Czwarta rewolucja przemysłowa staje się jedną z największych sił zmieniających obecną rzeczywistość dla współczesnych przedsiębiorców. Wymaga to jednak wielu innowacji w zakresie nowych technologii oraz zmian w modelach prowadzenia działalności.
Druk 3D jako ramię wykonawcze Przemysłu 4.0, to fundament nowej produkcji (addytywnej). Dostawcy rozwiązań do druku 3D tacy jak HP, dokładają starań, aby pomagać klientom o różnych potrzebach produkcyjnych przekształcać chęci w możliwości. Rozszerzenie portfolio urządzeń HP opartych o tworzywa sztuczne (MJF) i metal (MJ) w połączeniu z rozwijaniem sojuszy i stworzeniem cyfrowej sieci produkcyjnej, są ważnymi akceleratorami cyfrowej podróży produkcyjnej i potwierdzają zaangażowanie kalifornijskiego giganta w transformację.
Odkąd HP połączyło siły z Siemensem, aby zaoferować „zintegrowane” rozwiązanie do wytwarzania przyrostowego dla firm produkcyjnych, rozwój druku 3D następuje jeszcze szybciej. W czerwcu 2018 roku w ramach rozwoju strategicznego partnerstwa, które obie firmy zawarły, rozszerzono dostosowanie technologii HP do wytwarzania produktów nowej generacji, które są drukowane w 3D w pełnym kolorze. Seria HP Jet Fusion 3D 300/500 umożliwia prototypowanie koncepcji, a także produkcję krótkoterminową finalnych przedmiotów i funkcjonalnych części technicznych w pełnym kolorze, czerni lub bieli – z kontrolą poziomu wokseli – w zdecydowanie krótszym czasie w porównaniu z innymi rozwiązaniami.
Wydruki kolorowe i prototypy wytwarzane przy użyciu HP Jet Fusion 580 3D Color
Urządzenia pozwalają na wytworzenie między innymi spersonalizowanych narzędzi chirurgicznych z unikalnym identyfikatorem, zarówno dla człowieka, jak i dla maszyny.
Projekt układu kostnego z kodem QR do wydruku 3D zawierający informacje o wytycznych do cięć chirurgicznych
Kolejnym wspólnym krokiem HP i Siemensa jest optymalizacja systemu wentylacji dla nowej serii drukarek 3D HP Jet Fusion 5200/5210, przy użyciu technologii Siemens Digital Twin. Wspólnie osiągnięto znacznie szybszy czas programowania, obniżenie kosztów produkcji nawet o 35% i lepszą wydajność uzyskiwanych części. Korzystając z tzw. cyfrowego oprogramowania bliźniaczego od firmy Siemens symulowano i dokładnie analizowano zaprojektowany przepływ powietrza w drukarce 3D, aby ostatecznie wykorzystać te dane do wygenerowania systemu wentylacji o zoptymalizowanej topologii kanału chłodzenia. Ostatecznie Siemens i HP były w stanie dostarczyć system wentylacji, który zwiększył wydajność przepływu powietrza o 22%, prędkość drukowania nawet o 15% w stosunku do poprzedniego systemu, bez dodatkowego ryzyka przegrzania.
Mapa przepływów cieplnych, która pomogła w optymalizacji układu chłodzenia drukarki Jet Fusion 5210 3D
Siemens Digital Twin
Digital Twin czyli „Cyfrowy bliźniak” to wirtualna reprezentacja fizycznego produktu lub procesu, służąca do zrozumienia i przewidywania właściwości wydajnościowych fizycznych odpowiedników. Jest wykorzystywana w całym cyklu życia produktu do symulacji, przewidywania i optymalizacji produktu, jak również systemu produkcyjnego przed zainwestowaniem w fizyczne prototypy i aktywa. Poprzez zastosowanie symulacji multi-fizyki, analizy danych i uczenia maszynowego, „bliźniaki cyfrowe” są w stanie wykazać wpływ zmian projektowych, scenariuszy użytkowania, warunków środowiskowych i innych nieskończonych zmiennych – eliminując potrzebę fizycznych prototypów, skracając czas opracowywania i poprawiając jakość sfinalizowanego produktu lub procesu.
Do optymalizacji HP JF 5210 3D wykorzystano rozwiązanie Teamcenter do zarządzania cyklem życia produktu (PLM), Simatic do realizacji produkcji oraz MindSphere do analizy wydajności i Internetu Rzeczy.
Można zauważyć, że dzięki zastosowaniu technologii Digital Twin nie tylko poprawiono wydajność maszyny, ale całkowicie przekształcono proces projektowania części. Mrosik – Dyrektor Digital Industries w Siemens, przedstawia konkretne przykłady tego, w jaki sposób ich autorskie oprogramowanie uwzględnia wiele aspektów procesów rozwoju i produkcji. Zwraca uwagę, że aby zaoszczędzić zasoby, oprogramowanie automatycznie oblicza idealne wypełnienie przestrzeni instalacyjnej, ponadto oprócz wydajności i zużycia materiałów, określa również wymagania kadrowe, ułatwiając w ten sposób skalowanie dużych zamówień.
Jeśli znana jest jego wielkość, można z wyprzedzeniem przeprowadzić symulację produkcji: program oblicza wszystkie aspekty istotne dla wydajnego wytwarzania – w tym wymaganą liczbę drukarek i automatycznych pojazdów (AGV), a także rozmieszczenie i optymalną odległość między poszczególnymi urządzeniami. Następnie, podczas produkcji seryjnej, system operacyjny MindSphere IoT skrupulatnie monitoruje proces drukowania – a fakt, że wszystkie zebrane dane są rozpatrywane w czasie rzeczywistym, zapewnia płynny przebieg produkcji.
Cyfrowa transformacja MŚP ma zasadnicze znaczenie dla przyszłej rentowności Polski jako lokalizacji biznesowej. Wymaga to zwiększonej współpracy między firmami różnej wielkości – od start-upów po duże korporacje. Według Klausa Helmricha, członka zarządu Siemensa, mali i średni producenci mogą skrócić „czas wprowadzenia na rynek” nowych produktów o 30 % i zwiększyć wydajność produkcji i produktywność o 25 % dzięki wdrożeniu technik Przemysłu 4.0.
Udana cyfrowa transformacja MŚP wymaga strategicznych decyzji najwyższego kierownictwa, które musi dostosować portfolio urządzeń produkcyjnych w firmie do cyfrowej rzeczywistości i dalej rozwijać procesy wewnętrzne przedsiębiorstwa. Ważne są również szkolenia i edukacja pracowników.
Firmy powinny oferować nowe rozwiązania, usługi i modele biznesowe, w tym „pay-per-use” w sprzedaży maszyn i wynajmie instalacji. Technologie takie jak aplikacje w chmurze, wytwarzanie przyrostowe, elastyczne systemy obsługi i sztuczna inteligencja muszą być w pełni uwzględnione, aby zapewnić elastyczność i inteligencję procesom produkcyjnym.
HP3D.pl zachęca także do wdrażania zintegrowanych środków bezpieczeństwa przemysłowego jako niezbędnego środka zwiększającego zaufanie do technologii IT i zmniejszenia tym samym ryzyka cybernetycznego.
Automatyzacja i digitalizacja od dawna są obecne w branżach wykorzystujących procesy ciągłe, takich jak farmacja, chemia czy przemysł spożywczy. Duży postęp można zauważyć także w zakresie cyfryzacji w przemyśle obronnym i przede wszystkim w automotive. Teraz kolej na kolejne, bo jak twierdzi HP3D.p,l produkcja addytywna jest opłacalna w każdej branży.