Additiv tillverkning är ett begrepp som på senaste tiden fått allt mer uppmärksamhet i medier och prioriteras allt högre upp i företags agendor. En disruptiv teknik som kommer ge upphov till en ny industriell revolution och fullständigt förändra marknadsstrukturer enligt somliga, enligt andra är det mer en kompletterande tillverkningsmetod med modest inverkan. Oavsett vad, bör man reda ut vad additiv tillverkning egentligen är, vilka fördelar kan man dra nytta av, för vilka ändamål är tekniken lämplig, och vilka omställningar krävs för att nyttja alla dessa fördelar?

Frågorna är många - liksom svaren. I denna artikel ämnar vi adressera några av frågor samt presentera en metod som är lämplig att använda vid adaptering av den nya tekniken.

Det är en fråga om när, snarare än om

Additiv tillverkning (AT) - mer bekant som 3D-printing - är ett samlingsbegrepp av tekniker som bygger på principen att successivt addera material, vanligtvis lager på lager, för att bygga fysiska produkter från digitala modeller. En princip som skiljer sig markant från dagens traditionella tillverkningsmetoder. Även om adoptions kraften för AT fortfarande är modest, växer den exponentiellt samtidigt som tekniken och dess kringliggande ekosystem utvecklas i en rasande takt. Konsekvensen av detta har resulterat i ett skifte, från att tidigare främst används för tillverkning av prototyper och verktygsapplikationer till att numera börjats tillämpas i serieproduktion.

En mångfacetterad teknik som möjliggör nya värden

De många fördelar med AT kan hänföras till tre övergripande kategorier: produktdesign, flexibel produktion och förenklad samt förkortat värdekedja. Vad som gör AT så intressant jämfört med traditionella tillverkningsmetoder utifrån ett produktdesign-perspektiv, inkluderar dess möjlighet att bygga komplexa geometrier och helt nya applikationer utan kostnadsbestraffningar. Ett skifte som ger konstruktörer frihet att optimera produkter för prestanda och funktionalitet i enlighet med “vad är önskvärt” istället för “vad är möjligt” givet dagens rådande tillverkningsbegränsningar. Därutöver, till skillnad från konventionella tillverkningsmetoder kan användandet av AT medföra att flera tillverknings- och monteringssteg konsolideras samtidigt som behovet av dyra verktyg elimineras. Därmed ges förutsättningar att producera mindre seriestorlekar kostnadseffektivt likväl förkortande av ledtider. Givet en högre designfrihet, produkt flexibilitet och förenklad värdekedja, kan företag börja erbjuda kundanpassade produkter samt snabbare introducera nya. Dessutom, givet att material adderas istället för extraheras, kan utnyttjandegraden för material öka signifikant, vilket reducerar miljöpåverkan och företags globala “footprint”.

En oas av möjligheter liksom frågetecken

Flera svenska industribolag driver ambitiösa AT relaterad projekt, trots de många fördelar tekniken medför har många dock svårt att extrahera dessa och anpassa sig till den teknikdrivna omställningen. I huvudsakligen beror detta på tre faktorer:

  1. Givet teknologins mångsidighet - och i många fall en avsaknad tydlig strategi - har flertalet företag svårt att prioritera vad man vill dra nytta av och varför man vill använda tekniken.
  2. Många företag har en relativt låg mognadsgrad när det kommer till användning av AT, exempelvis krävs nya designregler och kompetenser för att utnyttja teknikens fulla potential.
  3. I dagsläget finns det begränsat antal referensprojekt vilket gör det svårt att generera exempel på potentiella AT applikationer, dessutom är det svårt att värdesätta och jämföra alla fördelar gentemot kostnader för att producera en komponent med AT.

 

Varför ska vi använda AT?

En gyllene regel vid användning av en ny teknik ligger i svaret till frågan - varför(?). Om det inte finns tydliga incitament för att ta sig an AT bör företag naturligtvis inte göra det. Företag med svårigheter att definiera ett tydligt syfte med användningen av AT kommer även ha svårigheter med att se vilket mervärde som kan skapas med AT. Istället betraktar många AT som en möjlighet att substituera tillverkningsmetoder för en existerande produkt, utan att se det i ett större perspektiv och hur produkterna kan förbättras med hjälp utav AT. Med denna betraktelse syn finns det en stor risk att AT inte används på ett optimalt sätt, och således en överhängande risk att tekniken internt, inom kort, betraktas som ett misslyckande. Därför bör man utvärdera produkt- och kundsegment gentemot typiska marknadskaraktäristiker som medför att AT kan skapa en konkurrensfördel. Genom att utgå från marknadsfaktorer ökar sannolikheten att tekniken användas i de fall där värde för såväl företag som deras kunder kan skapas - “kunder betalar inte för en ny teknik, de betalar för bättre kvalitet eller prestanda”. När väl marknadskaraktäristiken för olika segment är fastställd är det fördelaktigt att prioritera vilka fördelar med AT som är - från ett strategiskt perspektiv - viktiga. Genom att ha fastställt dessa blir det lättare att etablera en strategisk logik av hur AT ska användas men även för vilka produkter och kundsegment.

Vad kan vi göra?

För att identifiera och prioritera drivande faktorer krävs emellertid en viss mognadsgrad. Likaså krävs kunskap och erfarenhet för att kunna driva igenom projekt där AT används på ett sätt som medför ökat värdeskapande. Innan ett projekt påbörjas är det därför fördelaktigt att kartlägga vilken kunskap som finns internt, tillsammans med en rad olika företag har vi identifierat fem områden som är viktiga att ta hänsyn till när mognadsgraden undersöks. Bland annat handlar det om vilken organisatorisk mognad man har, exempelvis kunskap för att designa produkter för AT, en ytterligare dimension är mognadsgraden av andra aktörer i en supply chain, det vill säga leverantörer av system och material men även hur mogna kunderna är.

De andra dimensionerna som definierar mognad är relaterade till strategisk, operationell och tekniska aspekter. Genom att utvärdera mognadsgraden kan företag, på ett smart sätt, prioritera vilka aktiviteter som skall genomföras för att kunna utvecklas och skapa så mycket värde som möjligt med AM. Det kan även innebära strategiska val kopplade till outsourcing av vissa kompetenser. I många fall kan det vara fördelaktigt att använda en servicebyrå för att designa och tillverka produkter för AT istället för att utföra det inhouse, speciellt när man börjar använda tekniken.

Läs även

Fem drivkrafter för att implementera 3D-printing

 

Vad ska vi göra?

En stor utmaning som många företag står inför när det kommer till att undersöka den potentiella nyttan från ett AT projekt innebär att ta hänsyn till skapande av mervärde. Oftast ändrar man designen på en viss komponent och jämför tillverkningskostnader för AT respektive traditionella tillverkningsmetoder. Problemet som uppstår är dock att man bortser från många möjligheter. Därför föreslår vi ett angreppssätt i tre steg, det första steget innebär att grovt uppskatta hur väl projektet drar nytta av fördelarna med AT, det kan exempelvis innebära hur mycket ledtider och utvecklingstider kan kortas ner genom att använda AT. Denna process blir även enklare om de drivande faktorerna kartlagts tidigare, på så sätt kan man vikta de olika fördelarna när man utvärderar ett projekt.

Det andra steget innebär att undersöka genomförbarheten från ett projekt, det vill säga om det är relevant rent praktiskt att genomföra projektet. Relevanta aspekter att ta hänsyn till är då materialval, produktionsvolymer, vilket system som ska användas och så vidare. Vi rekommenderar att genomföra detta efter att man undersökt möjligheter och fördelar med ett projekt, eftersom man då tvingas tänka i ett större perspektiv och se till möjligheter snarare än begränsningar. Slutligen bör man i det sista steget sammanställa nyttan gentemot kostnader från ett projekt för att säkerställa lönsamheten.

Oavsett om AT kommer att bli en disruptiv teknik eller inte är det resonabelt att anta att tillverkningsmetoden kommer skapa ett avtryck. Därför är det viktigt för företag att börja utforska möjligheten med AT - tänka stort, börja litet och starta omedelbart.

Denna artikel baseras till stor del på examensjobb av Karl-Johan Bengtsson och Hannes Karlström vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg.