By continuing on this site you have agreed to cookies being placed and accessed by this website. More information and adjusting cookie settings.

Robeco uses cookies to analyze your visit to this site, to share information via social media and to personalize the site and advertisements in line with your own preferences. By clicking on agree or by continuing on this site, you agree to the above. More information and adjusting cookie settings.

AGREE

Robeco uses cookies to analyze your visit to this site, to share information via social media and to personalize the site and advertisements in line with your own preferences. By clicking on agree or by continuing on this site, you agree to the above. More information and adjusting cookie settings.

AGREE

By continuing on this site you have agreed to cookies being placed and accessed by this website. More information and adjusting cookie settings.

Productie krijgt nieuwe dimensie

01-07-2013 | Visie | Christophe Churet 3D-printen spreekt tot de verbeelding van het publiek. Christophe Churet, senior analist voor de RobecoSAM Smart Materials-strategie, bespreekt enkele belangrijke voordelen van deze technologie.

In een wereld met steeds beperktere hulpbronnen is innovatie van cruciaal belang voor efficiënter energieverbruik. Meer doen met minder en het vinden van vervangers voor schaarse materialen moet uiteindelijk zorgen voor duurzame economische groei. 3D-printen is een goed voorbeeld van een dergelijke innovatie. Het bestaat al sinds begin jaren 80, maar staat pas sinds kort in de belangstelling.
 
Maar wat is het precies? En hoe werkt het? Simpel gezegd wordt een bestand van een 3D-ontwerp in honderden 2D-plakjes gesneden en vervolgens wordt het product laag per laag opgebouwd. Daarmee verschilt dit proces van traditionele productietechnieken.
Een aantal factoren heeft bijgedragen aan de toegenomen vraag naar 3D-printers. De eerste is het toenemende raffinement van computer-aided design (CAD) en gerelateerde softwaretools.

Figuur 1: Gebruik van 3D-printing


Grafiek 2-nl.jpg

Bron: Piper Jaffray (2013)
 
Deze ontwerpbestanden zijn een belangrijke ‘input’ voor 3D-printers. Vooral de overgang van 2D- naar 3D-ontwerptools, die pas echt de afgelopen 10 à 15 jaar plaatsvond, was een belangrijke katalysator voor de opkomst van 3D-printen. De belangrijkste drijfveer voor 3D-printen waren echter de snel afnemende kosten en de snel verbeterende prestaties van 3D-printers, waarmee deze technologie steeds beter kan concurreren met traditionele productietechnieken.
 
Belangrijkste toepassingen
Wat zijn op dit moment de belangrijkste toepassingen van 3D-printen? Zoals is te zien in Figuur 1, wordt 3D-printen nog in meer dan 50% van de gevallen gebruikt voor prototypes en verwante activiteiten en niet voor de daadwerkelijke vervaardiging van producten. Technologieën als CAD-tools en 3D-printers bieden bedrijven enkele duidelijke voordelen voor het maken van prototypen en de ontwikkeling van nieuwe producten. Deze technologieën hebben de weg vrijgemaakt voor snellere, meer geavanceerde en goedkopere ontwerpprocessen, waarmee productinnovatie, een kortere time-to-market en verbeterde winstgevendheid worden bevorderd. Bovendien zijn fabrikanten nu beter in staat de eigenschappen van producten vroeg in de ontwikkelingsfase na te bootsen en te testen. En dat beperkt het aantal ontwerpfouten, verbetert de algemene productkwaliteit en verkleint het risico dat producten teruggeroepen moeten worden.
 
Deze voordelen voor de ontwikkeling van nieuwe producten moeten niet onderschat worden. Toch is de algemene verwachting dat in de toekomst de daadwerkelijke productie van onderdelen, componenten en eindproducten – ook wel directe digitale productie (Direct Digital Manufacturing, DDM) genoemd – de belangrijkste stuwende kracht zal zijn achter 3D-printen.
 
Interessant is dat DDM-toepassingen in vele sectoren in opkomst zijn, waaronder de industriële sector, de medische sector en de sector consument cyclisch. In Figuur 2 is te zien dat industriële toepassingen het gebruik van 3D-printers voor DDM domineren, waarbij motorvoertuigen, luchtvaart en machines bijna 50% voor hun rekening nemen. Zo heeft GE Aviation onlangs de overname van twee 3D-printbedrijven (Morris Technologies en Rapid Quality Manufacturing) aangekondigd met het oog op de productie van onderdelen voor straalmotoren. En BMW heeft al een aantal traditionele systemen vervangen door 3D-printers voor de productie van mallen en klemmen die nodig zijn voor het assembleren van auto's.

Figuur 2: Gebruik van DDM

Grafiek 1-nl.jpg

Bron: Piper Jaffray (2013)
 
De ontwikkeling van medische toepassingen voor 3D-printen bevindt zich nog in een vroeg stadium, maar ook hier zijn gunstige vooruitzichten. Ten eerste kunnen artsen en chirurgen met de voordelen van scan-to-print-technologieën medische gegevens beter onderzoeken en interpreteren voordat ze een diagnose stellen en overgaan tot een behandeling of meer ingrijpende chirurgie. Ten tweede kan 3D-printen grote vooruitgang opleveren bij het op maat maken van onderdelen, zoals protheses en componenten voor het repareren van botten en gewrichten. Dergelijke toepassingen hebben nu echter nog last van de beperkingen in het gebruik van materialen en hun duurzaamheid, en ook van langdurige goedkeuringsprocedures. Toch maken tandheelkundige toepassingen al een aanzienlijk deel uit van DDM.
 
Ook is er grote vooruitgang geboekt in de consumentenmarkt voor 3D-printen, die de afgelopen jaren aanzienlijk is gegroeid. Deze groei was te danken aan een toenemend bewustzijn van deze technologie bij consumenten in combinatie met de snelle ontwikkeling van goedkopere 3D-printers, zoals de productlijn Cube van 3D Systems. Daarnaast is de beschikbaarheid van voorontwikkelde modellen voor eindgebruikers enorm gestegen door de opkomst van goedkope CAD-databases en andere opensource software die voor iedereen toegankelijk is. Interessant genoeg verschillen de strategieën van bedrijven op dit gebied aanzienlijk. Zo richt 3D Systems zich duidelijk op deze goedkopere markt, terwijl concurrenten zich meer richten op duurdere, professionele systemen. 
 
Belangrijkste voordelen
Indien gecombineerd met CAD en gerelateerde softwaretools, verandert het gebruik van 3D-printers de manier waarop bedrijven aankijken tegen productontwikkeling en prototyping. Ten tweede kan het gebruik van 3D-printers voor directe digitale productie kosten besparen door het efficiëntere gebruik van grondstoffen. Bij directe digitale productie wordt namelijk minder materiaal weggegooid. Net zo belangrijk is dat DDM van grote invloed kan zijn op hoe bedrijven hun toeleveringsketens en voorraden managen, met name hun reserveonderdelen en -componenten. De mogelijkheid om de productie van reserveonderdelen te gaan insourcen – waarmee eigenlijk een 'digitale voorraad' van de componenten op de productielocaties wordt aangelegd – kan aantrekkelijk zijn. Dit geldt vooral voor bedrijven die opereren in complexe waardeketens met lange doorlooptijden. Tot slot dragen 3D-printtechnologieën verder bij aan het maatwerk en de miniaturisering van producten in de industriële, de medische en de consumentenmarkt.
 
Beleggingsoverwegingen
Wat zijn belangrijke overwegingen als je gaat beleggen in 3D-printen? Ten eerste omvat 3D-printen een breed scala aan technologieën, die allemaal diverse sterke en zwakke punten hebben wat betreft de bruikbaarheid van verschillende materialen, productkwaliteit, productiesnelheid en afmetingen van de productieruimte. De productiesnelheid is een belangrijke factor om rekening mee te houden in de strijd tussen 3D-printen en traditionele productietechnieken. 
 
"3D-printen kan van grote invloed zijn op hoe bedrijven hun toeleveringsketens en voorraden managen, met name hun reserveonderdelen en -componenten."
 
Er zijn enkele technologieën voor 3D-printen die zeer veelbelovend lijken. Stereolithografie (SLA) en digitale lichtverwerking (DLP) zijn gevestigde technologieën die gebruikmaken van bepaalde golflengtes van licht om met harsen en/of polymeren een product te bouwen. Beide technieken leveren nauwkeurige resultaten op en kunnen zeer complexe vormen verwerken, wat ze ideaal maakt voor prototyping. Ook de nieuwere Inkjet-technologie – een proces waarbij meerdere spuitmonden vloeibare polymeren spuiten die direct worden uitgehard met uv-lampen – lijkt bijzonder veelbelovend, omdat deze een hoogwaardige afwerking biedt en een van de snelste varianten van 3D-printen is. Tot slot springt ook selective laser sintering (SLS) eruit. Deze technologie maakt gebruik van krachtige lasers om deeltjes poeder te smelten en een bepaalde vorm te produceren, en kan vele materialen verwerken, zoals kunststof, metaal, keramiek en glaspoeders.
 
In Figuur 3 staan aanvullende gegevens over de meest gebruikte 3D-printing productietechnologieën, met hun voor- en nadelen.

Figuur 3: Additieve productietechnologieën

 Tabel NL.jpg

Bron: Piper Jaffray (2013)

Beleggers moeten zich bewust zijn van het belang van marktleiderschap en het aantal 3D-printers per bedrijf, omdat de werkelijke aantrekkelijkheid van deze bedrijfsmodellen afhangt van de verkoop van verbruiksmaterialen met een hoge marge. De afgelopen jaren hebben leidende producenten van 3D-printers de strategische stap gezet om consumentengoederen te maken met 3D-printers, waarmee ze mogelijke concurrentie buiten spel hebben gezet. Dit is een goede strategische zet, omdat voor producenten van 3D-printers hoge overstapkosten voor consumenten en eigen consumptiegoederen de belangrijkste bronnen zijn voor duurzame concurrentievoordelen.
 
3D-printen biedt veel van de voorwaarden die nodig zijn voor succesvolle langetermijnbeleggingen, mits de aandelen van afzonderlijke bedrijven worden gekocht tegen een aantrekkelijke waardering. Zolang de kosten blijven dalen en prestaties blijven verbeteren, heeft 3D-printen solide vooruitzichten om de overgang te maken van een hulpmiddel voor prototyping naar de directe digitale vervaardiging van eindproducten. Op korte termijn zullen de bedrijven zich blijven richten op onderdelen en componenten met een laag volume en een hoge prijs. Maar als de technologie steeds goedkoper en sneller wordt, en als DDM-technologie voor meer soorten materiaal geschikt wordt, kan in de niet al te verre toekomst een aanzienlijk gedeelte van de bestaande markt voor traditionele bewerkingsprocessen, zoals spuitgieten, worden veroverd. De productietechnologie voor 3D-printen zou zeker een zeer sterke invloed kunnen hebben en producenten van 3D-printers (zoals 3D Systems Corp., Stratasys Ltd. en ExOne Co.), maar ook producenten van software (zoals Autodesk, Inc., Dassault Systemes S.A. en Ansys, Inc.) zijn goed gepositioneerd om te profiteren van een bredere toepassing.
Deel deze pagina: