Additive Manufacturing

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1 Additive Manufacturing Un opportunità per la competitività aziendale Prof. Marco Taisch, Ing. Francesco Giovanni Sisca Politecnico di Milano Dipartimento di Ingegneria Gestionale Manufacturing Group

2 Prodotti diventano verdi

3 Prodotti verdi in impianti verdi 104 gco2/km 4,7L/100Km 100 gco2/km 6,2L/100Km 108 gco2/km 4,0 L/100Km

4 Mass Customisation

5 Product volumes Craft production 1850 Time Product variety

6 Product volumes You can have any color for your car as long as it is black! (Henry Ford) MASS PRODUCTION 1850 Time Product variety

7 Product volumes 1950 Mass Customization Time Product variety

8 Servitizzazione Service for product Service for customer Product Servizio per supportare il prodotto Servizio per differenziare il prodotto Servizio è prodotto K.D. Thoben 2001

9 Esempio Car Sharing: Non si compra più un auto ma la si noleggia Golboo Pourabdollahian

10 Esempio Vendita di ore di volo anziché di motori Golboo Pourabdollahian

11 Produtto diventa più leggero Raw-material and energy efficiency improves Strong special steels Aluminium Titanium Alloys Composites Bio-composites Ceramics Hybrid materials Slide courtesy of Pictures: Audi, UPM 11

12 Prodotto diventa smart Information technology helps to improve energy efficiency Digital steering and control systems enable improved ergonomics Machines can be remotely controlled humans are freed from working in uncomfortable and dangerous surroundings Machines can measure processes and output to optimise performance Machines can send data on output, lapsed time, and their own condition over mobile internet Improved conditions for fleet management Need for repair and maintenance can be anticipated to minimise downtime Slide courtesy of Pictures: Sandvik, Ponsse, Metos

13 Che cos è l AM? Polvere metallica aggiunta e fusa di volta in volta su un piano di lavoro strato per strato secondo le sezioni che formano la geometria che si vuole produrre. Gentile concessione di Avio Aero

14 Esempi di applicazioni Aeronautico Militare Brackets for Airbus 320, Airbus Dentale Fuel injectors, GE Aviation Beni di consumo Automotive Asda Supermarket in UK Urbee, Kor Ecologic

15 Cosa cambia sul LC del prodotto? Fonderia Lavorazione Assemblaggio

16 Cosa cambia sul LC del prodotto? (1) Le attività di fonderia e di assemblaggio collassano nel processo di AM Post - processing

17 Cosa cambia sul LC del prodotto? (2) Componenti di un kit realizzati in un unico processo di lavorazione. Spariscono i set-up. Spariscono i lotti minimi di produzione/riordino.

18 Cosa cambia sul LC del prodotto? (3) Consolidamento di svariati sub-componenti in un unica parte integrata. Aumenta la durabilità della parte. Spariscono gli stock di molti sub-componenti.

19 Cosa cambia sul LC del prodotto? (4) Svariate iterazioni modello visivo modifiche fino all optimum per il cliente finale. Cliente più soddisfatto Diminuisce il time to market.

20 Cosa cambia sul LC del prodotto? (5) Conformal cooling Canali di raffreddamento conformi alla forma dello stampo. Stampaggio a iniezione più produttivo 40/60 %.

21 Volumi di produzione Trend Manufacturing MASS PRODUCTION MASS CUSTOMIZATION (Henry Ford) CRAFT PRODUCTION 1850 Tempo Varietà di prodotto

22 Volumi di produzione Trend Manufacturing Se 20.. MASS PRODUCTION MASS CUSTOMIZATION (Henry Ford) CRAFT PRODUCTION 1850 Tempo Varietà di prodotto

23 Game Changing Technology? Value Proposition Prodotto Nuove geometrie non producibili con la fabbricazione per asportazione di truciolo Lightweighting Sostenibilità Mass Customization Personalisation Servizio Servitizzazione (Partnership strategiche) Concurrent Engineering spinto Value Delivery Distribution Channels Marketplaces Target Market Segments Niche Market One-off products

24 Implicazioni Organizzative 1a. Customizzazione di mercato 1b. Customizzazione di cliente 2. Produzione on demand di prodotto finito 3. Produzione on demand di spare parts 4. Time to market

25 Industria AM Analisi SWOT Forze Net shape «no» tooling Part consolidation Lightweighting Geometrie complesse (ad es.features interne) Eliminazione/Riduzione del tooling Immediata Customizzazione Design Optimization e Flessibilità Serie uniche (Nicchie di mercato) Opportunità Line MFG & Agile MFG ** Distributed MFG Produzione on Demand Batches multi-prodotto Riduzione degli stock Debolezze Limited size of the build Dimensional Accuracy Post processing* needed Material Limitation Cost of the AMT printer Low production volumes Superficial roughness Speed of AMT printer Minacce Reverse Engineering Problemi di Proprietà Intellettuale Sicurezza nelle attività AM «Powder Power»*** Skill availability

26 La Sostenibilità è un sillogismo

27 La Sostenibilità è un sillogismo 1. Fabbricazione strato per strato, hp 2. Tooling non necessario, hp

28 La Sostenibilità è un sillogismo 3. Minor impiego di materiale trattato nel processo di fabbricazione, (1,2) 4. Minore quantità di energia utilizzata durante il processo di fabbricazione, (1,2,3) 5. Produzione on demand, (2)

29 La Sostenibilità è un sillogismo Th1. Minore inquinamento emesso durante il processo di fabbricazione, (3,4) Th2. Minore inquinamento rilasciato nell ambiente a causa della massiccia riduzione delle attività di trasporto nei vettori logistici delle multinazionali, (5) Th3. Risparmio di materiale e conseguente alleggerimento della parte minore impatto ambientale di tutto il processo di fabbricazione e del prodotto finale, (3)

30 Sfide per l AM Se Rudyard Kipling " Se " Premio Nobel per la Letteratura 1907 «Se riesci a conservare il controllo quando tutti Intorno a te lo perdono e te ne fanno una colpa; Se riesci ad aver fiducia in te quando tutti Ne dubitano, ma anche a tener conto del dubbio; Se riesci ad aspettare e non stancarti di aspettare, O se mentono a tuo riguardo, a non ricambiare in menzogne, O se ti odiano, a non lasciarti prendere dall'odio, E tuttavia a non sembrare troppo buono e a non parlare troppo saggio; Tua è la Terra e tutto ciò che è in essa, E - quel che è di più - sei un Uomo, figlio mio!»

31 Sfide per l AM Se Se velocità di lavorazione aumenteranno Se volume di lavoro aumenterà Se varietà di polveri aumenterà Se i costi delle macchine diminuiranno Se i costi della materia prima diminuiranno Se standard sui materiali Se standard industriali per l AM Se algoritmi predittivi Se verrà garantita la ripetibilità Se processo additivo controllato

32 Referenze & Risorse The Worldwide Guide to Rapid Prototyping EPMA (European Powder Metallurgy Association) America Makes - National Additive Manufacturing Innovation Institute (NAMII) 3D Printing Industry AM Insight Berenschot Wohlers Associate Forbes BBC

33 Conferenze ed eventi Euro Mold, dal 25 al 28 Novembre 2014, Francoforte Metal AM 2014, dal 20 al 21 Novembre 2014, Vienna Inside 3D Printing, dal 13 al 14 Novembre 2014, Milano

34 Additive Manufacturing Un opportunità per la competitività aziendale Prof. Marco Taisch, Ing. Francesco Giovanni Sisca Politecnico di Milano Dipartimento di Ingegneria Gestionale