De opmars van 3D-printers: waarom plastic het nieuwe metaal is

De 3D-printer is in opmars. Van grote metaalprinters tot kleinere FDM-toestellen en alles daartussen: ze veroveren het fabricageproces en beloven een oplossing voor tal van logistieke uitdagingen. Wat mogen we verwachten?

Eerder dit jaar berichtte Deloitte dat 3D-printers de hypestorm hebben doorstaan. De dingen worden nu al ingezet in het productieproces en zullen volgens een rapport van het bedrijf alleen maar aan belang winnen. Deloitte focust zich in het rapport vooral op grote metaalprinters en denkt dat er voor kleine FDM-printers (Fused Deposition Modeling) buiten de hobbysector weinig toekomst is weggelegd.

Zowel de focus op metaal als het gebrek aan enthousiasme voor kleinere toestellen is echter onterecht. Dat vindt Paul Heiden, Senior Vice President Product Management bij Ultimaker. Stijn Paridaens, CEO bij ZiggZagg, sluit zich daar deels bij aan. Techzine sprak de afgelopen weken met beide experts op zoek naar het totaalplaatje.

FDM voor professionals

Ultimaker specialiseert zich net wel in FDM-toestellen en ziet daarvoor een belangrijke toekomst in de professionele sector. FDM is de techniek die je hoogstwaarschijnlijk het beste kent. Een plastic wordt gevoed aan een verwarmde printkop, die het smelt en vervolgens op de juiste plek deponeert. Zo wordt laag na laag een voorwerp opgebouwd. Ultimaker lanceerde zich in de markt met de betere FDM-printers voor enthousiastelingen, maar heeft zich sindsdien heruitgevonden als bouwer van toestellen voor professionals. “Deloitte kijkt te veel naar waar 3D-printers vandaag ingezet worden”, vindt Heiden. “Het klopt dat metaalprinters in fabrieken machines vervangen, maar die trend zal uiteindelijk beperkt blijven.”

 

Ultimaker richt zich met zijn nieuwste toestellen op de professionele markt.

Volgens hem ligt de toekomst bij het printen van polymeren. “Vandaag is metaal inderdaad de grondstof van voorkeur, maar in veel gevallen hoeft dat niet zo te zijn. Er zijn steeds meer materialen beschikbaar, en bedrijven als DSM, BASF en Dupont werken actief aan nieuwe plastics.” De specialist ziet hoe ingenieurs actief op zoek gaan naar metaal dat ze kunnen vervangen door plastics.

Beter in plastic

Een vergelijkbaar verhaal horen we ook op de HP Innovation Summit. HP heeft met zijn Jet Fusion-toestellen printers in huis die via poedertechnologie werken, en dus niet FDM zoals Ultimaker. Ook de Jet Fusion-printers vervaardigen echter producten uit polymeren.

We zien als demonstratie hoe een gefreesd blok metaal van een HP-toestel intern vervangen werd door een 3D-geprinte versie. Die werd vervolgens via software geoptimaliseerd om noch lichter te zijn zonder in te boeten aan kracht. Het resultaat vervult dezelfde rol maar beter, omwille van het lagere gewicht, en toont aan dat er vaak geen reden is om vast te houden aan metaal.

 

Het rechtste metalen onderdeel is het origineel, het linkse is de eerste plastic-iteratie en het middelste is tot slot het geoptimaliseerde onderdeel, dat perfect de job van de metalen variant vervult.

“Bedrijven in staat stellen om onderdelen te identificeren die net zo goed geprint kunnen worden, is momenteel één van de grootste uitdagingen”, voelt Heiden. Paridaens bevestigt. “Een grote rem op de adoptie van additive manufacturing is psychologisch. De industrie gaat ervan uit dat de materialen te beperkt zijn. Ingenieurs kijken te veel naar het materiaal dat ze vandaag gebruiken en te weinig naar wat het uiteindelijk is dat hun eindproduct moet doen.” Precies om aan te tonen dat er vandaag al veel meer kan dan velen denken, is een goede relatie met de klant volgens de CEO zo belangrijk.

Managed services

Heiden merkt eveneens dat het vandaag niet meer volstaat om gewoon een product op de markt te brengen. “Klanten die aan de slag willen gaan met 3D-printers verwachten een totaaloplossing. Ze willen toestellen centraal kunnen aansturen en managen met de juiste software. Ultimaker werkt vandaag volop aan dat deel van de vergelijking.”

Voor organisaties die een juist beeld hebben van de capaciteiten van de materialen, gaat er plots een hele wereld open. Heiden ziet een toekomst waarin magazijnen voor een groot stuk aan belang verliezen. “Denk maar aan reserve-onderdelen. Waarom zou je een enorme stock aan onderdelen in een magazijn bewaren voor producten die soms al niet meer op de markt zijn, als je in enkele uren tijd het benodigde stuk op maat kan printen?” Hij ziet Ultimakers bij winkelketens de functie van dergelijke magazijnen in de nabije toekomst voor een stuk overnemen.

 

Voor organisaties die een juist beeld hebben van de capaciteiten van de materialen, gaat er plots een hele wereld open.

 

“Vandaag is echter vooral prototyping belangrijk”, nuanceert hij wel. Van de ongeveer 120.000 Ultimaker-printers die het bedrijf momenteel in de markt heeft, worden er zo’n 70.000 voor dat doel gebruikt.

Gebruik op de juiste plaats

Paridaens ziet dergelijke toepassingen als belangrijkste doel van FDM-printers en betwijfelt of ze verder een belangrijke rol zullen spelen in het fabricageproces van de toekomst. “Voor een eerste iteratie van een product, geproduceerd ter plaatse, is FDM ideaal. Verder ligt de toekomst volgens mij bij poederbedprinters.” Naast de hogere capaciteit is het vooral de consistentie die daar volgens hem een rol in speelt. “Het is heel moeilijk om het FDM-proces tot in detail te controleren en dat levert problemen op bij normeringen”, weet hij. “Poederprinters zijn veel nauwkeuriger en functioneren in een afgesloten ruimte, waardoor de resultaten consistenter zijn.”

ZiggZagg, het 3D-printbedrijf van Paridaens, koos daarom voor HP’s Jet Fusion-printers en die inzet lijkt te werken. 18 maanden geleden had ZiggZagg één dergelijke printer staan, vandaag zijn het er negen. Die worden vooral ingezet als productielijn voor unieke productie met een gemiddelde oplage van enkele duizenden exemplaren. Voor dergelijke producten is het onbegonnen werk om met traditionele technieken aan de slag te gaan, aangezien de kost per onderdeel dan te hoog uitvalt. 3D-printing is in dit geval ideaal.

Fabricagelijn op aanvraag

“Klanten zien ons als fabricagepartner voor de producten die ze ontwikkelen. Bestellingen gaan van een eerste batch tot opvolgproductie.” Het businessmodel van het Belgische bedrijf leunt zo aan bij dat van bijvoorbeeld TSMC: de fabriek biedt gespecialiseerde toestellen, de klant zorgt voor het design en betaalt voor productiecapaciteit.

Dat de manier van werken vandaag al operationeel is in ons land en klanten van over heel Europa aantrekt, illustreert dat er potentieel is in de markt. Paridaens en Heiden focussen zich op een ander deel van de markt en zijn het niet volledig eens over de beste technologie in de zone waar beiden overlappen, maar delen wel dezelfde mening als het op materialen aankomt: een aanzienlijk aandeel van de toekomst van productfabricage ligt bij polymeren.

Wat vandaag uit metaal wordt vervaardigd, kan morgen sneller, lichter en goedkoper in plastic worden geproduceerd met een 3D-printer. “En als klanten dat niet geloven, dan printen we snel een onderdeel dat ze zelf mogen testen zodat ze zien dat we gelijk hebben”, lacht Paridaens.

Gerelateerd: HP bereikt volumeproductie van nieuwe 3D-printers