NHỮNG TIẾN BỘ CỦA CÔNG NGHỆ IN 3D VÀ CÁC MÔ HÌNH KINH DOANH MỚI (PHẦN CUỐI)

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của nguồn vật liệu hữu dụng lẫn hệ sinh thái, công nghệ đắp dần, hay còn gọi là “in 3D” đã đạt những bước tiến vượt bậc, có khả năng “in” ra nhiều loại hình sản phẩm: từ đế giày chạy cho tới cánh tuabin, với khối lượng lớn. Công nghệ này mang lại năng lực tùy chỉnh sản phẩm và đáp ứng nhanh chóng với những biến động của cầu thị trường. Kết quả là, in 3D đang chuyển từ ứng dụng hạn chế, chẳng hạn như tạo mẫu và chế tạo các công cụ máy móc thông thường, sang giữ một vai trò trung tâm trong sản xuất ở ngày càng nhiều ngành công nghiệp.

3.   Phân đoạn hàng loạt (mass segmentation)

Mô hình này giới hạn chặt chẽ sự đa dạng và chỉ cung cấp vài chục phiên bản sản phẩm cho khách hàng, những người có nhu cầu ít biến đổi, đồng thời, dễ dự đoán hơn so với hai mô hình trước đó. Bên cạnh đó, mô hình này hoạt động tốt ở các thị trường phân đoạn cao, chẳng hạn như các thành phần được thiết kế đặc biệt cho các sản phẩm B2B phổ biến. Mỗi phiên bản phục vụ một phân đoạn duy nhất và khác với những phân đoạn khác đủ để khiến các nhà sản xuất thông thường phải cần tới các công cụ máy móc mới tốn kém. Vì vậy, các công ty in 3D có thể sản xuất những thành phần này với chi phí thấp hơn.

Tất cả các phiên bản của một sản phẩm có thể tổng gộp lại thành hàng trăm nghìn đơn vị trở lên. Vì vậy, sản xuất theo lô thay vì một lần. (Thậm chí, với in 3D, tải các tệp lên, thay đổi vật liệu và những công đoạn khác đòi hỏi chi phí chuyển đổi nhỏ). Tuy nhiên, do dễ dàng chuyển đổi các máy in sang các sản phẩm khác, nên một công ty có thể hạn chế các lô theo số lượng mà họ tự tin có thể bán được. Mô hình này cũng thích hợp cho các thị trường theo mùa, theo chu kỳ hoặc ngắn hạn, vốn rất khó để các nhà sản xuất truyền thống phục vụ vì họ phải phụ thuộc vào ý thích ngắn hạn của người tiêu dùng để thiết lập dây chuyền sản xuất hiệu quả. Các nhà sản xuất đắp dần, với thời gian và chi phí thiết lập ngắn và thấp hơn, có thể bảo đảm sản xuất sát với nhu cầu thực, mang lại nhiều lựa chọn và tránh rủi ro bị đọng hàng tồn.

Ví dụ, Công ty Daimler đã chuyển sang mô hình phân đoạn hàng loạt theo từng giai đoạn. Ban đầu, Công ty sử dụng công nghệ đắp dần để chế tạo phụ tùng cho xe tải cũ. Sau khi thành thạo với công nghệ, công ty bắt đầu sản xuất các bộ phận chuyên biệt cho một số mẫu xe tải có khối lượng thấp. Do số lượng phân đoạn áp dụng mô hình tăng lên và số lượng đơn vị được bán/mỗi phân đoạn tăng, quy trình này sẽ tạo ra đủ bộ phận để trở thành một khía cạnh sinh lời của doanh nghiệp. Thách thức chính trong mô hình này nằm trong việc quyết định kích thước của từng phân đoạn và số lượng phân đoạn cần áp dụng. Phân đoạn nhỏ hơn sẽ đáp ứng khách hàng tốt hơn nhưng có thể thêm chi phí thiết kế và chuyển đổi, đặc biệt nếu cần các vật liệu hoặc thông số kỹ thuật hiệu suất khác nhau.

4. Mô-đun hóa hàng loạt (Mass modularization)

Thay vì cung cấp cho khách hàng các phiên bản khác nhau của một sản phẩm, mô hình này lại bán một khung được in 3D với các mô-đun có thể hoán đổi để chèn. Mô hình này áp dụng chủ yếu cho các linh kiện điện tử, có nghĩa là có thể áp dụng cho từ xe hơi đến máy bay phản lực và máy bay không người lái. Cho đến nay, mô hình này mới chỉ được áp dụng cho vũ khí quân sự và một số ít xe ô tô. Nhưng tiềm năng của mô hình này được Facebook nhanh nhạy nhận ra. Công ty này đã mua Nascent Objects, một startup công nghệ đắp dần, để tạo ra các phiên bản mô-đun của các tai nghe thực tế ảo và các phần cứng khác của công ty.

Các nhà sản xuất truyền thống trong nhiều lĩnh vực đã cung cấp các sản phẩm mô-đun. Tuy nhiên, các sản phẩm in 3D có hai ưu điểm. Đầu tiên, đắp dần cho phép tùy biến đơn vị cơ sở. Thứ hai, và quan trọng hơn, đơn vị đó có thể được sản xuất theo cách hoàn toàn mới, với ăng-ten, dây điện và mạch được in trực tiếp lên hoặc vào khung. Việc này làm giảm chi phí lắp ráp, tăng cơ hội thu nhỏ và tạo không gian cho các linh kiện điện tử bổ sung được tích hợp vào sản phẩm theo cách mà các phương thức sản xuất mô-đun thông thường không thể thực hiện được.

Thách thức cạnh tranh chính ở đây là quyết định nhúng gì vào đơn vị cơ sở và đặt gì vào trong các mô-đun, sẽ làm ảnh hưởng đến giá cả và tính đa dụng của sản phẩm. Bổ sung vào đơn vị cơ sở giúp việc cung cấp chức năng của đối thủ miễn phí trở nên dễ dàng hơn, giống như Microsoft đã thực hiện bằng cách kết hợp trình duyệt vào hệ điều hành Windows của mình, làm suy yếu Netscape.

5. Phức hợp hàng loạt (mass complexity)

Bốn mô hình đầu tiên tận dụng tính linh hoạt của đắp dần để tạo ra nhiều phiên bản sản phẩm với chi phí thấp. Mô hình này khai thác năng lực tạo ra các sản phẩm có thiết kế phức tạp mà các nhà sản xuất thông thường không thể thực hiện, hay các hình dạng bất thường, cảm biến nhúng và các yếu tố khác. Năng lực này làm giảm chi phí sản xuất đồng thời cải thiện độ tin cậy của sản phẩm. Boeing đang sử dụng công nghệ đắp dần để chế tạo các bộ phận hỗ trợ có hình dạng giống như tổ ong cho thân máy bay. Cấu trúc phức tạp của các bộ phận hỗ trợ khiến cho các bộ phận chịu tải này mạnh như các bộ phận tương đương thông thường nhưng với ít vật liệu hơn, do đó làm giảm đáng kể trọng lượng và mức tiêu thụ nhiên liệu.

Adidas sử dụng máy in CLIP để tạo ra các cấu trúc lưới bền, dẻo, nhẹ làm đế giày chạy bộ, những cấu trúc này quá phức tạp để chế tạo bằng công nghệ thông thường. Thách thức của mô hình này đơn giản là trí tưởng tượng của con người. Các nhà phát triển sản phẩm cần thoát khỏi tư duy thông thường để thiết kế các sản phẩm tận dụng tối đa tiềm năng của in 3D. Nếu thực hiện được, mô hình phức hợp hàng loạt có thể mở rộng vượt xa khỏi các sản phẩm hiệu suất cao.

6. Chuẩn hóa hàng loạt (mass standardization)

Mô hình cuối cùng này tấn công trực tiếp vào các nhà sản xuất truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng, trái với nhận định cho rằng công nghệ đắp dần chỉ hữu ích cho sản xuất quy mô nhỏ, có thể tung ra thị trường các sản phẩm tiêu chuẩn với khối lượng lớn với chi phí thấp trong một số trường hợp nhất định. Công nghệ này hiện vẫn còn mới trong lĩnh vực này nhưng có tiềm năng làm thay đổi luật chơi của thị trường.

Ví dụ, màn hình video: các quy trình sản xuất thông thường màn hình OLED lãng phí rất nhiều vật liệu điện hóa phát sáng đắt tiền. Các máy in hiện có trên thị trường xử lý các vật liệu này chính xác hơn do đó tạo ra các màn hình có chi phí thấp hơn, hiệu suất cao hơn. Màn hình OLED sản xuất theo phương pháp đắp dần dùng cho điện thoại di động và các thiết bị cầm tay khác hiện có mặt khắp mọi nơi. Các nhà sản xuất truyền hình quan tâm tới lĩnh vực này, đang thực hiện các dự án thí điểm để sản xuất hàng loạt màn hình TV bằng những máy in này.

Chuẩn hóa hàng loạt có tiềm năng áp dụng cả với các sản phẩm công nghệ thấp. Cosyflex, hệ thống in 3D của công ty Tamicare, sản xuất hàng dệt may bằng cách phun những hỗn hợp polyme và xơ tự nhiên khác nhau lên một nền tảng đang di chuyển. Hệ thống hoàn toàn tự động này có thể sản xuất thành phẩm với chi phí thấp hơn so với phương pháp sản xuất thông thường, thậm chí ở quy mô lớn. Tamicare vẫn đang thương mại hóa công nghệ này, nhưng kết quả tỏ ra rất hứa hẹn.

Theo thời gian, khi máy in 3D phát triển hiệu quả hơn, những chiếc máy này có thể cạnh tranh để tạo ra các sản phẩm được chuẩn hóa ngay cả khi chúng không giúp tiết kiệm chi phí trực tiếp. Đó là do sản xuất truyền thống thường liên quan đến rất nhiều chi phí gián tiếp và chi phí đầu tư: chuỗi cung ứng mở rộng và rủi ro, thiết bị mất nhiều vốn đầu tư, lắp ráp phức tạp các linh kiện và chi phí vận chuyển hoặc hàng tồn kho cao. Công nghệ đắp dần làm giảm tất cả những chi phí này. Hơn nữa, bản thân các máy in thường rẻ hơn các loại máy thông thường với các chi tiết dao và khuôn. Ngoài ra, thách thức cạnh tranh chính của mô hình này có khả năng là việc chuyên môn hóa các máy in 3D cho các sản phẩm này sẽ cần bao nhiêu tiền. Chuyên môn hóa có thể giúp đạt được hiệu quả cần thiết để tiêu chuẩn hóa hàng loạt, nhưng nó có thể làm tăng rủi ro bằng cách làm hạn chế các công ty ở một số ngành công nghiệp nhất định./.

Theo Bản tin Khởi nghiệp đổi mới sáng tạo, số 2/2024

      Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ quốc gia