Parça ve ürünlerin yazdırılması, aynı zamanda çelik paneller içinde petek yapıları veya daha önce frezelenemeyecek kadar ince geometriler gibi daha karmaşık mimarilerle tasarlanmalarına olanak tanır. Karmaşık mekanik parçalar -örneğin kapalı bir dişli seti- montaj gerektirmeden üretilebilir. Katmanlı yöntemler, parçaları birleştirmek ve çok daha fazla iç detay oluşturmak için kullanılabilir. Bu yüzden GE Aviation, belirli jet motorlarının yakıt nozullarını yazdırmaya geçti. Yılda aynı tasarımdan 45.000'den fazla üreteceğini bekliyor, bu nedenle geleneksel üretim yöntemlerinin daha uygun olacağı varsayılabilir. Ancak yazdırma teknolojisi, eskiden 20 ayrı döküm parçadan monte edilen bir nozulun tek parça halinde üretilmesine olanak tanır. GE, bunun üretim maliyetini %75 oranında düşüreceğini söylüyor