Innovazione nella produzione digitale - dove il cambiamento diventa realtà.

Innovazione nella produzione digitale - dove il cambiamento diventa realtà.

Oggi esistono i primi prototipi di cuore artificiale stampati in 3D, le fabbriche intelligenti utilizzano la realtà aumentata e componenti reali vengono combinati e visualizzate con un componente virtuale. Il digital manufacturing è un luogo per coloro che guardano avanti e gli innovatori, diamo qui uno sguardo ad alcune delle tendenze d'innovazione più interessanti.

L'innovazione all'interno della produzione digitale si sta muovendo rapidamente.
Le aziende che si adattano ed evolvono sono quelle che restano all'avanguardia. Mentre ci dirigiamo verso la quinta rivoluzione industriale, l'innovazione e lo sviluppo di sistemi connessi stanno guadagnando slancio. 

Additive Manufacturing

L'additive manufacturing è una tecnologia che esiste come concetto dal 1945, ma non è stata realizzata fino a quasi 40 anni dopo. Dalla prima stampante 3D documentata nei primi anni '80 in Giappone, la stampa 3D ha fatto molta strada. Un relativamente principiante nel campo della digital manufacturing rispetto alle sue controparti stampaggio a iniezione e CNC. I settori inizialmente più riservati stanno finalmente scoprendo quanto può essere potente la manifattura additiva nella produzione di componenti.

Nel settore medicale, la stampa 3D è diventata sempre più forte. Da impianti e protesi a prototipi d'interi organi, come il cuore, gli esperimenti attuali si sono concentrati sull'applicazione di tessuto aggiuntivo da cellulosa e materiali organici su strutture esistenti, che sono quindi adatte per l'impianto, creando tessuto funzionale.

Ciò potrebbe significare che in futuro i chirurghi potrebbero stampare in 3D organi, come il cuore, che potrebbero impiantare nel corpo umano. Non è solo il settore medicale ad assistere a un'innovazione così entusiasmante. La stampa 3D sta aiutando il settore aerospaziale a produrre componenti più leggeri, senza sprechi. Limitata inizialmente a parti più piccole, sono in corso ricerche su interi telai stampati in 3D. 

Non si tratta solo di aerei, parliamo anche di spazio! Ci sono speranze che in futuro le stampanti 3D possano essere trasportate nello spazio, ad esempio su Marte, dove non sarebbero limitate dalle dimensioni del veicolo di lancio. Si potrebbero stampare componenti 3D nello spazio. Si sono condotti anche esperimenti sulla stampa 3D di polvere lunare! C'è molto di più e con il numero di processi di stampa 3D in continuo aumento.

Chissà quali innovazioni potrebbe riservare il futuro?

Robotica e intelligenza artificiale (IA)

Prima di tutto, robotica e intelligenza artificiale non sono la stessa cosa. In effetti, si completano perfettamente. Pensiamo alla robotica come al corpo e all'IA come al cervello.  L'IA è la programmazione, che dice al robot cosa fare.

Al momento l'IA è il tema forte nella maggior parte dei settori. In effetti, le start-up nel settore dell'IA sono tra le più ricercate. Nella produzione, le aziende utilizzano l'IA per rilevare guasti su macchine o prodotti, e per prendere decisioni relative alla produzione con ogni fase monitorata da sensori.

Quando si tratta di robotica, il suo utilizzo all'interno di una linea di produzione è diventato sempre più diffuso. Al momento, la ricerca principale sta esaminando una presa flessibile per la linea di produzione. Come si può immaginare, questo tipo di robot potrebbe essere incredibilmente utile in un ambiente manifatturiero; soprattutto in ambienti pericolosi per l'uomo.

Questo non è l'unico modo in cui l'IA viene utilizzata nel mondo manifatturiero. Può anche essere di aiuto nella valutazione della qualità. È difficile determinare i problemi interni di un pezzo senza un test tempestivo.L'IA è in grado d'identificare difetti minori nei macchinari o nel prodotto stesso, in modo che il progettista possa affrontare il problema prima che diventi grave.

Poi vi sono soluzioni d'intelligenza artificiale con strumenti predittivi basati sull'autoapprendimento (ML) che anticipano quando le apparecchiature avranno bisogno di manutenzione, tramite IoT e sensori integrati... 

L'IA può essere utilizzata in modo efficace anche per la previsione della domanda e dei prezzi, utilizzando l'analisi predittiva combinata con l'intelligenza umana. Altri usi includono gestione dell'inventario, assistenza clienti e personalizzazione di prodotti e servizi.

Cloud Computing

Insieme ad altre tecnologie avanzate come IA, IoT e blockchain, il cloud computing è un fattore chiave della quarta(4) rivoluzione industriale. Queste tecnologie stanno sfumando i confini tra il mondo fisico e quello digitale.

Le tecnologie di cloud computing sono fondamentali per le aziende emergenti e per quelle più piccole. Consentendo un approccio agile alla produzione, promettendo un aumento della scalabilità e una maggiore trasparenza, il cloud computing può anche ridurre i costi. Investire in soluzioni cloud rappresenta in genere un costo inferiore rispetto ai tradizionali sistemi in loco, in quanto non è necessario hardware o supporto IT in anticipo e costoso.

Manifattura intelligente

Una manifattura intelligente è un ambiente digitale completamente connesso e integrato che ottimizza il processo di produzione dall'inizio alla fine.
All'interno di questo ambiente, i sistemi cyber-fisici monitorano i processi fisici della fabbrica, forniscono analisi e automatizzano o supportano i controlli e il processo decisionale.

Gli stabilimenti intelligenti possono trarre vantaggio da produzione di merci migliore, più veloce e più economica, disponibilità on-demand, pezzi personalizzati, tracciabilità completa, modelli sostenibili (riutilizzo, riparazione e riqualificazione), che le rendono un partner di fiducia in una supply chain. Le caratteristiche principali includono digital twins, big data, robotica avanzata, eliminazione delle inefficienze sul posto di lavoro e comunicazione lungo la supply chain.

Realtà aumentata

A differenza della realtà virtuale, la realtà aumentata combina il virtuale con il mondo reale, piuttosto che essere completamente virtuale. La realtà aumentata può supportare la produzione in diversi modi. Può essere utilizzata per trovare, nella progettazione del prodotto, difetti che normalmente potrebbero richiedere settimane di analisi dei dati.

Si è rivelata estremamente utile per aumentare la sicurezza, essendo utilizzata per simulare digitalmente i processi di produzione e identificare in anticipo manovre potenzialmente pericolose. Può anche essere incredibilmente utile nella manutenzione della macchina. Sulla macchina può essere proiettata un'immagine virtuale che poi istruisce un operatore su cosa è necessario fare per riparare una parte.

Ciò può essere particolarmente utile quando sono necessarie conoscenze specialistiche in tutto il mondo; un esperto può simulare le azioni necessarie per guidare da remoto un dipendente che indossa occhiali AR. Gli ingegneri di Siemens hanno sviluppato una tecnologia AR specifica per l'uso all'interno della produzione; sovrapponendo elementi virtuali costruiti tramite CAD e altri dati a viste di oggetti reali, che vengono visualizzati su dispositivi mobili, computer, ecc.

Gli utilizzi principali dell'AR in contesti industriali includono formazione, identificazione delle risorse, trasferimento di conoscenze e progettazione dei processi oltre a layout delle apparecchiature. 

Blockchain

Le soluzioni basate su blockchain possono aggregare perfettamente tutte le informazioni per offrire un valore significativo alle società industriali.
Sblocca tutto il potenziale di altre tecnologie avanzate come AR, IoT e 3DP. Blockchain è un'informazione digitale memorizzata in blocchi su un database pubblico.

È letteralmente una catena di blocchi: l'informazione digitale è il blocco, il database pubblico è la catena. Può aumentare la visibilità in tutte le aree di un processo, da fornitori, reperimento strategico, approvvigionamento e qualità dei fornitori fino alle operazioni in officina, che includono il monitoraggio a livello di macchina.

I vantaggi di optare per un servizio blockchain includono migliore tracciabilità, maggiore visibilità, miglioramento della soddisfazione dei clienti, consegna più rapida dei prodotti e riduzione dei costi nella supply chain.

Digital Twins

Un digital twin è una rappresentazione virtuale di un prodotto o una risorsa del mondo reale. Possono essere utilizzati per migliorare la progettazione del sistema, testare nuovi prodotti, monitorare e prevenire la manutenzione e gestire il ciclo di vita di una risorsa.

Per sviluppare un digital twin vi sono determinati requisiti; strumenti di modellazione CAD/3D, IoT/dispositivi connessi, motori di gioco e controllo delle versioni. Possono essere utilizzati per prevedere le necessità di manutenzione sulle apparecchiature, riducendo i tempi di fermo macchina. Possono aiutare a farsi un'idea migliore di un prodotto e di come gli utenti finali lo utilizzeranno vedendolo in tempo reale. Sono utili anche per ottimizzazione del processo di produzione, miglioramento dei processi di tracciabilità dei prodotti, collaudo, convalida, aumento del livello d'integrazione tra sistemi non connessi e risoluzione dei problemi delle apparecchiature da remoto.

Con l'avvicinarsi della quinta rivoluzione industriale, con collaborazioni armoniose tra uomo e macchina, l'impresa diventerà sempre più connessa. Una blockchain gigante collegherà tutte le parti di un prodotto, quindi, ad esempio, se il telefono si guasta, viene automaticamente inviata una notifica per avviare una catena per risolvere il problema senza che si debba nemmeno uscire di casa. 

Stiamo entrando in un mondo in cui la fantascienza sta rapidamente diventando realtà scientifica. Per i distruttori e le start-up le opportunità sono immense.