I en värld där 3D-utskrift på begäran är normen, företag kommer att stå inför ett val mellan att ha reservdelar till hands och att bara skriva ut dem när det behövs.

Men det är inte ett så enkelt val som det kan verka på ytan.

Jeannette Song, en operationsprofessor vid Duke Universitys Fuqua School of Business, har skapat en matematisk modell för att hjälpa företag att balansera kostnaderna för att lagra reservdelar och behovet av att ha dem omedelbart tillgängliga.

Reservdelsleverantörer vet att de behöver reservdelar till hands om något går sönder. Men ingen vet vad som kommer att gå sönder och när, så företag måste ha ett brett utbud av reservdelar i lager i stora kvantiteter. Detta, Song sa, är dyrt och ineffektivt.

"Det tar plats och kapital, " Hon sa, "och det finns risk för förstörelse och skada."

Tillkomsten av 3D-utskrift innebär att tillverkare kan skriva ut vad de behöver när de behöver det, utan att ha ett stort lager.

"Men det betyder att du inte har det du behöver till hands exakt när du behöver det, eftersom 3D-utskrift tar tid, " sa Song. "Så det finns en avvägning."

Song hittade en hybrid metod – att ha vissa delar till hands och skriva ut andra när det behövdes – fungerar bäst. Men att veta vilka delar som ska skrivas ut och vilka som ska lagras är den knepiga delen. Det är där hennes modell kliver in.

Ett papper som beskriver modellen, Lager eller tryck? Inverkan av 3-D-utskrift på reservdelsindustrin, har publicerats i tidningen Management Science . Song arbetade med Yue Zhang, som genomförde forskningen samtidigt som hon tog sin doktorsexamen. vid Fuqua School of Business och är nu biträdande professor vid Pennsylvania State University.

Song baserade sin modell på en utrustningstillverkare som går in på en ny internationell marknad, där man skulle förse allmännyttiga företag med reservdelar men inte hade någon infrastruktur.

Verktygsindustrin var den perfekta provningsplatsen på grund av dess beroende av reservdelar, både i kvantitet—en typisk transformator kan bestå av upp till 36 gjutna delar—och efterfrågan. När strömavbrott eller delar slits, ersättningar behövs snabbt för att underhålla eller återställa tjänsten.

"För verktyg, när du inte har reservdelar till hands, det är en enorm störning, " sa Song. "De måste ha pålitlig och lyhörd tillgång på reservdelar. Traditionellt skulle ett företag i denna position ha ett enormt lager på alla marknader. Men nu är 3D-utskrift ett gångbart alternativ, så du har två alternativ."

Song sa att en hybrid strategi är optimal för de flesta företag. Att överge allt reservdelslager är för riskabelt, men att skriva ut vissa delar på begäran kan spara mycket pengar.

"Om du arbetar i stor skala, du behöver fortfarande ha inventering till hands, ", sa hon. "Men lite flexibilitet räcker långt."

För givna omständigheter, modellen kan beräkna vilka reservdelar ett företag sannolikt kommer att behöva oftare och hur många det bör ha i lager, och vilka delar den kan vänta med att skriva ut på begäran – utan att minska dess förmåga att fungera effektivt.

"Det stora beslutet är hur du rationaliserar alla dessa delar, vilka som ska lagras och vilka som ska skrivas ut, " sa Song. "I de flesta fall tycker vi att en 3D-skrivare inte skulle användas särskilt mycket alls, men företaget sparar en enorm mängd lager."

Även om 3D-utskrift ännu inte har blivit helt mainstream i tillverkningsindustrin, Song sa att företag experimenterar med det.

"Det kommer, " sa hon. "Detta, kombinerat med AI, kommer att bli revolutionerande."