Como a impressão 3D está transformando a indústria de peças de reposição [Atualização 2021]

No gerenciamento de peças de reposição, o objetivo final é encontrar o equilíbrio entre o custo de produção de peças de reposição, o tempo de entrega e o volume de peças que devem ser mantidas em estoque. Uma tecnologia que ajuda fabricantes e fornecedores a atingir esse objetivo é a impressão 3D.

Como uma tecnologia de manufatura digital, a impressão 3D permite que algumas peças de reposição sejam armazenadas em um estoque virtual e produzidas no momento da necessidade, diminuindo os custos de armazenamento e melhorando o serviço. Com menos custos fixos, em comparação com as tecnologias tradicionais, a impressão 3D também se mostra mais econômica para produção de baixo volume.

Não é nenhuma surpresa, portanto, que 33 por cento das empresas pesquisadas pela EY acreditam que a impressão 3D de peças de reposição permite um mercado de pós-venda mais eficiente, com um adicional de 26 por cento afirmando que a tecnologia pode reduzir os esforços logísticos e estoques.

Hoje vamos dar uma olhada nos principais benefícios da impressão 3D para peças de reposição, mergulhar nos exemplos mais interessantes da tecnologia em ação e compartilhar algumas dicas sobre como você pode começar a integrar a impressão 3D para peças de reposição em sua organização.

Peças sobressalentes - Uma paisagem em mudança

Atualmente, os fabricantes de peças sobressalentes enfrentam uma série de desafios decorrentes principalmente da produção e armazenamento de peças sobressalentes.

O custo do pedido de peças sobressalentes é um desses problemas. Na manufatura tradicional, para diminuir o custo total por peça, a maioria das coisas é produzida em volume.

A manufatura por volume permite que as empresas amortizem os custos fixos, como a manufatura de ferramentas e os custos de configuração, em um grande número de peças. Mas as peças sobressalentes costumam ser produzidas em um volume muito menor, o que significa que o custo total dessas peças aumentará.

Outro problema na fabricação tradicional de peças de reposição é o longo tempo de espera. Encontrar a peça sobressalente certa e, em seguida, enviá-la para um cliente do outro lado do mundo, às vezes leva semanas, o que afeta negativamente a satisfação do cliente.

Em alguns casos, os fabricantes optam por parar de fornecer algumas peças sobressalentes, deixando seus clientes de mãos vazias.

Além disso, as empresas costumam ter dificuldade em determinar quanto estoque devem armazenar. Manter depósitos cheios de estoque é, em si, uma despesa cara e ainda mais no caso de excesso de estoque.

No entanto, com o advento da impressão 3D, muitos desses problemas podem ser resolvidos com sucesso.

Como a impressão 3D pode ajudar a resolver os desafios da indústria de peças de reposição?

Produção econômica de baixo volume

A impressão 3D tem custos fixos de produção mais baixos, em comparação com os processos de fabricação tradicionais, como moldagem por injeção e moldagem a vácuo. Uma vez que o processo de impressão 3D é altamente automatizado, não requer ferramentas caras e geralmente tem um custo mais baixo associado à configuração de um equipamento de produção.

Custos fixos mais baixos dão à impressão 3D uma vantagem econômica ao produzir volumes menores de peças.

Inventário digital:peças de impressão 3D sob demanda

Quando se trata de peças de reposição, as empresas enfrentam o desafio de equilibrar o investimento de manter um grande número de peças de reposição como estoque e a capacidade de atender a demanda do cliente no prazo.

A impressão 3D permite que os OEMs repensem sua abordagem de como armazenam as peças, facilitando a mudança para o estoque digital. O principal motivo para isso é que a impressão 3D permite que você produza peças diretamente de um arquivo de design digital, sem usar nenhuma ferramenta, como moldes.

Com o estoque digital, algumas peças de reposição, principalmente peças de baixa demanda, como componentes obsoletos, podem ser reprojetadas para impressão 3D e armazenadas em um catálogo virtual de peças, liberando espaço em um depósito.

Quando a peça for necessária, você pode simplesmente encontrá-la em seu estoque digital, enviar o projeto para uma impressora 3D e tê-lo pronto em algumas horas ou dias.

A capacidade de fabricar peças no ponto de necessidade indica uma mudança de "fazer para estoque" para um modelo mais sustentável de "fazer sob encomenda" para baixos volumes de peças de reposição. Isso oferece um benefício significativo para OEMs e fornecedores - não apenas reduzindo o número de peças armazenadas em depósitos e, portanto, diminuindo os custos de estoque.

Prazos de entrega mais rápidos

Com os métodos tradicionais de manufatura, os prazos de entrega costumam ser medidos em meses, devido à necessidade de projetar e criar uma ferramenta e configurar uma linha de produção. A impressão 3D, por outro lado, oferece prazos de entrega muito mais curtos.

Por exemplo, um pequeno suporte de alumínio pode ser produzido em poucos dias usando a tecnologia DMLS, em comparação com pelo menos 12 semanas que seriam necessárias para produzi-lo usando processos de extrusão e dobra de metal.

Além disso, quando um pequeno número de peças obsoletas precisa ser substituído e não há peças sobressalentes disponíveis, a engenharia reversa e a impressão 3D são indiscutivelmente uma combinação perfeita.

A digitalização 3D cria um modelo digital para impressão 3D de uma peça sobressalente, que é enviada para uma impressora 3D e produzida em um período de tempo muito mais rápido. Ao adotar esse processo, fornecedores e fabricantes podem melhorar muito sua flexibilidade e agilidade nos negócios.

Desafios na adoção de impressão 3D para peças sobressalentes

Embora os benefícios do uso da impressão 3D para peças de reposição sejam amplamente reconhecidos, trazer a tecnologia para uma cadeia de suprimentos simplificada não vem sem desafios.

A repetibilidade do processo está entre as maiores preocupações de muitos OEMs e fornecedores.

O desafio aqui, portanto, é definir padrões de qualidade para peças de reposição e garantir que as peças impressas em 3D correspondam a esses padrões e especificações do setor.

O software dedicado desempenhará um papel fundamental para garantir que os padrões sejam atendidos. Por exemplo, o software Manufacturing Execution System, desenvolvido para impressão 3D, garante a repetibilidade do processo, registrando e rastreando cada estágio do fluxo de trabalho de produção.

Existem também barreiras legais, na forma de Propriedade Intelectual (PI) e direitos autorais, que precisam ser resolvidas.

À medida que a impressão 3D leva a fabricação a uma cadeia de suprimentos digital, ainda há incertezas em relação à propriedade intelectual e como os designs das peças, fornecidos pelos fornecedores, devem ser protegidos por direitos autorais.

Antes que a impressão 3D seja amplamente adotada na indústria de peças de reposição, fornecedores e OEMs, respectivamente, devem estabelecer a segurança de sua propriedade intelectual.

5 exemplos de uso de impressão 3D para peças sobressalentes

1 Impressão 3D localizada sob demanda de peças sobressalentes de aeronaves

Para mostrar os benefícios da impressão 3D sob demanda, o fabricante americano Moog se uniu à Microsoft, ST Engineering e Air New Zealand, para uma demonstração prática na indústria aeroespacial.

Para esse projeto, uma aeronave Boeing 777-300, com destino ao aeroporto de Los Angeles após decolar de Auckland, realizou uma prova de conceito, centrada na simulação de uma parte quebrada da cabine.

Ao atingir a altitude de cruzeiro, a tripulação notificou a manutenção em Auckland de que precisava substituir uma parte do para-choque Business Premier - que fica entre o assento e o monitor para garantir que o assento não seja danificado quando a tela for empurrada para a posição padrão.

A equipe de manutenção usou seu acesso a um catálogo digital de peças, carregado pelo provedor de MRO da Air New Zealand, ST Engineering com sede em Cingapura, e solicitou um componente de reposição.

A ST Engineering identificou onde a peça sobressalente poderia ser impressa em 3D em Los Angeles e enviada diretamente para o aeroporto.

A impressão 3D localizada permitiu que a peça fosse produzida bem antes da aterrissagem da aeronave. 30 minutos depois de estar na pista, a peça foi substituída e o avião poderia completar as outras três viagens programadas antes de retornar a Auckland.

De acordo com Moog, se essa peça sobressalente tivesse sido adquirida de maneira tradicional, o prazo de entrega seria de 44 dias e teria custado cerca de 30.000 dólares americanos em perda de receita.

2. A Whirlpool estabelece um inventário digital para otimizar seu sistema de peças de reposição

Para tornar o fornecimento de peças de reposição mais eficiente, a fabricante internacional de eletrodomésticos Whirlpool fez parceria com a Spare Parts 3D, fornecedora de soluções de estoque digital.

Juntas, as empresas se comprometeram a digitalizar o catálogo de peças da Whirlpool para superar a obsolescência das peças e problemas de escassez.

No catálogo da Whirlpool, 150 peças foram revisadas e para cada uma dessas peças, a equipe de peças sobressalentes 3D experimentou diferentes tecnologias e materiais de impressão 3D.

Os três métodos selecionados pela empresa são FDM, SLA e HP Multi Jet Fusion (MJF). Os materiais usados nessas plataformas para peças Whirlpool cobrem ABS, ABS V0, PA12, uma resina semelhante à borracha e resinas semelhantes a PP.

A primeira parte a passar em toda a verificação interna é um botão de pressão feito usando PA12 em um sistema MJF.

Ambas as empresas procuram agora expandir ainda mais o conjunto de componentes adequados para impressão 3D. Um resultado importante dessa colaboração é o aumento da disponibilidade de peças, o que tem um impacto significativo no atendimento ao cliente.

3. A Deutsche Bahn está usando a impressão 3D para reduzir o tempo de inatividade do veículo

A companhia ferroviária alemã, Deutsche Bahn, foi uma das primeiras a adotar a impressão 3D para peças de reposição. Nos últimos anos, a Deutsche Bahn identificou mais de 100 casos de uso que podem se beneficiar da impressão 3D. A maioria das peças são relevantes para a disponibilidade, o que significa que podem ser difíceis de adquirir, causando um tempo de inatividade do veículo de meses.

Um exemplo de tal peça envolve uma tampa do rolamento do rodado para uma locomotiva Classe 294. Este modelo foi colocado em serviço nas décadas de 1960 e 1970, e peças de reposição para alguns componentes, como esta capa, estão faltando.

Tradicionalmente, a Deutsche Bahn precisaria ter uma nova peça produzida, usando um processo de fundição. No entanto, esse método normalmente envolve grandes quantidades mínimas de compra e a entrega da peça pode levar vários meses.

AM apareceu como uma alternativa natural, pois foi capaz de criar essa peça de forma mais rápida e sob demanda. A empresa recorreu a um bureau de serviços, que imprimiu em 3D uma capa de rolamento usando a tecnologia Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). O processo WAAM usa arame como matéria-prima. O arame é alimentado através de um bico e soldado, camada por camada, na peça final.

A peça, que pesa 13 kg, foi impressa em apenas 7 horas, proporcionando à Deutsche Bahn benefícios como maior disponibilidade de peças e custos de fabricação consideravelmente mais baixos.

4. Impressão 3D de peças de reposição de metal para fábricas de envase de bebidas

Jung &Co. Gerätebau GmbH é um fabricante alemão especializado em componentes de aço inoxidável. A empresa está usando impressão 3D para fabricar peças de reposição sob demanda, com um exemplo sendo uma válvula de enchimento de latas, para a fábrica de enchimento de bebidas.

A válvula de enchimento de lata fabricada tradicionalmente consiste em 7 conjuntos mais vedações e conexões de parafuso. A fabricação desta válvula leva 8 semanas ou mais, incluindo a aquisição da peça fundida necessária.

Anteriormente, a empresa mantinha a reposição dessa peça em estoque, para poder disponibilizá-la rapidamente em caso de falha.

No entanto, a mudança para a impressão 3D de metal permitiu à Jung &Co. repensar sua abordagem para a produção da válvula.

Redesenhar a válvula para impressão 3D e fabricá-la em uma impressora 3D baseada em laser permitiu que a empresa obtivesse vários benefícios. Em primeiro lugar, a impressão 3D tornou possível fabricar a válvula de enchimento de lata inteira em uma operação, eliminando a etapa de montagem. A válvula redesenhada também é 35 por cento mais leve do que o conjunto original.

O prazo de execução mais curto é outro benefício. Para as fábricas de envase de bebidas, o tempo entre a solicitação e o recebimento de uma peça de reposição é crítico. A lucratividade diminui rapidamente quando uma fábrica deve ser fechada, e uma hora de produção perdida pode custar de cerca de 4.000 a cerca de 30.000 euros.

Com a impressão 3D, a válvula pode ser produzida em uma semana - 8 vezes mais rápido do que com os métodos convencionais - o que, para fábricas de bebidas, significa a possibilidade de reduzir significativamente o dispendioso tempo de inatividade.

Finalmente, a válvula de enchimento de lata impressa em 3D também é mais barata do que uma alternativa convencional e não precisa mais ser comprada com antecedência e mantida em armazenamento.

5. Porsche:impressão 3D de peças de reposição para carros clássicos

A divisão da Porsche Classic fornece peças para seus modelos vintage e fora de produção e está usando a impressão 3D para produzir peças sobressalentes raras e de baixo volume para seus veículos mais antigos.

Muitas dessas peças não estão mais em produção e as ferramentas necessárias para fabricá-las não existem ou estão em más condições. A fabricação de novos auxiliares de ferramentas com métodos tradicionais tem um custo inerentemente proibitivo, principalmente considerando os baixos volumes em questão.

Para resolver esses desafios, a Porsche Classic começou a imprimir em 3D essas peças (em metal e plástico) sob demanda.

A vantagem é que as peças podem ser feitas sem ferramentas adicionais e apenas quando necessário, ajudando a Porsche a economizar nos custos de ferramentas e armazenamento associados à fabricação dessas peças de reposição usando métodos convencionais.

Peças de impressão 3D que raramente são encomendadas ou deixaram de ser produzidas é uma tendência crescente na cadeia de suprimentos automotiva. Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen e BMW também estão adotando a impressão 3D para este aplicativo para cortar custos, aumentar a eficiência operacional e otimizar o estoque.

Terceirização ou impressão 3D de peças sobressalentes internamente?

À medida que os fabricantes adotam cada vez mais os sistemas AM internamente, muitos podem desejar considerar o estabelecimento de uma instalação interna de AM para peças sobressalentes, em vez de adquiri-los. No entanto, ao considerar a implementação de tal estratégia, os fabricantes devem considerar vários fatores, como volumes de produção, orçamento e cronograma para implementação da impressão 3D.

Se apenas pequenos volumes de peças de reposição devem ser produzidos, as empresas não precisam necessariamente investir em impressoras 3D. Com o crescente número de escritórios de impressão 3D, os fabricantes podem facilmente ter suas peças de reposição impressas em 3D externamente.

Geralmente, a escolha de terceirizar ou produzir peças de reposição internamente depende muito de até que ponto a empresa gostaria de integrar a AM em seu fluxo de trabalho.

Integração de impressão 3D para peças de reposição em sua empresa

Dito isso, ao adotar a impressão 3D para a produção interna de peças de reposição, há algumas dicas a seguir para tornar a jornada mais tranquila.

A empresa deve começar pequena para que a impressão 3D possa ajudar a resolver problemas na cadeia de suprimentos imediatamente. Isso exigirá que uma empresa avalie a capacidade de impressão técnica e a viabilidade econômica para primeiro identificar quais peças sobressalentes podem, e devem, ser impressas em 3D.

Essa avaliação deve ser baseada em detalhes técnicos, como tamanho, material e complexidade. Normalmente, faz sentido imprimir em 3D peças menores com estruturas complexas, embora as possibilidades de impressão de grandes componentes estejam se expandindo.

Razões econômicas também devem ser levadas em consideração, como o custo do tempo de inatividade se essa parte específica não estiver disponível.

Começar com pequenos projetos servirá como uma plataforma de lançamento para uma maior integração da impressão 3D em seus processos de cadeia de suprimentos.

Construir uma rede de suprimentos digital e desenvolver um roteiro para a integração total de impressão 3D de peças de reposição serão as próximas etapas que o ajudarão a dimensionar e maximizar os benefícios da impressão 3D na cadeia de suprimentos.

Aumentando a flexibilidade da cadeia de suprimentos

A impressão 3D de peças sobressalentes está revelando um novo modelo de negócios para fabricantes e fornecedores. Imprimir peças de reposição, em vez de mantê-las em um estoque, pode diminuir custos, melhorar a disponibilidade de peças e minimizar a dependência de uma empresa da cadeia de suprimentos por meio da produção localizada.

Mas para colher todos os benefícios da impressão 3D de peças de reposição, as empresas devem adotar a abordagem e as ferramentas certas, como o inventário digital. Isso os ajudará a tornar a transição para um novo modelo de negócios mais fácil e a abrir as portas para uma cadeia de suprimentos mais flexível e orientada para a demanda.

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