Hybrid additive manufacturing for metal component repair : an economic feasibility study

The global trend of moving towards more sustainable business practices is involving the manufacturing industry as well, which shows increasing interest in remanufacturing prac tices. Additive manufacturing technologies can be an enabler for this shift as they are suitable both from the engineering and the economic standpoints. Although not fully mature, the research regarding the quality aspects of the possible additive manufacturing applications is abundant, but studies regarding the economic advantages at the supply chain level are mostly qualitative. This thesis aims at filling this gap through proposing a theoretical model to quantitatively assess the remanufacturing costs and to study the con figuration of the supply chain built on the repair activity enabled by the hybrid additive manufacturing technology. The case of the restoration of metal industrial components in the continental U.S. is considered, as it is an already existing and fast-growing market that allows to make the case for large-scale adoption of the mentioned technologies. The unitary reparation costs are assessed for different component classes of different materi als, their cost structure is provided, and sensitivity analysis is performed over the most impactful parameters. Subsequently, the optimal supply chain configuration is studied under different conditions, resulting into the evidence that a decentralized, territorially widespread presence of remanufacturing facilities is not only feasible but economically encouraged,

Il trend globale di movimento verso pratiche commerciali più sostenibili sta coinvolgendo anche l’industria manifatturiera, che mostra un crescente interesse per le pratiche di rigen erazione. Le tecnologie di manifattura additiva possono essere un fattore facilitante per questo cambiamento poiché sono idonee sia dal punto di vista che ingegneristico che da quello economico a sostenere il compito. Purché non del tutto matura, la ricerca a riguardo è abbondante. Essa si focalizza tuttavia principalmente sui vantaggi economici della man ifattura additiva a livello qualitativo. Questa tesi mira a colmare questa lacuna propo nendo un modello matematico per valutare quantitativamente i costi di rigenerazione e studiare la configurazione della filiera produttiva basata su attività di riparazione tramite processi di manifattura additiva ibrida. Il caso studio considerato è quello del restauro di componenti industriali in metallo negli Stati Uniti continentali, in quanto è un mercato già esistente ma ancora in forte crescita che consente l’applicazione su larga scala delle tecnologie menzionate. Nello studio, diverse tipologie di componenti e metalli vengono valutati al fine di stimarne i costi unitari di riparazione, analizzarne la composizione e la sensibilità dell’impatto delle variabili. Successivamente, viene proposta la configurazione ottimale della filiera produttiva sotto diverse ipotesi e circostanze. Il risultato è l’evidenza che un sistema decentralizzato e territorialmente distribuito non è solamente economica mente praticabile ma anche incoraggiato in quanto soluzione ottimale