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INVESTIGAZIONE LOGISTICA
» Professoressa associata, Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione, Politecnico di Torino (Italia)
» Dottoranda presso il Dipartimento di Ingegneria Gestionale e della Produzione, Politecnico di Torino (Italia)
L'implementazione delle tecnologie di produzione additiva semplifica la supply chain tradizionale e riduce i costi legati al trasporto e allo stoccaggio, oltre che moderare notevolmente la produzione di rifiuti. Le organizzazioni sono chiamate a modificare le loro catene di fornitura applicando le metodologie lean e agile. La filosofia lean ha origine nell'industria automobilistica giapponese degli anni '70 e, in termini di gestione dei processi, si concentra sulla riduzione degli sprechi. Una catena di fornitura agile è in grado di comprendere e rispondere ai cambiamenti della domanda.
Questi adattamenti sono resi possibili dalle nuove tecnologie, tra cui la produzione additiva (AM, dall’inglese Additive Manufacturing). In passato, le catene di fornitura erano progettate per la produzione di grandi volumi e per l'ottimizzazione dei costi, ma le cosiddette "catene della domanda" sono orientate alla personalizzazione massiva. Queste si riferiscono alla parte della catena del valore che crea una crescita proficua grazie alle numerose interazioni dei clienti con i marchi e i prodotti di un'azienda.
Produzione additiva nel settore industriale
La produzione additiva è il processo di unire materiali per creare oggetti da modelli 3D, di solito strato per strato, in contrapposizione ai metodi sottrattivi. I progressi nello sviluppo ne consentono già l'utilizzo in una serie di settori industriali per i quali, fino a pochi anni fa, era considerata inadeguata. Tra cui: aerospaziale, medico, automazione, moda, alimentare, arte e gioielleria. Sebbene esistano diverse tecniche per realizzare la stampa 3D, le fasi da seguire sono tutte simili: modellazione 3D del componente, conversione in file STL, trasferimento al software CAM, preparazione della macchina, stampa, rimozione dalla piattaforma e, se necessario, post-elaborazione.
Il grande impatto della produzione additiva sui processi produttivi è dovuto ai suoi vantaggi rispetto alle altre tecniche tradizionali. Da un punto di vista economico, una maggiore complessità geometrica dei pezzi non comporta un aumento dei costi. La stampa 3D permette di personalizzare e modificare gli oggetti quasi istantaneamente e utilizza solo il materiale strettamente necessario per creare ogni stampa. Inoltre, alcuni input come la polvere possono essere riciclati e riutilizzati. Le strutture risultanti sono più leggere e limitano il consumo di carburante in veicoli come gli aerei. Può anche migliorare le supply chain, consentendo alle piccole aziende di avere stabilimenti di produzione vicini ai loro clienti.
Mentre la produzione di massa si sta spostando nei Paesi in via di sviluppo, i mercati europei e statunitensi si stanno concentrando su produzioni brevi e di alto valore, caratterizzate da innovazione, personalizzazione e sostenibilità. La produzione additiva riduce i tempi e i costi della prototipazione, che a sua volta accorcia i tempi di commercializzazione di un prodotto. La personalizzazione aumenta anche il valore percepito dai consumatori, rendendoli più disposti a pagare.
L'AM soddisfa gli obiettivi di lean eliminando le scorte di semilavorati e l'approccio agile offre un vantaggio competitivo risparmiando sul costo dei componenti precedentemente prodotti da terzi.
Organizzazione e cambi nella supply chain
La produzione additiva può essere centralizzata o decentralizzata: Nel primo caso, i pezzi vengono prodotti in un’installazione e poi inviati a vari centri di distribuzione. Con il decentramento dell’AM, la stampa può essere effettuata da ciascuna di queste sedi, riducendo i costi di trasporto e accelerando i tempi di consegna. Sia se le aziende integrino la produzione additiva, sia se la implementano affidandosi a esperti di produzione additiva, impiegare questa tecnologia nella catena di fornitura significa riprogettare prodotti e processi.
A volte il personale non ha le conoscenze necessarie per applicare le tecniche di AM, per cui è consigliabile assumere professionisti specializzati o offrire formazione a quelli interni. Nelle fasi iniziali, le aziende dovrebbero collaborare con i produttori di stampanti 3D per acquisire le competenze necessarie in futuro. L'elevato livello di investimento richiesto inizialmente rende consigliabile che l'incorporazione della fabbricazione additiva vada di pari passo con un piano di produzione a lungo termine.
Case studies: parti aeronautiche e sostenibilità
Effettuare rapidamente le riparazioni è essenziale per creare valore per i consumatori nel settore aeronautico. Tuttavia, è praticamente impossibile per una compagnia aerea avere tutti i materiali in magazzino: un aereo commerciale come un Airbus o un Boeing è composto da un massimo di quattro milioni di parti. La maggior parte di questi pezzi di ricambio è raramente necessaria, quindi si tratta di parti a bassa rotazione, e la loro produzione con le stampanti 3D abbassa al minimo i costi logistici. In breve, i produttori possono continuare a produrre i pezzi standard con le tecniche tradizionali e produrre contemporaneamente i pezzi meno richiesti. In questo modo si riducono i livelli di stock e si sfruttano i vantaggi della produzione additiva.
Un altro settore che ha beneficiato maggiormente di questi sviluppi è quello aerospaziale. I progetti ottimizzati consentono di realizzare parti più leggere del 35-65% e la creazione di articoli che richiedono meno componenti e materiali semplifica la catena di fornitura. Aziende come la finlandese Salcomp, specializzata in prese e alimentatori per telefoni cellulari, hanno risolto i loro colli di bottiglia. Il suo stabilimento di Chennai ha individuato nel tempo di raffreddamento degli stampi a iniezione un fattore limitante, così ha iniziato a produrli utilizzando tecnologie di fusione laser su un letto di polvere. Il tempo di raffreddamento è passato da 14 a 8 secondi, permettendo all'azienda di finire 56.000 unità in più al mese, e la percentuale di scarti è scesa dal 2 all'1,4%.
Oltre a questi vantaggi, molti dei materiali utilizzati nella fabbricazione additiva sono riciclabili. Nel caso della polvere di metallo, si stima che il 95-98% possa essere riutilizzato. Iniziative come il Perpetual Plastic Project (PPP) stanno esplorando la possibilità di utilizzare plastiche riciclate nelle nuove stampe 3D. Esistono processi meccanici che convertono i pellet di filamento precedentemente utilizzati in nuove risorse per l'estrusione AM.
Impatto additivo sul reshoring
L'implementazione dell'AM consente di eliminare le fasi di assemblaggio, di risparmiare sulle basse tirature, di creare prodotti personalizzati che offrono valore aggiunto al cliente, di abbreviare i tempi di consegna, di ridurre il consumo di carburante dei veicoli e di aumentare la flessibilità aziendale. Per questo motivo molte imprese hanno citato la produzione additiva come una delle ragioni che le hanno spinte al reshoring.
Il reshoring o back-shoring è definito come il trasferimento della produzione al Paese di origine. Si tratta di una decisione inversa e consequenziale rispetto al precedente outsourcing. La produzione additiva elimina gli intermediari, diminuisce i tempi di trasporto e avvicina l'attività al cliente finale. La sua introduzione implica il passaggio da una logica basata sull'origine a un nuovo paradigma incentrato sul consumatore. Un esempio è la pandemia da COVID-19, quando la comunità globale di utenti di stampanti 3D polimeriche a basso costo ha formato una rete di risposta per produrre DPI e attrezzature mediche da una catena di approvvigionamento umana naturalmente decentrata. La produzione decentrata spesso offre una certa protezione contro le interruzioni e i ritardi esterni e riduce le complessità della supply chain.
Pubblicazione originale: Calignano, Flaviana y Vincenza Mercurio. 2023. An Overview of the Impact of Additive Manufacturing on Supply Chain, Reshoring, and Sustainability. Cleaner Logistics and Supply Chain, 7 (Junio): 100103.