Come può un’azienda manifatturiera realizzare prototipi, componenti e anche prodotti finiti senza possedere le macchine per costruirli? Non tutti sanno che può farlo: un nuovo paradigma si sta diffondendo a livello globale, e promette di avere un effetto dirompente. Si chiama “manufacturing on demand” e garantisce ulteriori vantaggi: ad esempio, quello di consentire di fabbricare beni solo quando è necessario e nelle quantità richieste, limando i costi di magazzino e della logistica, e concentrando le risorse nell’ideazione e nella progettazione. Sì, ma come è possibile tutto ciò? Per capirlo, si può prendere in considerazione l’attività di Xometry, la società americana (quotata al Nasdaq) guidata dal Ceo Randy Altschuler; fondata nel 2013 e con sede a Daerwood, nel Maryland, ha realizzato un fatturato di 218 milioni di dollari (2021) con mille dipendenti, ora anche in Europa. È una delle aziende pioniere della manifattura su richiesta, peraltro combinata con quella additiva.
Funziona così: l’azienda manifatturiera si collega online alla piattaforma di Xometry e inserisce un disegno Cad dell’oggetto che intende realizzare; la platform, che è dotata di intelligenza artificiale, in pochi secondi definisce tempi e costi dell’operazione, inoltrando all’impresa un preventivo: se quest’ultima accetta, allora la piattaforma sceglie il partner industriale di Xometry che produrrà il bene. È tutto molto semplice.
Peraltro, l’azienda può scegliere tra diversi tipi di tecnologie costruttive: il citato additive manufacturing (una delle lavorazioni più richieste dai clienti Xometry), la lavorazione Cnc, quella della lamiera, la stampa ad iniezione e la pressofusione. Tra le aziende clienti di Xometry, Bmw, Dell, Bosch, General Electric e la Nasa, l’agenzia governativa civile responsabile del programma spaziale e della ricerca aerospaziale degli Stati Uniti d’America. Ma anche Sono Motors, Neocean e Axtra3D. Ne abbiamo parlato con Davide Spinello e Ruggiero Cornetta, rispettivamente Head of Sales – Italy e Marketing Specialist – Italy in Xometry Europe.
Alcuni casi studio
1) Xometry e la Nasa
Sulla Stazione Spaziale Internazionale (ISS), le risorse critiche sono mantenute in sistemi a circuito chiuso. Questi reintegrano, ad esempio, l’ossigeno e l’acqua – il che consente agli astronauti di vivere a 350 km sopra la terra. In particolare c’è un’unità di purificazione dell’aria che elimina l’anidride carbonica tramite un essiccante (un materiale che attinge l’acqua dall’aria) e un setaccio molecolare (un materiale che intrappola ed espelle le molecole di CO2 all’esterno della stazione spaziale). Questo sistema è noto come sistema Four Bed Carbon Dioxide Scrubber (4BCO2). Il sistema è stato ridisegnato, e la Nasa ha contattato Xometry per la realizzazione. Il lavoro è stato portato a termine in tempi brevissimi. Secondo Xometry «entro le 4 settimane assegnate, Xometry si è assicurata uno stock di alluminio cilindrico raro, speciale trattato termicamente, nonché un partner di produzione per realizzare le parti di diametro 12 “per 16”. Le parti sono state accuratamente lavorate secondo gli standard aerospaziali, comprese tolleranze ristrette di 0,005 pollici e precisione. Le superfici di tenuta critiche del recipiente a pressione sono state lavorate con scanalature dell’o-ring, parti aderenti, tolleranze di controllo del lato stretto e della posizione e fori filettati e passanti estremamente precisi».
2) Xometry Tier 1 per Bmw
Anzitutto, va ricordato che sin nel giugno 2017 Bmw i Ventures (società di capitale di rischio del gruppo BMW con sede nella Silicon Valley), ha guidato un round di serie B da 15 milioni di dollari. D’altra parte, secondo BMW, Xometry è riuscita a fornire costantemente componenti di alta qualità tanto da essere nominata fornitore Bmw Tier 1. Nel 2018, poi, Foundry Group ha condotto un investimento round di serie C da 25 milioni di dollari in Xometry, a cui ha partecipato anche BMW i Ventures.
3) Overboat, la moto d’acqua elettrica che vola sull’acqua
L’Overboat è una moto d’acqua – sviluppata dalla società francese Neocean – dotata di tre foil che gli consentono di volare sull’acqua. Questi foil sono lamine subacquee che aiutano la barca a sollevarsi sopra l’acqua una volta raggiunta una velocità di 10 nodi. la barca è che è 100% elettrica, grazie al suo basso fabbisogno energetico. Il progetto è stato possibile grazie a Xometry. Anzitutto con la piattaforma sono state sviluppate parti di prototipo e apportate alcune modifiche al design dell’imbarcazione; poi, tutti i componenti sono stati realizzati mediante lavorazione meccanica e stampa 3D; infine, secondo Neocean, Xometry ha fornito un supporto efficace nel processo di industrializzazione, aiutando con la produzione in serie con dei parametri del tutto differenti da quelli consueti: legati alla quantità, alla qualità, alle scadenze e ai costi.
Che cos’è l’on-demand manufacturing?
Xometry, tecnologia e produzione prêt-à-porter
1) Come funziona Xometry
Abbiamo accennato al funzionamento di Xometry. Per la precisione, la procedura è questa: l’azienda cliente entra nel sito dopo essersi registrata gratuitamente; carica un disegno 3D o 2D, che descrive il componente che si vuole realizzare. L’impresa sceglie una delle citate tecnologie che Xometry offre per realizzare le soluzioni; e compie una selezione tra oltre 120 materiali, sia metallici che plastici, e tra una vasta gamma di finiture superficiali e certificazioni. A questo punto la piattaforma compie un’analisi del modello matematico, che contempla anche un esame delle specifiche (ad esempio: le tolleranze, o altrimenti lavorazioni particolari come la foratura o la filettatura) e di altre caratteristiche particolari e definisce, nel brevissimo lasso di tempo già menzionato, un preventivo di costo e la tempistica di realizzazione e consegna dell’oggetto. Come si diceva, nel caso in cui l’azienda cliente accetti l’una e l’altra, il sistema definisce il partner di Xometry che realizzerà il componente. «È Xometry il provider, l’unico referente responsabile per l’azienda cliente» – afferma Spinello.
2) Come sono selezionati i partner di Xometry?
I partner possono candidarsi gratuitamente sulla piattaforma; «ma Xometry esercita un controllo serrato sulle competenze dei partner, che attualmente sono circa 2.000. C’è un esame iniziale, che riguarda la verifica degli asset produttivi di cui dispongono; poi, si chiede loro, nella fase di probation, di realizzare dei componenti. Se sono costruiti correttamente, i partner diventano trusted, ma restano ugualmente oggetto di test sulla qualità e sulla tempistica. C’è un team di Xometry che si occupa di tutto questo» – afferma Spinello.
3) Il ventaglio di tecnologie coinvolte
«Fra le tecnologie che ci sono richieste dai clienti, anzitutto la manifattura additiva. Xometry fornisce servizi di stampa 3D industriale su richiesta per la produzione di prototipi e parti in serie in soli tre giorni; ha la capacità di realizzare componenti mediante tecnologia a Sinterizzazione Laser Selettiva (Sls), HP Multi Jet Fusion (HP Mjf), Modellazione a deposizione fusa (Fdm), PolyJet, e Stereolitografia (Sla)» – afferma Spinello. In particolare, la Fused Deposition Modeling (Fdm) è una tecnologia di stampa 3D ampiamente nota per la sua grande selezione di materiali, accuratezza, possibilità di stampare parti di grandi dimensioni e costi competitivi. Le parti Fdm sono ottime per l’uso finale, la produzione a basso volume, per la prototipazione rapida. Le stampe 3D Fdm di solito non richiedono alcuna post-elaborazione. Quanto alla lavorazione CNC. Xometry fornisce servizi di tornitura, fresatura e foratura a controllo numerico di qualsiasi complessità per la produzione di parti con piccoli e grandi volumi. Xometry realizza i pezzi in metallo o plastica e li consegna ovunque in soli 10 giorni; infine, l’azienda ispeziona le parti e ne garantisce la qualità. Ancora, si citava la lavorazione della lamiera. Questa attività consiste nel fornire servizi di taglio (laser, al plasma, ad acqua) e formatura per la fabbricazione di parti in lamiera. Secondo Xometry, i processi automatizzati garantiscono un’elevata precisione e qualità dei pezzi realizzati. Tutte le parti sono soggette a post-processo su richiesta: rivestimenti, trattamenti termici e altro.
Inoltre, come si è detto, Xometry si occupa anche di stampa a iniezione: «È il metodo più conveniente per realizzare una parte in plastica su larga scala e offre una qualità costante per la produzione di volumi da bassi a alti» – afferma Spinello. Xometry offre numerosi servizi di stampa a iniezione di materie plastiche e resine rigide, in grado di soddisfare le caratteristiche strutturali ed estetiche richieste dal mercato. Oltre ai materiali, le parti stampate a iniezione possono avere finiture, lucidature o trame superficiali personalizzate. Xometry mette a disposizione non solo gli stampi ma anche la tecnologia di stampaggio. Infine, la menzionata pressofusione. Xometry collabora con i partner che possiedono la più recente tecnologia di questo tipo per fornire componenti su richiesta di alta qualità. La tipica precisione di tolleranza di Xometry varia da ± 0.0762 mm a ± 0.127 mm per l’alluminio e lo zinco, a seconda delle specifiche del cliente. La colata a camera calda, nota anche come colata a collo d’oca, è il processo di pressofusione più diffuso. In questo processo, la camera del sistema di iniezione è immersa nel metallo fuso e la struttura di alimentazione del metallo a “collo d’oca” guida il metallo fuso all’interno della cavità dello stampo. La pressofusione a camera fredda è comunemente impiegata per ridurre la corrosione del sistema. Il metallo liquefatto viene caricato direttamente nella configurazione di iniezione, eliminando la necessità di immergere il sistema di iniezione nel metallo fuso.
Il ruolo del machine learning nella tariffazione rapida
Come fa il sistema a stabilire un prezzo in pochi secondi? In realtà, in questa partita gioca un ruolo essenziale l’intelligenza artificiale; o meglio una sua declinazione, il machine learning. «Direi che ci sono due fasi: quella di training e quella di learning. Nella prima, il sistema viene istruito dalle competenze dei progettisti, degli ingegneri e degli informatici; nella seconda, apprende da sé. Capisce se sta perseguendo la strada corretta dal numero di accettazioni relative alle proposte di tariffa» – afferma Cornetta. «Per il sistema, dunque, è centrale un algoritmo da noi sviluppato, che combina il codice di Xometry con l’esperienza degli ingegneri sul Cad, sul peso dei singoli parametri e su altro. La nostra intelligenza artificiale si chiama Iqe, Instant Quotation Engine, ed è in continua evoluzione» – continua Cornetta. Va sottolineato che Xometry non è solo un sistema di AI fine a se stesso: «Al di là dell’AI, ci sono ingegneri di supporto alle vendite, che controllano i file inviati dall’azienda cliente, per verificare che non ci siano problemi; e altri specialisti che si occupano di qualità e dell’invio delle merci» – afferma Cornetta.
Chi si rivolge a Xometry
«Si tratta di una gamma molto vasta, dalle Pmi alle multinazionali. Quanto ai settori, il machinery, il building, l’aerospaziale, l’automotive, l’elettronica, il medtech, la robotica e l’energy. Tra Xometry e le imprese utenti si instaura subito un non disclosure agreement, che riguarda sia le identità di queste ultime che i materiali che hanno inviato tramite la piattaforma» – afferma Cornetta. Tuttavia, alcuni nomi sono noti, e sono di tutto rispetto, come quelli già citati. «In Italia ci siamo rapidamente adattati al tessuto produttivo locale, composto per lo più da Pmi, che necessariamente hanno esigenze molto diverse da quelle delle multinazionali. Sono aziende versatili, che necessitano di soluzioni molto flessibili» – afferma Cornetta.
I vantaggi della produzione su richiesta
«Il manufacturing on demand è ormai un trend protagonista in settori industriali diversi, ed è in crescita di volumi in molti di questi. Si pensi alla stampa 3D: ora si possono realizzare anche protesi precisissime e su misura per il settore biomedicale, in questa modalità» – afferma Cornetta. Ma a cosa è dovuto il successo della produzione su richiesta? Sintetizzando, si può dire che l’affermazione del modello risponda ad un’esigenza crescente dell’industria dei tempi nostri, e cioè a quella della flessibilità. Anzitutto, con questo sistema i prodotti vengono realizzati solo quando è necessario e nella misura e nella quantità esattamente rispondente ad una certa domanda. L’azienda che vende, e che quindi ordina on demand, non ha bisogno di stivare beni in magazzino, né quella di organizzare la produzione sulla supply chain, anzi può avere accesso ad una supply chain stabile, resiliente e molto più semplice da gestire. Insomma, riduce considerevolmente gli oneri di stoccaggio e di logistica, e quindi di alcuni costi strutturali importanti. Inoltre, la produzione on demand consente di destinare risorse aziendali a funzioni diverse rispetto a quella produttiva.
In particolare, l’impresa può concentrarsi sulla progettazione e sulla innovazione, incrementando il proprio tasso di avanzamento tecnologico. In secondo luogo, può riferirsi – per vendere – a questo genere di manufacturing anche l’azienda che è in grado di progettare ma che non dispone dei mezzi di produzione. Tecnicamente, non occorre possedere uno shopfloor, e questo amplia molto l’offerta, a beneficio del mercato in generale. In terzo luogo, può accedere al manufacturing on demand anche l’impresa che non ha i mezzi per testare un prototipo prima di metterlo in serie. In questo modo, anzi può riferirsi ad una rete più competitiva rispetto a quella dei fornitori locali. Se anzi volesse realizzare più prototipi, con il manufacturing on demand dovrebbe sostenere costi minori rispetto a quelli ordinari. Infine, come abbiamo già visto, i prodotti sono più controllati, e questo evita sprechi.
Altri vantaggi della produzione su richiesta
«Con Xometry, la prospettiva non è più solo italiana: è europea. L’azienda può essere più competitiva sul mercato italiano grazie ad un network continentale, per il quale, peraltro, l’impresa diventa visibile. È un duplice vantaggio» – afferma Cornetta. «Infine, la rapidità con cui si riceve il preventivo non è soltanto un elemento distintivo di Xometry: ad esempio, tempi più corti per la prototipazione significano un più veloce time-to-market e una maggiore produttività. Elementi decisivi, a mio avviso, per la sopravvivenza stessa dell’impresa utente» – termina Cornetta.
(Ripubblicazione dell’articolo pubblicato il 14 dicembre 2022)
