Kolmiulotteisen tulostuksen vallankumous

Kolmiulotteisen tulostuksen vallankumous

Teollinen kolmiulotteinen tulostaminen on käännekohdassa, ja se on siirtymässä valtavirtaan merkittävällä tavalla. Useimmat johtajat ja monet insinöörit eivät ymmärrä sitä, mutta tämä teknologia on edennyt paljon prototyyppien, nopeiden työkalujen, rihkamojen ja lelujen ulkopuolelle. ”Additiivinen valmistus” luo kestäviä ja turvallisia tuotteita myytäväksi todellisille asiakkaille kohtalaisista suuriin määriin.

Vallankumouksen alku näkyy vuonna 2014 tehdyssä PwC:n tutkimuksessa, johon osallistui yli 100 teollisuusyritystä. Tutkimuksen aikaan 11 prosenttia oli jo siirtynyt 3D-tulostettujen osien tai tuotteiden volyymituotantoon. Gartnerin analyytikoiden mukaan teknologia on ”valtavirtaa”, kun se saavuttaa 20 prosentin omaksumisasteen.

Lukuisia yrityksiä, jotka käyttävät kolmiulotteista tulostusta tuotannon lisäämiseen, ovat GE (suihkumoottorit, lääkinnälliset laitteet ja kodinkoneiden osat), Lockheed Martin ja Boeing (ilmailu- ja avaruusala ja puolustusala), Aurora Flight Sciences (miehittämättömät ilma-alukset), Invisalign (hammaslääketieteelliset laitteet), Google (kuluttajaelektroniikka) ja alankomaalainen LUXeXcel-yritys (valoa säteilevien diodien eli LEDien linssit). McKinsey raportoi hiljattain, että kolmiulotteinen tulostus on ”valmis nousemaan kapeasta asemastaan ja muuttumaan käyttökelpoiseksi vaihtoehdoksi perinteisille valmistusprosesseille yhä useammissa sovelluksissa”. Vuonna 2014 teollisuuskäyttöön tarkoitettujen kolmiulotteisten tulostimien myynti Yhdysvalloissa oli jo kolmasosa teollisuusautomaation ja robotiikan myynnin määrästä. Joidenkin ennusteiden mukaan tämä luku nousee 42 prosenttiin vuoteen 2020 mennessä.

Lisät yritykset seuraavat perässä, kun tulostettavien materiaalien valikoima laajenee edelleen. Perusmuovien ja valohartsien lisäksi niihin kuuluvat jo nyt keramiikka, sementti, lasi, lukuisat metallit ja metalliseokset sekä uudet termoplastiset komposiitit, joihin on lisätty hiilinanoputkia ja -kuituja. Ylivoimaiset taloudelliset näkökohdat vakuuttavat lopulta jälkeenjääneet. Vaikka näillä uusilla menetelmillä ja materiaaleilla tuotettujen tavaroiden suorat tuotantokustannukset ovat usein korkeammat, additiivisen valmistuksen tarjoaman suuremman joustavuuden ansiosta kokonaiskustannukset voivat olla huomattavasti alhaisemmat.

Tämän vallankumouksellisen muutoksen ollessa jo käynnissä johtajien tulisi nyt paneutua strategisiin kysymyksiin kolmella tasolla:

Ensiksi konkreettisten tuotteiden myyjien tulisi kysyä, miten heidän tarjontaansa voitaisiin parantaa, olipa kyseessä sitten heidän itsensä tai kilpailijoidensa tarjonta. Esineen valmistaminen kerros kerrokselta tulostimeen ladatun digitaalisen ”piirustuksen” mukaan mahdollistaa rajattoman räätälöinnin lisäksi myös entistä monimutkaisemman suunnittelun.

Toiseksi teollisuusyritysten on tarkasteltava uudelleen toimintaansa. Kun additiivinen valmistus luo lukemattomia uusia vaihtoehtoja sille, miten, milloin ja missä tuotteita ja osia valmistetaan, millainen toimitusketjun resurssien verkosto ja millainen vanhojen ja uusien prosessien yhdistelmä on optimaalinen?

Kolmanneksi johtajien on pohdittava strategisia seurauksia, kun kokonaiset kaupalliset ekosysteemit alkavat muotoutua kolmiulotteisen tulostuksen uuden todellisuuden ympärille. Paljon on puhuttu siitä, että suuri osa valmistusteollisuudesta voi hajota lukemattomaksi määräksi pieniä ”valmistajia”. Tämä näkemys kuitenkin peittää alleen varmemman ja tärkeämmän kehityksen: Jotta suunnittelijoiden, valmistajien ja tavaroiden siirtäjien toimintojen integrointi olisi mahdollista, on luotava digitaalisia alustoja. Aluksi nämä alustat mahdollistavat design-to-print-toiminnan sekä designin jakamisen ja nopean lataamisen. Pian ne organisoivat muun muassa tulostintoimintoja, laadunvalvontaa, tulostinverkkojen reaaliaikaista optimointia ja kapasiteetin vaihtoa. Menestyneimmät alustan tarjoajat menestyvät hyvin luomalla standardeja ja tarjoamalla asetukset, joissa monimutkainen ekosysteemi voi koordinoida vastauksia markkinoiden vaatimuksiin. Alustojen yleistyminen vaikuttaa kuitenkin kaikkiin yrityksiin. Vakiintuneet ja uudet yritykset kilpailevat keskenään saadakseen osuuden uuden teknologian luomasta valtavasta arvosta.

Nämä kysymykset aiheuttavat huomattavan määrän strategista ajattelua, ja vielä yksi kysymys on ratkaisematta: Kuinka nopeasti tämä kaikki tapahtuu? Tietylle yritykselle se voi tapahtua näin nopeasti: USA:n kuulokojeiden teollisuus siirtyi 100-prosenttisesti additiiviseen valmistukseen alle 500 päivässä erään alan toimitusjohtajan mukaan, eikä yksikään perinteisiin valmistusmenetelmiin pitäytynyt yritys selvinnyt hengissä. Johtajien on päätettävä, onko viisasta odottaa tämän nopeasti kehittyvän teknologian kypsymistä ennen tiettyjen investointien tekemistä vai onko odottamisen riski liian suuri. Heidän vastauksensa eroavat toisistaan, mutta kaikkien osalta näyttää varmalta sanoa, että strategisen ajattelun aika on nyt.

Additiivisen valmistuksen edut

Voi olla vaikea kuvitella, että tämä teknologia syrjäyttää nykyiset tavanomaiset tavat valmistaa tavaroita suurina määrinä. Perinteiset ruiskuvalupuristimet voivat esimerkiksi sylkeä ulos tuhansia vekottimia tunnissa. Sitä vastoin ihmiset, jotka ovat seuranneet 3D-tulostimien toimintaa harrastajamarkkinoilla, pitävät esineiden kerros kerrokselta tapahtuvaa kasautumista usein koomisen hitaana. Teknologian viimeaikaiset edistysaskeleet ovat kuitenkin muuttamassa tätä dramaattisesti teollisuudessa.

Jotkut saattavat unohtaa, miksi tavallinen valmistus tapahtuu niin vaikuttavalla nopeudella. Nämä vekottimet valmistuvat nopeasti, koska niiden valmistamiseen tarvittavien monimutkaisten työstökoneiden ja -laitteiden perustamiseen on tehty suuria investointeja. Ensimmäinen yksikkö on erittäin kallis valmistaa, mutta kun samanlaisia yksiköitä seuraa, niiden rajakustannukset laskevat.

Additiivinen valmistus ei tarjoa mitään vastaavaa mittakaavaetua. Sillä kuitenkin vältetään tavanomaisen valmistuksen haittapuoli – joustavuuden puute. Koska jokainen yksikkö rakennetaan itsenäisesti, sitä voidaan helposti muokata vastaamaan yksilöllisiä tarpeita tai laajemmin parannuksia tai muuttuvaa muotia. Lisäksi tuotantojärjestelmän perustaminen on paljon yksinkertaisempaa, koska siihen kuuluu paljon vähemmän vaiheita. Siksi kolmiulotteinen tulostaminen on ollut niin arvokasta ainutkertaisten tuotteiden, kuten prototyyppien ja harvinaisten varaosien, valmistuksessa. Additiivinen valmistus on kuitenkin yhä järkevämpää myös suuremmissa mittakaavoissa. Ostajat voivat valita loputtomista muoto-, koko- ja väriyhdistelmistä, ja tämä räätälöinti lisää valmistajan kustannuksia vain vähän, vaikka tilaukset saavuttaisivat massatuotannon tason.

Suuri osa additiivisen valmistuksen eduista on se, että kappaleet, jotka aiemmin valettiin erikseen ja koottiin sitten yhteen, voidaan nyt valmistaa yhtenä kappaleena yhdessä erässä. Yksinkertainen esimerkki ovat aurinkolasit: Kolmiulotteisen prosessin ansiosta muovien huokoisuus ja sekoitus voi vaihdella kehyksen eri alueilla. Korvakuulokkeista tulee pehmeitä ja joustavia, kun taas linssejä pitävät reunukset ovat kovia. Kokoonpanoa ei tarvita.

Tulostamalla osia ja tuotteita voidaan myös suunnitella monimutkaisempia arkkitehtuureja, kuten teräspaneelien sisällä olevia hunajakennoja tai geometrioita, jotka aiemmin olivat liian hienoja jyrsittäväksi. Monimutkaiset mekaaniset osat – esimerkiksi koteloitu hammaspyöräsarja – voidaan valmistaa ilman kokoonpanoa. Additiivisia menetelmiä voidaan käyttää osien yhdistämiseen ja sisätilojen yksityiskohtaisempien yksityiskohtien luomiseen. Siksi GE Aviation on siirtynyt tulostamaan tiettyjen suihkumoottoreiden polttoainesuuttimia. Se odottaa valmistavansa yli 45 000 samanlaista mallia vuodessa, joten voisi olettaa, että perinteiset valmistusmenetelmät olisivat sopivampia. Tulostustekniikan avulla suutin, joka aiemmin koottiin 20:stä erikseen valetusta osasta, voidaan kuitenkin valmistaa yhtenä kappaleena. GE:n mukaan tämä alentaa valmistuskustannuksia 75 prosenttia.

Additiivisessa valmistuksessa voidaan myös käyttää useita tulostussuihkuja erilaisten materiaalien samanaikaiseen levittämiseen. Niinpä Optomec ja muut yritykset kehittävät johtavia materiaaleja ja menetelmiä mikroparistojen ja elektroniikkapiirien tulostamiseksi suoraan kulutuselektroniikkalaitteiden pintoihin tai niiden päälle. Muita sovelluksia ovat lääkinnälliset laitteet, kuljetuskalusto, ilmailu- ja avaruusalan komponentit, mittauslaitteet, tietoliikenneinfrastruktuuri ja monet muut ”älykkäät” asiat.

Kokoonpanotyön rajoittamisen valtava vetovoima ajaa additiivisen valmistuksen laitteita kasvamaan yhä suuremmiksi. Tämänhetkisessä ääripäässä Yhdysvaltain puolustusministeriö, Lockheed Martin, Cincinnati Tool Steel ja Oak Ridge National Laboratory kehittävät yhdessä valmiutta, jolla voidaan tulostaa suurin osa suihkuhävittäjien sisä- ja ulkorungosta, mukaan lukien runko, siivet, sisäiset rakennepaneelit, upotetut johdot ja antennit sekä pian myös keskeinen kantava rakenne. Niin sanottu suuren alueen additiivinen valmistus mahdollistaa tällaisten suurten kohteiden valmistuksen käyttämällä valtavaa portaalia, jossa tietokoneohjatut tulostimet siirretään paikoilleen. Kun tämä prosessi on sertifioitu käytettäväksi, ainoa tarvittava kokoonpano on navigointi-, viestintä-, ase- ja elektronisten torjuntajärjestelmien plug-and-play-elektroniikkamoduulien asentaminen tulostusprosessin aikana luotuihin lokeroihin. Yhdysvaltain armeija on käyttänyt Irakissa ja Afganistanissa Aurora Flight Sciencesin valmistamia lennokkeja, jotka tulostavat näiden miehittämättömien ilma-alusten koko rungon – joidenkin siipien kärkiväli on 132 jalkaa – yhdellä kertaa.

Kolmiulotteinen strategia

Tämä lyhyt keskustelu additiivisen valmistuksen hyödyistä antaa viitteitä siitä, miten helposti yritykset ottavat tekniikan omakseen – ja lisäsäästöt varastoinnissa, toimituskustannuksissa ja toimitilakustannuksissa vahvistavat asiaa entisestään. Selkeä seuraus on, että kaikenlaisten yritysten johtajien tulisi pyrkiä ennakoimaan, miten heidän liiketoimintansa mukautuu edellä mainituilla kolmella strategisella tasolla.

Tarjoukset, uudelleen suunniteltuna.

Tuotestrategia on vastaus tuohon liiketoiminnan peruskysymykseen: Mitä myymme? Yritysten on kuviteltava, miten niiden asiakkaita voitaisiin palvella paremmin additiivisen valmistuksen aikakaudella. Mitkä mallit ja ominaisuudet ovat nyt mahdollisia, joita ei aiemmin ollut? Mitä seikkoja voidaan parantaa, koska rajoitukset tai toimitusviiveet ovat poistuneet?

Esimerkiksi ilmailu- ja avaruusteollisuudessa ja autoteollisuudessa kolmiulotteista tulostusta käytetään useimmiten suorituskyvyn parantamiseen. Aikaisemmin suihkuhävittäjien ja ajoneuvojen polttoainetehokkuutta voitiin parantaa vähentämällä niiden painoa, mutta tämä teki niistä usein rakenteellisesti huonompia. Uuden tekniikan avulla valmistajat voivat muotoilla osan onttoiksi ja tehdä siitä kevyemmän ja polttoainetehokkaamman sekä sisällyttää siihen sisäisiä rakenteita, jotka lisäävät vetolujuutta, kestävyyttä ja iskunkestävyyttä. Lisäksi uusia materiaaleja, joilla on parempi lämmön- ja kemikaalinkestävyys, voidaan käyttää tuotteen eri kohdissa tarpeen mukaan.

Muilla teollisuudenaloilla additiivisen valmistuksen käyttö räätälöidympiin ja nopeammin kehittyviin tuotteisiin vaikuttaa siihen, miten tuotteita markkinoidaan. Mitä tapahtuu tuotesukupolvien käsitteelle – puhumattakaan lanseerauksen ympärillä tapahtuvasta kohusta – kun tuotteita voidaan päivittää jatkuvasti peräkkäisten tulostusten aikana sen sijaan, että niitä päivitettäisiin kvanttiharppauksina, joita perinteisen valmistuksen korkeammat työkalukustannukset ja asetusaika vaativat? Kuvittele lähitulevaisuus, jossa pilvipohjainen tekoäly lisää additiivisen valmistuksen kykyä muuttaa tai lisätä tuotteita välittömästi ilman uudelleentyöstämistä. Tuotestrategian reaaliaikaiset muutokset, kuten tuotevalikoimaa ja suunnittelua koskevat päätökset, tulisivat mahdollisiksi. Tällaisen nopean sopeutumisen myötä minkä uusien etujen pitäisi olla brändilupausten ydin? Ja miten markkinointiosastot voisivat estää brändin ajautumisen menettämättä myyntiä?

Toiminta, uudelleenoptimoitu.

Toimintastrategia kattaa kaikki kysymykset siitä, miten yritys ostaa, valmistaa, siirtää ja myy tavaroita. Vastaukset ovat hyvin erilaisia additiivisen valmistuksen myötä. Suurempi operatiivinen tehokkuus on aina tavoite, mutta se voidaan saavuttaa monin tavoin. Nykyään useimmat yritykset, jotka harkitsevat teknologian käyttöä, tekevät pätkittäisiä taloudellisia analyysejä kohdennetuista mahdollisuuksista vaihtaa kolmiulotteisia laitteita ja malleja, joilla voidaan vähentää suoria kustannuksia. Paljon suurempia hyötyjä saadaan, kun ne laajentavat analyysejaan siten, että ne ottavat huomioon valmistuksen kokonaiskustannukset ja yleiskustannukset.

Paljonko voitaisiin säästää leikkaamalla kokoonpanovaiheita pois? Tai pienentämällä varastoja tuottamalla vain todellisen kysynnän mukaan? Tai myymällä eri tavoin – esimerkiksi suoraan kuluttajille rajapintojen kautta, joiden avulla he voivat määrittää minkä tahansa kokoonpanon? Vanhojen ja uusien valmistusmenetelmien hybridimaailmassa tuottajilla on paljon enemmän vaihtoehtoja; niiden on päätettävä, mitkä komponentit tai tuotteet siirretään additiiviseen valmistukseen ja missä järjestyksessä.

Lisäkysymyksiä nousee myös tuotantolaitosten sijaintipaikoista. Kuinka lähellä niiden pitäisi olla asiakkaita? Miten pitkälle räätälöityjä tilauksia voidaan toimittaa yhtä tehokkaasti kuin niitä valmistetaan? Pitäisikö tulostaminen keskittää tehtaisiin vai hajauttaa jakelijoiden, vähittäismyyjien, kuorma-autojen tai jopa asiakkaiden tiloissa sijaitsevien tulostimien verkostoon? Ehkä kaikkea edellä mainittua. Vastaukset muuttuvat reaaliajassa ja mukautuvat valuuttakurssien, työvoimakustannusten, tulostimien tehokkuuden ja kyvykkyyksien, materiaalikustannusten, energiakustannusten ja kuljetuskustannusten muutoksiin.

Lyhyempi matkustusmatka tuotteille tai osille ei ainoastaan säästä rahaa, vaan se säästää myös aikaa. Jos olet joskus joutunut jättämään ajoneuvosi korjaamolle, kun mekaanikko odottaa varaosaa, osaat arvostaa tätä. Muun muassa BMW ja Honda ovat siirtymässä kohti monien teollisten työkalujen ja autojen loppukäyttöön tarkoitettujen osien additiivista valmistusta tehtaillaan ja jälleenmyyjillä, varsinkin kun uusia metalli-, muovi- ja hiilikuitumateriaaleja tulee saataville kolmiulotteisissa tulostimissa käytettäväksi. Jälleenmyyjät monilla teollisuudenaloilla ovat ottaneet asian huomioon ja haluavat auttaa yritysasiakkaitaan hyödyntämään uutta tehokkuutta. Esimerkiksi UPS hyödyntää olemassa olevaa kolmannen osapuolen logistiikkaliiketoimintaansa muuttaakseen lentoasemien keskusvarastot minitehtaiksi. Ajatuksena on valmistaa ja toimittaa räätälöityjä osia asiakkaille tarpeen mukaan sen sijaan, että he omistaisivat hyllymetrejä laajoille varastoille. Jos elämme jo nyt just-in-time -varastonhallinnan maailmassa, näemme nyt, miten JIT-asiat voivat muuttua. Tervetuloa hetkelliseen varastonhallintaan.

Kun otetaan huomioon kaikki pitkälle integroidun additiivisen valmistuksen potentiaaliset tehokkuushyödyt, liiketoimintaprosessien hallinnasta voi tulla kaikkein tärkein kyky. Jotkut yritykset, jotka loistavat tällä alalla, rakentavat omia koordinointijärjestelmiä varmistaakseen kilpailuedun. Toiset taas omaksuvat suurten ohjelmistoyritysten luomia standardipaketteja ja auttavat niiden muokkaamisessa.

Ekosysteemit uudelleenmuodostettuina.

Viimeiseksi tulee kysymys siitä, missä ja miten yritys sopii laajempaan liiketoimintaympäristöönsä. Tässä johtajat käsittelevät arvoituksia: Keitä me olemme? ja Mitä meidän on omistettava ollaksemme, mitä me olemme? Kun additiivisen valmistuksen ansiosta yritykset voivat hankkia tulostimia, joilla voidaan valmistaa monia tuotteita, ja kun käyttämätöntä kapasiteettia vaihdetaan muiden yritysten kanssa, jotka tarjoavat erilaisia tuotteita, vastaukset näihin kysymyksiin muuttuvat paljon epäselvemmiksi. Oletetaan, että tuotantolaitoksessasi on riveittäin tulostimia, jotka yhtenä päivänä valmistavat autonosia, seuraavana päivänä sotilastarvikkeita ja seuraavana päivänä leluja. Mihin toimialaan kuulutte? Perinteiset rajat hämärtyvät. Johtajat tarvitsevat kuitenkin vahvan käsityksen yrityksen roolista maailmassa, jotta he voivat tehdä päätöksiä siitä, mihin omaisuuseriin he investoivat – tai mistä he luopuvat.

He saattavat huomata, että heidän organisaationsa kehittyy joksikin hyvin erilaiseksi kuin mitä ne ovat olleet. Kun yritykset vapautuvat monista tavanomaisen valmistuksen logistisista vaatimuksista, niiden on tarkasteltava uudelleen kyvykkyyksiensä ja muiden voimavarojensa arvoa ja sitä, miten ne täydentävät tai kilpailevat muiden kyvykkyyksien kanssa.

Alustamahdollisuus

Yksi asema ekosysteemissä osoittautuu keskeisimmäksi ja voimakkaimmaksi – ja tämä tosiasia ei ole jäänyt huomaamatta suurimpien additiivisen valmistuksen alalla jo toimivien toimijoiden, kuten eBayn, IBM:n, Autodeskin, PTC:n, Materialisen, Stratasysin ja 3D Systemsin, johtoryhmiltä. Monet kilpailevat kehittäessään alustoja, joiden varaan muut yritykset rakentavat ja yhdistävät toimintojaan. Ne tietävät, että alustan tarjoajan rooli on suurin strateginen tavoite, johon ne voivat pyrkiä, ja että se on edelleen vahvasti haettavissa.

Alustat ovat merkittävä piirre pitkälle digitalisoituneilla 2000-luvun markkinoilla, eikä additiivinen valmistus tule olemaan poikkeus. Täällä alustojen omistajat ovat vaikutusvaltaisia, koska itse tuotannolla on ajan mittaan todennäköisesti vähemmän merkitystä. Jotkin yritykset ovat jo nyt perustamassa sopimusperusteisia ”tulostinfarmeja”, jotka käytännössä tekevät tuotteiden valmistamisesta kysynnän mukaan hyödykettä. Jopa tulostettavien tuotteiden arvokkaista malleista on vaikea pitää kiinni, koska ne ovat puhtaasti digitaalisia ja helposti jaettavissa. (Kolmiulotteiset skannauslaitteet mahdollistavat tuotteiden käänteisen suunnittelun tallentamalla niiden geometriset suunnittelutiedot.)

Jokainen järjestelmässä on osallisena niiden alustojen ylläpitämisessä, joilla tuotantoa ohjataan dynaamisesti, piirustuksia tallennetaan ja parannetaan jatkuvasti, raaka-ainevarastoja seurataan ja ostetaan sekä asiakastilauksia vastaanotetaan. Digitaalista ekosysteemiä hallitsevat tahot ovat keskellä valtavaa määrää teollisia liiketoimia, jotka keräävät ja myyvät arvokasta tietoa. He harjoittavat arbitraasia ja jakavat työn luotettavien osapuolten kesken tai antavat sen tarvittaessa sisäisesti tehtäväksi. Ne käyvät kauppaa tulostinkapasiteetilla ja malleilla ympäri maailmaa ja vaikuttavat hintoihin valvomalla tai ohjaamalla molempien ”kauppavirtoja”. Hyödykkeiden arbitraasintekijöiden tavoin ne rahoittavat kauppoja tai ostavat halvalla ja myyvät kalliilla sen epäsymmetrisen tiedon avulla, jonka ne saavat valvomalla miljoonia kauppoja.

Vastuu hajallaan olevan kapasiteetin ja kasvavan markkinakysynnän yhteensovittamisesta lankeaa pienelle joukolle yrityksiä – ja jos koko järjestelmän halutaan toimivan tehokkaasti, joidenkin on vastattava siitä. Odotettavissa on Googlen, eBayn, Match.comin ja Amazonin analogeja, jotka toimivat hakukoneina, vaihtoalustoina, tuotemerkillä varustettuina markkinapaikkoina ja additiivisen valmistuksen tulostimien, suunnittelijoiden ja suunnittelutietokantojen välittäjinä. Ehkä syntyy jopa automatisoitua kaupankäyntiä sekä markkinoita, joilla käydään kauppaa tulostinkapasiteetin ja -mallien johdannaisilla tai futuureilla.

Pohjimmiltaan tulostimiin perustuvien valmistusresurssien omistajat kilpailevat siis tiedon omistajien kanssa ekosysteemin tuottamista voitoista. Ja melko pian valta siirtyy tuottajilta suurille järjestelmäintegraattoreille, jotka perustavat tuotemerkillä varustettuja alustoja, joilla on yhteiset standardit järjestelmän koordinoimiseksi ja tukemiseksi. Ne edistävät innovointia avoimen hankinnan ja sellaisten pienempien yritysten hankinnan tai kumppanuuden kautta, jotka täyttävät korkeat laatuvaatimukset. Pienet yritykset voivat tosiaan jatkaa mielenkiintoisten uusien lähestymistapojen kokeilemista marginaalissa, mutta tarvitsemme suuria organisaatioita valvomaan kokeiluja ja sitten ajamaan niitä käytännönläheisiksi ja skaalautuviksi.

Digitaalihistoriaa toistetaan

Kun ajattelee additiivisen valmistuksen vallankumousta, on vaikea olla pohtimatta tuota suurta muutosteknologiaa, internetiä. Jälkimmäisen historiaa ajatellen voisi ehkä sanoa, että additiivinen valmistus on vasta vuonna 1995. Hype-tasot olivat tuona vuonna korkealla, mutta kukaan ei kuitenkaan osannut kuvitella, miten kaupankäynti ja elämä muuttuisivat tulevan vuosikymmenen aikana Wi-Fi-yhteyksien, älypuhelinten ja pilvipalveluiden tulon myötä. Harva ennakoi päivää, jolloin internetpohjaiset tekoäly- ja ohjelmistojärjestelmät voisivat pyörittää tehtaita – ja jopa kaupunkien infrastruktuureja – paremmin kuin ihmiset.

Lisäainevalmistuksen tulevaisuus tuo mukanaan samankaltaisia yllätyksiä, jotka saattavat jälkikäteen näyttää täysin loogisilta, mutta joita on vaikea kuvitella tänään. Kuvitelkaa, miten uudet, erittäin kyvykkäät tulostimet voisivat korvata korkeasti koulutetut työntekijät ja siirtää kokonaisia yrityksiä ja jopa tuotantoon perustuvia maita ihmisettömään tuotantoon. ”Koneorganisaatioissa” ihmiset saattaisivat työskennellä vain tulostimien huollossa.

Ja tämä tulevaisuus tulee nopeasti. Kun yritykset päästävät varpaansa veteen ja kokevat suuremman valmistuksen joustavuuden edut, niillä on taipumus sukeltaa syvälle. Kun materiaalitiede luo lisää tulostettavia aineita, yhä useammat valmistajat ja tuotteet seuraavat perässä. Local Motors osoitti hiljattain, että se voi tulostaa 48 tunnissa alhaalta ylöspäin hyvännäköisen roadsterin, johon kuuluvat pyörät, alusta, kori, katto, sisätilat, istuimet ja kojelauta, mutta ei vielä voimansiirtoa. Kun se menee tuotantoon, roadsterin hinta on noin 20 000 dollaria, mukaan lukien voimansiirto. Kun kolmiulotteisten laitteiden ja materiaalien kustannukset laskevat, perinteisten menetelmien jäljellä olevat edut mittakaavaeduissa ovat jäämässä vähemmälle huomiolle.

Tästä voimme luottavaisin mielin odottaa: Seuraavien viiden vuoden kuluessa meillä on täysin automatisoituja, nopeita ja suuria määriä valmistavia additiivisia valmistusjärjestelmiä, jotka ovat taloudellisia jopa standardoitujen osien osalta. Näiden järjestelmien joustavuuden ansiosta räätälöinti tai pirstaloituminen monissa tuoteryhmissä lähtee sitten käyntiin, mikä pienentää entisestään perinteisen massatuotannon markkinaosuutta.

Uskaliaat yritysjohtajat eivät odota kaikkien yksityiskohtien ja mahdollisuuksien paljastumista. He näkevät riittävän selvästi, että additiivisen valmistuksen kehitys muuttaa tapaa, jolla tuotteita suunnitellaan, valmistetaan, ostetaan ja toimitetaan. He ottavat ensimmäiset askeleet valmistusjärjestelmien uudelleensuunnittelussa. Ne visioivat vaatimuksia, joita ne voivat esittää kehittyvässä ekosysteemissä. Ne ovat tekemässä monikerroksisia päätöksiä, jotka tuovat etua 3D-tulostuksen uudessa maailmassa.