9 juli 2014

3d-printen

image for 3d-printen image

Wat maakt 3D-printen disruptive?
Het vernieuwende van 3D-printen schuilt in de digitalisering van productie. In plaats van een kostbare mal of matrijs te gebruiken, wordt een idee van een ontwerper omgezet naar een digitaal bestand. De software vertaalt dit naar instructies voor de printer die het voorwerp laagje voor laagje ‘print’. 3D-printen kan met allerlei materialen: kunststoffen, keramiek, textiel, metalen, voedsel, etc.

Wat maakt 3D-printen disruptive?
Het vernieuwende van 3D-printen schuilt in de digitalisering van productie. In plaats van een kostbare mal of matrijs te gebruiken, wordt een idee van een ontwerper omgezet naar een digitaal bestand. De software vertaalt dit naar instructies voor de printer die het voorwerp laagje voor laagje ‘print’. 3D-printen kan met allerlei materialen: kunststoffen, keramiek, textiel, metalen, voedsel, etc.

Het 3D-printproces in een notendop

Figuur 1. Het 3D-printproces in een notendop
Bron: Innovatie Zuid. Roadmap hightech systemen en materialen, sept. 2013

Deze in de basis eenvoudige procesverandering heeft enorme consequenties en voordelen:

  1. N=1-productie
    Door het voorkomen van de hoge kosten van het maken van een mal/matrijs, wordt de productie van een enkel stuks betaalbaar.
  2. Vormvrijheid
    Unieke ontwerpen, extreem personaliseren en op maat maken. Het biedt nieuwe mogelijkheden aan productontwerpers.
  3. Lokaal produceren
    Het decentraal, ‘dichtbij de consument’ produceren in plaats van massaproductie in lagelonenlanden. Met een positief effect op duurzaamheid.
  4. Geen voorraden nodig
    On demand produceren van producten voorkomt de noodzaak van voorraad: we printen pas als het product verkocht is. Ook hier een bijdrage aan duurzaamheid.
Markt Applicaties (nu) Applicaties (toekomst)
Medical Protheses, implantaten, hearing aids, bruggen, beugels, brillen, tooling, gereedschappen, scanning Levende cellen, organen, aderen, hartkleppen, botten, scaffolds, smart packaging, medicijnen
Aerospace prototyping low-volume (spare) parts, lichtgewicht constructiedelen, kleine metal parts Parts voor motoren, functional parts
Automotive Prototyping, high-performance onderdelen (racing), lichtgewicht delen, spare parts Complexe low-volume (spare)parts, personalized interieur, keramiek, motoronderdelen, sensoren, oldtimers
Consumenten (lifestyle & fashion) Customized producten, zelfontworpen meubelen, speelgoed, juwelen, kunst, kleding Diverse andere applicaties/markten, customized, reversed engineered (scanning), end-of-life producten
Machinebouw / Tooling Prototyping, low-volume (spare)parts, mallen en modellen Samengestelde complexe delen, manifolds, veel interne (hydraulische) kanaaltjes, lichtere onderdelen voor betere precisie, delen met hoge functionaliteit, grijpers
Electronics / Electronic devices PCS’s, behuizingen electronica (O)LEDs, integrated circuits, zonnepanelen, microdevices
Defence Tools, spare parts (on location) Interne structuren wapens, lichtgewicht bescherming, gear op maat
Offshore, energie, procesindustrie Complexe parts, heat shields Spare parts op locatie, complexe manifolds, complexe joints, filtersystemen
Bouw Maquettes Printen bouwmaterialen, customized onderdelen huis, complexe geprinte huizen
Consumenten (safety) Veiligheidshelmen Lichaamsbescherming op maat
Food Custom-made food, grappige vormen Maaltijd speciaal afgestemd op persoon, maaltijdpil

Tabel. Toepassingen 3D-printen
Bron: Wohlers Report, 2012

Ondanks dat veel mensen 3D-printen associëren met gadgets en plastics, is er een groot scala van industrieën waar 3D-printen met succes toegepast wordt, zoals de tabel aangeeft. Opvallend is dat ook de cure & care-wereld geraakt wordt: er is veel ontwikkeling in het printen van protheses, gehoorapparaten (stam)cellen en organen. En het printen van maaltijden voor specifieke behoeften, zoals die bij patiënten en ouderen leven.

Maar de impact reikt verder dan puur de productiefunctie. Kijk eens naar de effecten op de logistieke wereld als we minder importeren en exporteren. En dat we grondstoffen gaan vervoeren in plaats van eindproducten. Of de bouwwereld, waar in een dag een huis geprint kan worden waar we nu zes tot acht weken rekenen voor een cascohuis. En wie in de keten is aansprakelijk voor (product)schade?

Pas echt disruptive in de toepassing
De feitelijke vernieuwing zit dus in de manier van ontwerpen en produceren. Maar de hefboomeffecten van 3Dprinting liggen voornamelijk in (i), de waardepropositie van organisaties (ii) de verhoudingen tussen partijen in de waardeketen, en (iii) concurrentie uit onverwachte hoek met nieuwe businessmodellen.

Disruptive … voor de bedrijfsvoering

  • Bedienen van niches
    Bedrijven kunnen nu iedere vorm en smaak van een product printen, zodat ze ook de kleinste doelgroepen winstgevend kunnen bedienen.
  • Geen voorraden nodig
    Voor retailers is lage voorraad een cruciale factor. Met on demand printen voorkomt een cadeau-artikelenwinkel te blijven zitten met tweeduizend oranje fluitjes, mocht Oranje onverhoopt de WK-finale niet halen.
  • Time 2 market van nieuwe producten
    Het opzetten van een productielijn kost tijd. Door een eerste batch te printen, terwijl parallel de massaproductielijn wordt opgezet, wordt de doorlooptijd tot de productie- introductie enorm verkort.
  • Risicobeperking in investeringen
    Door meerdere varianten naast elkaar te testen in de markt, voorkomen bedrijven grote kosten wanneer een product niet aanslaat. We leren sneller en kunnen kosteloos bijsturen. (Geen mal die weggegooid wordt.)

Tot nu toe hebben we de disruptie positief benaderd. Maar 3D-printen roept ook een aantal vragen op die organisaties moeten beantwoorden:

  • Patenten & copyrights
    De parallel met de muziekbranche is overduidelijk. Nu al zijn er miljoenen tekeningen online (gratis) beschikbaar. Hoe bescherm je als bedrijf je property rights? Hoe zorg je dat klanten betalen voor jouw product, jouw ontwerp en niet illegaal downloaden via The Pirate Bay?
  • Toegevoegde waarde
    Een logisch gevolg van het vorige punt. Als consumenten de productie gaan uitvoeren of bij copyshops je design laten printen … Waar zit dan je toegevoegde waarde? Is dat in het design, de service? Een goede hint ligt in de Lego-case verscholen: hoe weten zij hun verdienmodel intact te houden, ondanks dat de patenten verlopen zijn?
  • Marges die verschralen
    Als een klant of een winkelier gaat produceren (uitprinten), verschuift de toegevoegde waarde verderop in de keten. Dit heeft consequenties voor het verdienmodel van producenten.
  • Kwaliteitscontrole & aansprakelijkheid
    Op afstand printen van producten trekt de verantwoordelijkheden uit elkaar. Hoe garandeer ik als leverancier de kwaliteit van een onderdeel dat op een booreiland geprint wordt? Wie is aansprakelijk voor schade?

Disruptive… in de supply chain
Als je kijkt naar de keten van producent tot consument, dan praat je automatisch over waarde toevoegen per schakel in de keten. 3D-printen trekt de logische patronen uit elkaar en keert soms de klassieke rollen in de keten om.

  • Eerst verkopen, dan produceren
    We gaan naar een model toe waar bedrijven eerst verkopen, voordat ze gaan produceren. De verkoper kan diverse modellen parallel aanbieden, of een customizer tonen die het product personaliseert, alvorens de printopdracht verstrekt wordt.
    Ketenomkering van de supply chain door 3D-printen
    Figuur 2. Ketenomkering van de supply chain door 3D-printen
  • Digitale distributie
    De definitie van distributie verandert: er wordt geen eindproduct meer verplaatst, maar een digitale tekening gestuurd naar de printer dicht bij de consument. Dit kan de consument zelf zijn of zijn buurman die een printer heeft en deze semi-commercieel uitbaat. Of via de Tesco-supermarkt om de hoek, zoals in Groot-Brittannië gepland is.
  • De consument aan het stuur
    Niet alleen zullen consumenten meer productie naar zich toetrekken, ook het design komt dichter bij de consument te liggen. De ontwerpsoftware vereenvoudigt en ook scanning wordt simpeler. Maak een paar foto’s met je smartphone en de app maakt er een 3D-tekening van, die klaar is om te printen.

Ruimte voor nieuwe businessmodellen
Samengevat: 3D-printen maakt dat we anders gaan werken, anders gaan leven. Net zoals internet legt dit een bom onder de gevestigde economische orde. Met de digitalisering van productie, de online ontsluiting van 3D-printstraten, kan iedereen binnen een week een bedrijf opstarten met wereldwijde productie- en distributiemogelijkheden. Het enige wat nodig is, is het idee. En er zijn juist zoveel ideeën mogelijk! Een aantal generieke voorbeelden is:

  • De iTunes van 3D-printen, waar bedrijven hun designs tegen een klein bedrag aanbieden voor consumenten om thuis te printen.
  • De winkel die 3D-tekeningen, de grondstoffen en de instructies meelevert (zoals de Allerhande dit voor de thuiskok aanbiedt).
  • De copyshop voor reserveonderdelen (van oude auto’s, boten, hang- en sluitwerk)
  • De keramiekproducent, die een Albelli-printservice biedt, het kopje binnen parameters aanpassen aan de persoonlijke wens en vervolgens laten uitprinten door de fabrikant of een partner uit zijn netwerk.

3D-printen heeft dus alle kenmerken van een disruptive technology en verdient een nominatie voor de titel ‘4e industriële revolutie’. Het is de kunst door de hype heen te kijken en het te beoordelen op zijn merites. En dat kan alleen door ermee aan de slag te gaan. Om met Martin Buber te eindigen: “Ik kan je niet vertellen hoe een appel smaakt, ik kan je wel een appel geven om te proeven.” 

ties.rijkers@revelating.nl, Ties Rijkers is werkzaam voor Revelating, een bedrijf dat adviseert over 3D-printen.
hugo.jager@revelating.nl, Hugo Jager is werkzaam voor Revelating, een bedrijf dat adviseert over 3D-printen.

Oproep aan de lezer
Is 3D-printen een hype? Of betekent het echt een vernieuwing, ook in het vakgebied van de informatievoorziening?
Denk mee, en stuur uw ideeën over de impact van 3D-printen op naar de redactie van Od (i.d.bock@sdu.nl, t.n.v. Ingrid de Bock, redactiesecretaris).