Pezzi di ricambio on demand da stampare in 3d

Un’importante potenziale applicazione AM per molti settori sta usando la tecnologia per fabbricare pezzi di ricambio su richiesta nel tentativo di sbarazzarsi di magazzini che sono pieni di pezzi di ricambio che aspettano solo di essere utilizzati. Ovviamente, questo potrebbe aiutare a risparmiare tempo e denaro , ma quanto è fattibile questa soluzione?

Le aziende hanno ora una scelta importante da fare: continuare a stoccare i pezzi di ricambio o stamparli in 3D solo quando sono necessari. Sembra semplice, vero? Forse no. Secondo Jeannette Song , professore di operazioni presso la Fuqua School of Business della Duke University , i fornitori di componenti si rendono conto di dover tenere a portata di mano i ricambi, ma poiché non sono psichici e non sanno cosa si romperà e quando lo farà, essi sanno anche che hanno bisogno di una gamma di parti, in grandi quantità non meno disponibili, disponibili in inventario in qualsiasi momento.

“Occupa spazio e capitale, e c’è il rischio di deterioramento e danni”, ha detto Song, spiegando quanto possa essere inefficiente e costosa questa decisione.

Avere un inventario digitale di pezzi di ricambio stampabili in 3D significa che i produttori possono dimenticare di tenere a portata di mano un’ampia varietà di pezzi nel caso siano necessari. Tuttavia, questo approccio presenta una serie di problemi.

“Ma ciò significa che non hai a portata di mano ciò di cui hai bisogno quando ne hai bisogno, perché la stampa 3D richiede tempo. Quindi c’è un compromesso “, ha spiegato.

Song ha stabilito che un approccio ibrido tra i due – stampare alcune parti quando necessario, ma continuando a tenerne altre disponibili – è il modo più utile per procedere, ma è difficile sapere quali parti dovrebbero essere conservate nell’inventario e quali dovrebbero essere stampate in 3D . Per aiutare le aziende manifatturiere a determinare i vantaggi e gli svantaggi della stampa 3D di parti di ricambio su richiesta rispetto alla conservazione delle parti di ricambio, ha ideato un utile modello matematico.

Il modello si basa su un produttore di apparecchiature che sta entrando in un nuovo mercato internazionale: il settore delle utility, che si basa fortemente sui pezzi di ricambio. Quando le parti si consumano o si verifica un’interruzione dell’alimentazione, queste aziende devono ottenere rapidamente sostituzioni sul campo per ripristinare o mantenere l’assistenza, e non solo alcune alla volta. Ad esempio, un trasformatore è in genere composto da un massimo di 36 parti stampate diverse.

“Per i servizi pubblici, quando non si hanno parti di ricambio a portata di mano, si tratta di un grosso problema. Devono avere una fornitura affidabile e reattiva di pezzi di ricambio ”, ha spiegato Song. “Tradizionalmente un’azienda in questa posizione avrebbe un enorme magazzino in ogni mercato. Ma ora la stampa 3D è un’alternativa praticabile, quindi hai due opzioni. ”

L’azienda produttrice su cui ha basato il suo modello fornirà pezzi di ricambio a società di servizi pubblici che non dispongono dell’infrastruttura necessaria per ospitarli. Insieme a Yue Zhang , attualmente professore associato presso la Pennsylvania State University, che ha collaborato alla ricerca durante il suo periodo di lavoro per il suo dottorato di ricerca presso la Duke, Song ha pubblicato un documento che descrive il modello matematico, intitolato ” Stock or Print? Impatto della stampa 3D sull’industria dei pezzi di ricambio “, nella rivista Science Science .

“Presentiamo un quadro generale per studiare la progettazione della logistica dei pezzi di ricambio in presenza della tecnologia di stampa tridimensionale (3D). Consideriamo più parti che affrontano richieste stocastiche e adottiamo approvvigionamento / produzione in magazzino rispetto a stampa su richiesta per evidenziare la principale differenza delle modalità di produzione presenti nella produzione tradizionale e nella stampa 3D. Per ridurre al minimo i costi medi di sistema a lungo termine, il nostro modello determina quali parti conservare e quali stampare. Scopriamo che l’utilizzo ottimale della stampante 3D aumenta quando il costo unitario aggiuntivo della stampa diminuisce e la velocità di stampa migliora. Il tasso di aumento, tuttavia, diminuisce, dimostrando il noto effetto dei rendimenti decrescenti. Troviamo anche l’utilizzo ottimale per aumentare la varietà delle parti e diminuire la criticità delle parti,

“Inoltre deriviamo varie proprietà strutturali del problema e concepiamo un algoritmo efficiente per ottenere soluzioni quasi ottimali. Infine, il nostro studio numerico mostra che la stampante 3D è, in generale, leggermente utilizzata con impostazioni dei parametri realistiche, ma si traduce in risparmi significativi, suggerendo la complementarità tra stock e stampa nella minimizzazione dei costi. “

Liberarsi completamente dell’inventario delle parti di ricambio è spesso troppo rischioso, ma la stampa 3D di alcune parti su richiesta può aiutare a contenere i costi, il che è un approccio ibrido spesso il migliore. Le aziende possono utilizzare il modello matematico di Song, che può calcolare in modo efficace quali specifici pezzi di ricambio avranno molto probabilmente bisogno più spesso, quanti di questi dovrebbero essere conservati in inventario e quali parti non sono così vitali, quindi possono essere stampati in 3D su- domanda quando necessario.

“Se operi su larga scala, devi comunque tenere l’inventario a portata di mano. Ma un po ‘di flessibilità fa molta strada “, ha detto Song.

“La grande decisione è come razionalizzare tutte queste parti, quali conservare e quali stampare. Nella maggior parte dei casi scopriamo che una stampante 3D non verrebbe utilizzata molto, ma l’azienda risparmia una grande quantità di inventario. “

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