ALMA - EfestoLab

ALMA – Additive Layer Manufacturing Adoption
SINTESI e STUDIO SPERIMENTALE
EOS USER Meeting, Padova 11 settembre 2014
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Settembre 2014
Le Tecnologie Additive (3D Printing): una delle «corsie di Back-Shoring»
Costo Orario Operaio Cinese 2002 1: $0,5
Costo Orario Operaio Cinese 2012 1: $4,5
Container CINA-USA 2009 2: $1.200
Container CINA-USA 2012 2 : $2.300
Fonte
Fonte
1:
2:
Boston Consulting Group
Shangai Containerized Freight Index
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
Manifattura Additiva: la prossima rivoluzione industriale
Esistono tecnologie particolarmente innovative che non apportano un
miglioramento incrementale, ma operano un cambiamento radicale di
approccio permettendo un vero e proprio salto di prestazioni:
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
INTRODUZIONE INIZIATIVA ALMA
Uno dei principali trend nel settore manufacturing è rappresentato dall’introduzione
delle nuove tecnologie di stampa industriale 3D, denominata anche Additive
Manufacturing (AM), nei processi produttivi.
Questa tendenza come di consueto è sia una minaccia che una opportunità: le
aziende che per prime adotteranno queste tecnologie potranno godere dei benefici
competitivi quali aumentata produttività, ridotti costi di produzione, drastica
riduzione time-to-market e lead time.
Le aziende che non presidieranno questo cambiamento potranno invece andare
incontro all’obsolescenza di macchine, processi e competenze, con conseguente
perdita di competitività e rischio di sopravvivenza.
Per queste ragioni MBDA Italia intende muoversi con decisone, anticipando gli
eventi e mirando a migliorare, nel breve periodo, la propria competitività. Lo Studio
Sperimentale è il primo passo concreto in questa direzione.
Il progetto, denominato ALMA (Additive Layer Manufacturing Adoption) mira a creare
in Campania dapprima un sofisticato laboratorio (AMLab) per le tecnologie di
stampa 3D e, successivamente, un nuovo reparto di produzione (AMProd) che
sfrutti queste tecnologie.
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
Posizionamento di ALMA nella matrice prodotto/catena fornitura
ALMA OBJECVTIVES:
Fast Adoption of Additive
technologies in order to:
2
1
a) leverage early adopters
competitive advantage
on the market;
b) boost technology
introduction by
minimizing changes in
product & supply chain
(Path 1 in the matrix);
c) «Revamping» Fusaro
site, leveraging
Precision mechanical
capabilities boosted to
Additive Manufacturing
innovation;
d) start up the Aerospace
Additive Manufacturing
Virtual district (Cloud
Manufacturing
Architecture).
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
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SCHEMA SINTETICO dello STUDIO SPERIMENTALE
WAVE1: Manufacturing
Obiettivo
Deliverable
Strumenti di
supporto operativo
Introdurre AM nel piano di
produzione e nelle lavorazioni
attuali, assicurando i vantaggi
competitivi ed economici in
Fabbrica
WAVE2: Engineering
WAVE3: Centro Eccellenza
Utilizzare AM come strumento di fast Coinvolgere aziende del gruppo Finmeccanica per
prototyping sia per i nuovi prodotti che
aggregare i volumi necessari ad ottenere le
per quelli in produzione, assicurando
economie di scopo e di ccala funzionali alla
vantaggi competitivi ed economici
nascita, sviluppo e consolidamento del Centro di
derivanti dal cambio dell'archetipo
Eccellenza Campano sull'Additive Manufacturing
progettuale
Industriale, ad indirizzo Aerospaziale.
Ingaggio e mobil itazione altre aziende
Completamento test su pezzi
Svi luppo Analisi dei materiali, dei
Finmeccanica. Formalizzazione requisiti tecnici
campione. Stima
vincoli e dei nuovi gradi di libertà
dei membri . Completamento fasi di
effort/tempi/costi per la
introdotti dalla manifattura additiva.
sperimentazione al tre azi ende Finmeccanica.
riqualifica del prodotto. Ipotesi e
Sperimentazione nuovo cicl o di
Selezione e ingaggio fornitori tecnol ogi a, polveri e
scenari di industrializzazione.
progettazione con prototi pazione
servizi. Fonti finanziamento ausiliari e (finanza
Busi ness Case e business plan di rapi da. Business case & Business plan
agevolata, territori o, università, etc.). Business
fabbrica a tre anni.
Engineering a tre anni.
Case & Plan a tre anni per i l consorzio, Bozza MoU
condi visa.
AMLab : Allestimento rapido al Fusaro del laboratorio e "Incubatore Industriale" della manifattura additiva , con hardware
software e competenze a supporto delle attività di sperimentazione (Manufacturing, Engineering e Consorzio). Lo scopo è quello
di creare un'area di apprendimento rapido inserita nell'ambiente produttivo e operativo reale che consenta di aggredire il
significativo gap di competenze introdotto dalla nuova tecnologia. In termini concreti si anticipa l'acquisizione del software 3D
industriale (6 postazioni), "surrogando" con stampanti 3D a polimeri (low cost) l'area di lavoro delle stampanti DMLS industriali
(huge investment), in modo da accelerare, con gli specialisti del caso, la fase di apprendimento sui nuovi ambiti di produzione
(studio supporti e posizionamento in macchina funzionale alle lavorazioni/fresature successive) e correlate attività di
Progettazione (re-engineering attuale ed engineering nuovo) sia per MBDA che per i membri del futuro consorzio. Occorrono
competenze a cavallo tra l'informatica e l' ingegneria utili a guidare e addestrare il personale nella riconfigurazione dei driver di
stampa, parametrizzazione delle lavorazioni, supporto industrializzazione, etc.
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Settembre 2014
Masterplan Studio Sperimentale
SmartUP Busto A.
Avio Cameri
20-21 feb 2014
Analisi
Offerta AM
e Eng/Opr
Fusaro
Steering Committee
sett. del 31 mar 2014
Steering Committee
sett. del 26 mag 2014
Regia WAVE - PMO
Laboratorio e
sperimentazione
Officina
WAVE1 - Analisi e
scenari adozione AM
produzione attuale
Avvio progetto
Final
Steering
Committee
sett. 16 giu
2014
Biz case Produzione
WAVE2 - Analisi e
scenari adozione AM
prototipazione x nuovi
programmi e ottim.iz.
programmi in corso
Laboratorio e
sperimentazione
Progettaz.
Business Plan
Complessivo
Avvio
Execution
Biz case Engineering
WAVE3- studio e
mobilitazione consorzio
per centro eccellenza
ALMA e correlato
distretto indusriale
Visita
Bacoli
16 Gen
2014
Cont. Test
Officina
Ipotesi Consorzio –
Mobilitaz., Perimetro
Bozza MoU- Scenari
Cont. Test
Engineering
Biz case Ctr Eccellenza
Cont. Test Ctr
Eccellenza
Lab /Test
Consorzio
5
11
19
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Settimane
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
ALMA in sintesi
ALMA is the first
Aerospace companies’
“embryo”, aiming to share
competencies, capabilities,
investments and experiences
on Aerospace
Additive
Manufacturing
Innovators
Shared
Experience area
available for
“Club members”,
equipped with 2
EOS 290 from
October 2014 on
(Alu, Steel &
Titan Alloys).
Club
AMALFI
Additive Manufacturing
Assessment for Lean &
Fast Introduction: a fast, proven
and effective methodology to
introduce AM in a company
Methodology
PAY per Use
PAY per Service
AM
Laboratory
AM Software,
professional 3D
Printers
(Polymers), AMCAM&MES, 3D
Scanners,
Training, etc.
ALMA
AM
Production
Facility
Digital &
Cloud
Manufacturing
Private & Remote Control Room
from one or more “Club
Member’s” site: Refine Design &
launch printing job to AM
Production Facility: BUY DIRECT
your ITEM PRODUCTION.
Up-Stream Services:
• AM 3D Design
• Item Certification
support
Down-Stream Services:
•
•
•
•
Thermal treatments
Finishing
Galvanic treatments
Painting
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Fast Adoption Methodology: AMALFI™
Additive Manufacturing Assessment for Lean and Fast Introduction (AMALFI™), it’s the
methodology we have consolidated, taking care of all the different issues needed to adopt
AM technology in a fast, lean and secure manner:
Make or Buy study
From a P/N list, selection of those potentially convenient to be AM-produced.
- Construction of an integrated technical-economic model able to assess AM cost impacts vs
traditional technologies,
- Optimization the new production balance with AM and valuation of EBIT and Cash Flow impact,
including machine sizing and changes on current manufacturing workflow.
- Key factors and correlations for economic benefits depending on PN and machines
characteristics
Support for the interchangeability proof of the new P/N to Certification Authorities
Market Discovery & Selection of suppliers: 3D printers, Powder, Software.
Testing new alloys and new shapes eventually needed for production
Rapid prototyping support
Training to employees, both engineering and manufacturing
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Overall Economic Assessment Process (AMALFI methodology flow)
Identification of current manufactured Part Numbers
potentially feasible and potentially convenient in AM
(subset pre-selection from the complete PN list)
Construction of an integrated technical-economic model
able to assess AM cost impacts vs traditional technologies
Key factors and correlations for economic benefits
depending on PN and machines characteristics
REAL Example: About 40 out of the 59 Part
Numbers have shown production costs reduction
with AM Technology adoption compared with
traditional (subtractive) technology
Optimization of new production balance with
AM and valuation of EBIT and FOCF impact
including machine sizing and changes on
current workshop
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
AMALFI: Business Case aziendale manifattura additiva
Parametrico
rispetto a
macchine AM
Assumptions
% Riuso polveri
% sovrametallo su prodotto finito
% supporti su massa totale
Spazio in pianta tra componenti, extra z
Ciascun ciclo di stampa con 1 solo PN
Ciascun ciclo di stampa 1 solo strato
Marca/modello
Velocità
Risoluzione
Potenza
Volume di stampa
Costi acquisto e manut
Dati economico finanziari (cdc ad
hoc AM)
Costo del lavoro
Ammortamenti
Controllabili
Ribaltamenti ausiliari produttivi
Ribaltamenti costi servizi
Costo orario macchine tradiz.
Costo orario macchine AM
Yearly
saving
Payback
DCFA
Lista
componenti
selezionati
Densità/Peso
Dimensioni
Materiale
Quantità
?h -uomo di lavorazione
?h -macchina di lavoraz .
Make/buy
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Settembre 2014
AMALFI: Fattori chiave dimensionali di convenienza economica
VARIAZIONE COSTO DELLA PRODUZIONE vs TECNOLOGIA TRADIZIONALE
Quando
conviene AM
P/N
Coperchio
Supporto
superiore
• Volume
Basso
• Ore Fresatura Alto
• Buy to Fly
Alto
• Ingombro
Basso
• Shape
Complessa
Il livello di saving delle attività di lavorazione è proporzionale alle ore macchina di
sgrossatura ed inversamente proporzionale alla massa
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
SUPPORTO SUPERIORE
Settembre 2014
COPERCHIO
PN: AP010634000 SUPPORTO SUPERIORE
Ore Macchina Trad: 7,68h
PN: AP010546500 C OPERC HIO
Ore Macchina Trad: 4,41 h
Ore Uomo Trad: 3,68h
Massa Finale: 0,045 Kg
Ore Uomo Trad: 3,55 h
Massa Finale: 0,25 Kg
K= 937 (h/mm^3)*10^6
Molteplicità = 45
K= 34 h/Kg (h/mm^3)*10^6
Molteplicità = 1
Materiale: AISI 303
Materiale: Lega U.S.A. 2024
-64%
+51%
4,4
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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17€
3€
24€
238€
136€
2,5 €
18€
17€
1€
9€
146€
136€
1€
0€
-9€
0€
-2€
-15€
-92€
0€
-1,5 €
0€
-119€
0%
-24%
0%
-67%
-62%
-39%
0%
-30%
0%
-27%
GESTIONE
MATERIALI
27€
Progettazione
e calcoli
effettuati a
livello
integrato di
sistema: in
prima analisi
nessuna
variazione
INDUSTRIAL.
FINITURA/
TRATTAMENTI/
COLLAUDO
DELTA A M vs
TRA DIZIONA LE
SGROSSATURA
/ADDITIVE MFG
PROCESSO
AM
MATERIALI
PROCESSO
TRA DIZIONA LE
PROTOTIPAZIONE
COSTO
UNITARIO
(Pro forma)
PROGETTAZIONE
E CALCOLI
Esempio Costo Totale per PN significativo
Energia
Scarti
Al momento si
stima i due
processi
abbiano
stesso
impatto sugli
scarti
=
Parte
Finita
447€
328€
Da una prima stima il costo pieno del pezzo in AM presenta un beneficio pari al
25 – 30% in base alle caratteristiche tecniche della parte
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Brilliant Factory architecture (the new GE buzzword…)
Manufacturing
today
Brilliant Factory
Assembly
•
•
•
•
Improved and simplified governance
Deep integration between Engineering and
Manufacturing
Reduction and simplification of support tasks
Logistics: less energy, less part moving, less part to
maintain, less material waste
Engineering &
Rapid
Prototyping
3D
Printers
3D Printer
Load optimization
and Quality Mgmt
Control room: Production job
scheduling, monitoring and
dispatching
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Settembre 2014
Aerospace Cloud Manufacturing Vision: many control room &“Fusaro HUB”
REMOTE
CTRL ROOM
FUSARO HUB
Manifattura additiva &
Meccanica Precisione
FUSARO
CTRL ROOM
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Settembre 2014
ALMA Business Model
Build to print
Down-Stream Services:
•
•
•
•
Thermal treatments
Finishing
Galvanic treatments
Painting
Up-Stream Services: 3D
Design specific for AM
Optional
Services
Powder handling
Metal support for printing
PN optimal arrangement
in printing area
Near Net Shape
testing
Core
Services
Capacity plan
PAY per Service
ALMA
Priority rules
Service
Rules
Business
Model
Pricing
Service levels
PAY per Use
Minimum of volumes
guaranteed
Investments
3D Printers
Control Room
Plant renovation
3D Production SW
Studies, Bus. Plan, Change Mgmt
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La Catena del Valore del CoE Fusaro
INIZIO CICLO
Serv izi offerti CoE Fusaro
A
PROGETTAZIONE
B
CICLI TERMICI
RINVENIMENTO
INDUSTRIALIZZAZIONE
LAVORAZIONI
POST STAMPA
BAGAGLIAIO E
ESUPPORTI
ADDITIVE MFG
PIANIFICAZIONE
DELLA
PRODUZIONE
MATERIALI
(POLVERI)
PRODOTTO
FINALE
C
COLLAUDO
NEAR NET
SHAPE
AGGIUSTAGGIO
FINITURA CNC
TRATTAMENTI
SUPERFICIALI
TERMICI
COLLAUDO
FINALE
ALMA
Center of Excellence – Overall Roadmap
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Progress
AEROSPACE
PRIVATE
MANUFACTURING
CLOUD
INNOVATIVE
AM LAB
STEP 2
MoU
TRADITIONAL
WORKSHOP
STEP 0
Traditional
subtractive
manufacturing
processes
STEP 1
Additive
Manufacturing
technology adoption
in Fusaro for MBDA
Italia production
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MBDA Italia and
WASS collaboration
for AM joint
production in Fusaro
sharing production
volumes, knowledge
and best practices
STEP 3
Coproduction
extended to MBDA
Italia and other
potential Aerospace
companies
ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Scelta tecnologica stampanti 3D – Criteri di selezione
MATRICE VALUTAZIONE 3D PRINTER
Catteristiche tecniche: produttività, consumi, ingombri, sw controllo
Materiali certificati disponibili
Documentazione: manuali, modalità di rilevazione performance,
bibliografia di terze parti, report provini
Disponibilità e manutentibilità
Condizioni economiche
TCO
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Backup
Altri argomenti
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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Modello mercato dei prodotti e servizi manifattura additiva
Covering the whole supply chain on 3D Printing, wirh specific vocation for the
higher value consulting services
Consulting Services (BP, Bus. Case,..)
Developing the new manufacturing
and engineering process
3D Printing Outsourcing
SW: BPM, Rapid Prototyping,
3D Modeling, Manufacturing
Optimization
3D Printing and Scanners
Cons
Engineering
BPO
Software
Hardware
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
Test Stampa 3D
Settembre 2014
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ALMA –Additive Layer Manufacturing Adoption
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