VRIJE UNIVERSITEIT AMSTERDAM Department of information, Logistics and innovation
Effecten 3dprinting Op duurzaamheid, logistiek & productieprocessen Hans Neeleman 30-10-2013
Highlightreport in opdracht van Natuur & Milieu. Dit rapport is gebaseerd op gegevensverzameling voor de afstudeerscriptie van Hans Neeleman.
Inhoudsopgave Hoofdstuk 1 | Introductie………………………………………………………………………………………………………………………………………Blz. 2 1.1 Aanleiding onderzoek…………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 2 1.2 Probleem definitie………………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 2 1.3 Het onderzoek………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 2 1.4 Leeswijzer…………………………………………………………………………………………………………………………………………. ….Blz. 3 Hoofdstuk 2 | Wat is 3D printen?……………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 4 2.1 Definitie………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 4 2.2 Verschillende manieren van productie……………………………………………………………………………………………………Blz. 4 2.3 Materialen……………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 5 2.4 Software…………………………………………………………………………………………………………………………………………………Blz. 6 2.5 Kosten…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 6 2.5.1 De machine…………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 6 2.5.2 Variabele kosten………………………………………………………………………………………………………………… .Blz. 6 2.6 Hoe ziet de productieomgeving er uit? …………………………………………………………………………………………………..Blz. 7 Hoofdstuk 3 | Wat gaat digitaal (on demand) printen betekenen nu en over 10 jaar? ……………………………………………..Blz. 7 3.1 Huidige business cases…………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 7 3.1.1 Medische industrie…………………………………………………………………………………………………………Blz. 8 3.1.2 Bouw………………………………………………………………………………………………………………………………Blz. 8 3.1.3 Technische industrie……………………………………………………………………………………………………….Blz. 8 3.1.4 Lifestyle producten…………………………………………………………………………………………………………Blz. 9 3.1.5 Defensie…………………………………………………………………………………………………………………………Blz. 9 3.2 Business cases over 5 tot 10 jaar…………………………………………………………………………………………………………….Blz. 10 3.2.1 Medische industrie…………………………………………………………………………………………………………Blz. 10 3.2.2 Luchtvaart industrie……………………………………………………………………………………………………….Blz. 10 3.2.3 Automobiel industrie………………………………………………………………………………………………………Blz. 10 3.2.4 Spare parts industrie………………………………………………………………………………………………………Blz. 11 3.2.5 Offshore/Scheepvaart…………………………………………………………………………………………………….Blz. 11 Hoofdstuk 4 | In welke volgorde komen innovaties? …………………………………………………………………………………………………Blz. 11 Hoofdstuk 5 | Wat zijn de voor- en nadelen voor milieu en maatschappij? ………………………………………………………………Blz. 13 5.1 Voordelen van 3D printen voor milieu en maatschappij………………………………………………………………………….Blz. 13 5.2 Nadelen van 3D printen voor milieu en maatschappij……………………………………………………………………………..Blz. 13 Hoofdstuk 6 | Hoe kijken belangrijke stakeholders in duurzaamheid, logistiek en 3D printen tegen de gevolgen van 3D printen aan? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 14 6.1 Duurzaamheid………………………………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 14 6.2 Logistiek…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 15 6.3 3D printen………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 15 Hoofdstuk 7 | Wat betekent zelf/on demand printen en customization specifiek voor logistiek? …………………………… Blz. 15 Hoofdstuk 8 | Effecten op verspilling van grondstoffen: is er een rebound effect door makkelijk en goedkoop lokaal produceren en/of wordt er meer geconsumeerd?…………………………………………………………………………………………………… Blz. 16 8.1 Personal printen……………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 16 8.2 Professioneel printen (B2C) …………………………………………………………………………………………………………………….Blz. 17 8.3 Professioneel printen (B2B) …………………………………………………………………………………………………………………… Blz. 17 Hoofdstuk 9 | Conclusies……………………………………………………………………………………………………………………………………………..Blz. 18
1
Hoofdstuk 1 | Introductie 1.1 Aanleiding onderzoek Natuur & Milieu heeft aan de Vrije Universiteit Amsterdam Department of information, Logistics and innovation gevraagd om te analyseren wat de ontwikkelingen rondom 3D printing nu en de komende 10 jaar zijn. Het gaat daarbij om de invloed van deze ontwikkelingen op het gebied van productieprocessen, transport en logistiek en natuurlijk de effecten op duurzaamheid. Lijdt 3D printing tot duurzamere productie, transport en consumptie? Dit rapport geeft antwoord op de door Natuur & Milieu gestelde vragen. Dit onderzoek ondersteunt een door Natuur & Milieu op te stellen positiepaper over 3D printing en de gevolgen voor duurzaamheid. Natuur & Milieu zal haar stakeholders verkennen hoe 3D printing bijdraagt aan haar doelen op het gebied van CO2 reductie, efficiënt grondstofgebruik en transportvermindering. 1.2 Probleem definitie Natuur & Milieu wil inzicht verwerven in de huidige 3D print markt en de ontwikkelingen in de komende 10 jaar. Men wil dit op een aantal specifieke gebieden waarvan de twee belangrijkste duurzaamheid en logistiek zijn. In overleg met Natuur & Milieu is daarom besloten de volgende hoofdvraag te formuleren: Onderzoek de huidige situatie en de mogelijke toekomst van 3D printing en beoordeel de gevolgen voor duurzaamheid in productieprocessen, transport logistiek en consumptie. Dit draagt bij aan het standpunt van Natuur& Milieu en advies over 3D printen. Is het noodzakelijk om 3D printen sterk stimuleren of pleiten voor terughoudendheid of is (meer) onderzoek noodzakelijk? De hoofdvraag wordt beantwoord aan de hand van een aantal deelvragen: 1. Wat is 3d printing? Wat gaat digitaal (on demand) printen betekenen nu en over 10 jaar? Wanneer komt wat? 2. Wat zijn de voor- en nadelen voor milieu en maatschappij? 3. Hoe kijken belangrijke spelers in duurzaamheid, logistiek, journalistiek en 3-d printing tegen de gevolgen van 3-d printing aan? 4. Wat betekent zelf/on demand 3d-printing en custimisation specifiek voor logistieke processen, logistieke bedrijven, voorraadbeheer en materiaal. Zal er meer of minder verspilling van grondstoffen plaats vinden, of is er een rebound effect door makkelijk en goedkoop lokaal te produceren wordt er meer geconsumeerd? 1.3 Het onderzoek Het onderzoek richt zich op de ontwikkelingen die 3D printen de komende 10 jaar zal doormaken en is dus een future study naar de mogelijke veranderende toepassingen en de daaruit volgende veranderende invloed die 3D printen zal hebben op onder andere duurzaamheid en logistiek. 2
Het onderzoek is onderverdeeld in drie delen, deel 1 betreft het vooronderzoek, deel twee omvat het veldonderzoek en deel drie beschrijft de conclusies. Deel 1, het vooronderzoek is gestart vanuit een bepaald idee. In deze fase van het vooronderzoek is gezocht naar literatuur die dit idee ondersteunt of juist verwerpt. Aan de hand van het initiële idee, de deelvragen en data uit literatuur zijn een aantal stellingen ontwikkeld die tijdens de interviews zijn voorgelegd aan de geïnterviewde. Deel twee van het onderzoek, is veldonderzoek middels interviews. Daarnaast is een delphi methode toegepast: aan de hand van conclusies uit de interviews en literatuur probeert een panel van experts consensus te bereiken en vormt zo een extra bron van data. Deze toekomst studie naar 3D printen belicht het onderwerp van verschillende kanten. De geïnterviewde experts, hebben eigen expertisevelden. Deze groepen zijn: 3D print bedrijven (core business), bedrijven die 3d printen gebruiken (geen core business), transport en supply chain specialisten en 3D print specialisten. Voor elke groep is een verschillend interview gemaakt. Bedrijf Groep 3D Worknet 3D printbedrijven (core business) Waag community 3D printbedrijven (core business) Nederlands lucht- en ruimtevaartlaboratorium 3D printbedrijven (geen core business) (NLR) Ground3d 3D print specialisten Layerwize 3D print specialisten Hogeschool Rotterdam 3D print specialisten Rijks universiteit Groningen Transport en supply chain specialisten Vrije Universiteit Amsterdam Transport en supply chain specialisten Transport en Logistiek Nederland (TLN) Transport en supply chain specialisten Connekt Transport en supply chain specialisten (op het gebied van duurzaamheid) Tabel 1. Lijst van geïnterviewde. 1.4 Leeswijzer Het rapport start met een introductie waarin het onderzoek wordt uitgelegd. Hierna volgt het vooronderzoek (deel één) waarin wordt uitgezocht wat 3D printen is en in wat de mogelijkheden zijn. Deel twee van het rapport bestaat uit de beantwoording van de deelvragen. De bevindingen worden besproken in zeven hoofdstukken. Het rapport zal worden beëindigt met een conclusie.
3
Deel 1 – Vooronderzoek 3D printen
Hoofdstuk 2 | Wat is 3D printen? 2.1 Definitie ASTM International spreekt van 3D printen als de fabricage van objecten door het afzetten van materiaal door het gebruik van een print kop, nozzle of andere print technologie. Deze term wordt vaak als synoniem gebruikt van additive manufacturing. Het ASTM definieert additive manufacturing als het proces van materialen samen voegen om objecten van 3D model data te maken, meestal laag voor laag, in tegenstelling tot het proces waar materiaal verwijderd wordt. Volgens ASTM en ISO is additive manufacturing echter de officiële standaard term binnen de industrie ondanks het meer populaire 3D printen. 2.2 Verschillende manieren van productie Er zijn verschillende processen die allemaal ruwweg op dezelfde manier werken in de zin dat er 3D model data wordt ingevoerd en dat productie plaatsvind door materiaal laagje voor laagje samen te voegen. Binnen dit veld bestaan er wel verschillende productiemethodes. In dit hoofdstuk zullen de categorieën zoals vastgesteld door ASTM worden aangehouden. Binnen deze categorieën zijn weer technieken die onderling op kleine punten verschillen maar aangezien dit rapport geen technologisch diepte onderzoek is zal het zich beperken tot de categorieën zoals gegeven door het ASTM. Deze categorieën staan weergegeven in tabel 3.
Printtechniek Material extrusion
Material jetting
Binder jetting
Sheet Lamination Vat photopolymerization Powder bed infusion
Directed energy deposition
Uitleg Deze techniek wordt het meest gebruikt bij personal printer systemen waarbij een streng van plastic of een ander soortig materiaal met een laag smeltpunt, verhit wordt en door een printkop naar buiten wordt geduwd om zo het object laagje voor laagje op te bouwen. Dit is een proces waarbij druppels materiaal op een selectieve manier worden neergelegd. In tegenstelling tot material extrusion waar het materiaal in een continue stroom word neergelegd is het hier zo dat het materiaal in druppelvorm wordt neergelegd, dit kan ook onder hoge druk gebeuren. Dit is een techniek waarbij een vloeibaar bindmiddel op een selectieve manier wordt neergelegd om poeder materiaal met elkaar te verbinden. Hier wordt dus geen materiaal neergelegd maar wordt alleen de lijm op het materiaal gelegd om te zorgen dat het materiaal met elkaar verbonden wordt. Dit is een methode waar bladen of vellen materiaal door middel van een bindmiddel met elkaar verbonden worden. Het is als het ware het lamineren tot een 3D object. Dit proces waarbij een vloeibaar photopolymeer in een bak op een selectieve manier wordt blootgesteld aan licht waardoor het hard wordt. Een poeder bed wordt op een selectieve manier wordt verhit door een warmtebron waardoor het materiaal aan elkaar smelt. Bij deze techniek wordt er telkens een nieuwe laag poeder aangebracht over het gehele oppervlak van de printer waarna alleen de delen die deel uit moeten maken van het object verhit worden zodat ze aan de laag onder de nieuwe laag vast smelten. Dit is de techniek die het meest gebruikt wordt in industriële printers. Dit is een methode waarbij materialen door een warmtebron verhit worden zodat ze aan elkaar smelten. Het verschil met powder bed infusion is dat hier het materiaal niet over het gehele oppervlak van de printer wordt verspreid maar alleen op de
4
plekken wordt neergelegd waar het nodig is.
Tabel 3. Verschillende meest gebruikte printechnieken. Er zijn twee technieken, material extrusion voor de personal printer en powder bed infusion voor industriële printers zijn die primair worden gebruikt. Dit wordt bevestigt de geïnterviewde print bedrijven die van industriële printers gebruiken. Bij personal printers is de Ultimaker het best verkopende model, deze maakt gebruik van material extrusion evenals het merendeel van de personal printers. 2.3 Materialen Er zijn verschillende materialen om mee te 3Dprinten. De meest bekende en gebruikte soort is plastic of plastic achtige en metalen. Naast deze twee hoofdgroepen zijn er nog een aantal materialen die minder gebruikt worden zoals keramiek of bepaalde composieten. Deze paragraaf geeft een kort overzicht van deze materialen. Plastics Plastics worden in twee groepen verdeeld. Plastics die hun eigenschappen behouden na verhitting en opnieuw gesmolten en gebruikt kunnen worden, dit zijn thermoplastics. Daarnaast de thermoset plastics, deze plastics behouden de vorm waarin ze gemaakt zijn en zijn niet herbruikbaar. De plastics uit extrusion (personal printers) systemen zijn altijd thermoplastics en kunnen dus weer opnieuw omgesmolten worden. De andere printtechnieken maken gebruik van thermoset plastics. Dit heeft een impact op duurzaamheid wat later in dit rapport wordt beschreven. Ook de kosten van plastics is beschreven in hoofdstuk 2.5. Metalen Metalen vormen ook een grote groep printmateriaal. Er zijn veel verschillende soorten metaal om te gebruiken. De meest in het oog springende metalen om te printen zijn: gehard staal, roestvrij staal, titanium (ook legeringen mogelijk), aluminium (legeringen), nikkel legeringen, koper (legeringen), goud en zilver. Veel AM systemen produceren onderdelen in metaal die tegen 100% dichtheid aan zitten. In sommige gevallen is er wel sprake van parameters die gelijk aan of beter zijn dan een gegoten onderdeel in hetzelfde materiaal. Sommige systemen produceren zelfs onderdelen die in de buurt komen van gesmeed materiaal. Andere materialen Naast de twee meest gebruikte materialen plastic en metaal is het mogelijk bijvoorbeeld keramiek of composieten te printen. Bij composieten kan versterking door bijvoorbeeld carbon fibers alleen maar per laag werken en dus niet tussen verschillende lagen. 2.4 Software Er zijn twee typen software. Type één is de software om het 3D data model te maken en type twee is software die zorgt dat de machine functioneert en het model omzet in dunne laagjes Ontwerpsoftware is software waarmee 3D modellen worden ontworpen. Dit zijn CAD/CAM-achtige industriële programma’s waarmee een ieder zelf 3D objecten kunt tekenen. Als dit model gereed is 5
en het aan alle eisen voldoet wordt dit geconverteerd zodat de operating software het model uit lagen kan opbouwen om vervolgens te printen. Operatingsoftware is software die de 3D model data omzet naar data die de printer in staat stelt om het model laagje voor laagje op te bouwen. Dit soort software stuurt ook de machine aan. 2.5 Kosten De kosten van het 3D printen bestaan uit de kosten om een printer te kopen maar groot deel van de uiteindelijke kosten zijn de variabele kosten. De verhouding vaste kosten tot variabele kosten is ook wat de techniek zo interessant maakt. 2.5.1 De machine De kosten voor de machine zijn de aanschafkosten. De gemiddelde verkoopprijs van een industriële printer lag in 2012 op ongeveer 80.000 dollar (ong. 59.300 euro) er werden er ongeveer 7800 verkocht. Van de personal printers werden er ruim 35.000 verkocht. De personal printers betreffen 6,5% van de totale markt is en deze machines draaien weinig uren. 2.5.2 Variabele kosten De variabele kosten bestaan uit materiaal, energie en arbeid. Tijdens alle interviews isaangegeven dat materiaal en energie een constante factor zijn. Deze kosten maken echter een klein tot normaal deel van de kosten uit. De derde factor, arbeid, is veel minder constant omdat of het object alleen in het systeem wordt ingevoerd of juist ook nog wordt ontworpen. In dit geval zijn de materialen opgesplitst in polymeren (plastics) en metalen. Deze plastics kosten tussen de 85 en 250 dollar per kilo terwijl normale plastics 2 tot 3 dollar per kilo kosten (Wohlers 2013). De plastics ten behoeve van personal printers kosten tussen de 15 en 50 dollar per kilo. Bij metalen is hetzelfde beeld zichtbaar. Prijzen gaan van ong. 80 dollar per kilo voor staal, roestvrij staal en aluminium tot wel 800 dollar per kilo voor titanium. Een geïnterviewde, die zelf metaal inkoopt gaf aan dat de prijs voor een kilo poeder titanium in Nederland tussen de 300 en 500 euro kost terwijl dit voor een solide blok op 20 euro ligt. Wat betreft energie (gebruik en kosten) is gekozen om een berekening op basis van fabrieksspecificaties van een veelgebruikte industriële printer te maken. Het energieverbruik van een gemiddelde lazer sintering printer voor polymeren is 2Kw (2 cm p/h max.). Gelijkwaardige machines voor metalen verbruiken 3.2Kw gemiddeld met een maximum van 8,5Kw. Deze machines verbruiken operationeel respectievelijk 2Kwh en 3,2Kwh per uur. Uit bovenstaande blijkt dat 3D printen zeer geschikt is voor enkelstuks productie t/m middelgrote oplages en juist niet geschikt is voor grote tot zeer grote oplages. Een rekensom toont dit aan. Stel dat opstartkosten van een conventionele productielijn 5.000 euro zijn en de kosten per product vervolgens 2,0 euro en daarnaast dat de opstart kosten voor 3D printen 0 euro zijn en de kosten per product vervolgens 100 euro. Dan ligt het omslagpunt bij ongeveer 51 stuks productie. 2.6 Hoe ziet de productieomgeving er uit? De productieomgevingen zijn voor drie typen printen in te delen, personal printen, industrieel printen (B2C) en industrieel printen (B2B). 6
Personal printen Dit type printen geeft zeer weinig lawaai en/of overlast. Printen gebeurt bijna geruisloos en er is nagenoeg geen sprake van afval. Ook is er geen sprake van voor- of nabewerking waardoor er ook geen sprake is van stof of vuiligheid. Opmerking hierbij is dat het printen zeer langzaam gaat en dat de kwaliteit relatief erg laag is (niet gelijkwaardig aan normaal geproduceerde producten). Industrieel printen (B2C) Deze printers staan altijd in industriële ruimtes soms met meerdere tegelijk, ze genereren behoorlijk wat geluid. Daarbij komt dat er voor- en nabewerking nodig is waardoor er veel stof en vuil vrij komt. Alle dit type bedrijven hebben een industrieel karakter en zijn gevestigd op industrieterreinen. Daarnaast hebben de producten van een relatief hoge kwaliteit, gelijkwaardig of beter dan normaal geproduceerde producten. Industrieel printen (B2B) Dit type is gelijkwaardig aan het B2C type en heeft een nog sterker industrieel karakter, doordat hier ook R&D plaatsvindt en dat er voor kwaliteitsborging, metingen en analyses worden gedaan. Deel 2 – Bevindingen
Hoofdstuk 3 | Wat betekent digitaal (on demand) printen nu en over 10 jaar? Dit hoofdstuk beschrijft een aantal business cases sectoren waar nu al wordt 3D geprint en naar sectoren waar over 5 tot 10 jaar( in combinatie met innovaties binnen 3D printen) wordt 3Dge print. 3.1 Huidige business cases 3.1.1 Medische industrie De medische industrie past 3D printen nu al redelijk veel toe. Uit drie van de vier relevante interviews blijkt dat 3D printen in deze sector zeer veelbelovend is. Een fabrikant van zowel technische als medische toepassingen geeft aan dat deze markt nu nog niet de grootste is maar wel zeer snel groeit. Producten zijn zowel wel als niet op maat gemaakte implantaten, op maat gemaakte modellen voor chirurgische planning, protheses en op maat gemaakte instrumenten voor chirurgische procedures. De meest gebruikte 3D print onderdelen zijn op maat gemaakte protheses. Normaal gesproken werden deze protheses altijd met de hand gemaakt. Doordat dit nu wordt geprint is er meer controle en consistentie mogelijk en de totale ontwerptijd enorm gereduceerd. Naast deze voordelen is er nog een groot voordeel aan 3D printen. Implantaten kunnen met behulp van 3D printen zo worden gefabriceerd dat ze poreus kunnen zijn en van een oneindige geometrische complexiteit. Hierdoor kan een implantaat naadloos worden geplaatst en beter gefixeerd door de poreuze structuur. Het basis materiaal moet hiervoor goedgekeurd zijn en ook het hele productieproces moet goedgekeurd zijn. In sommige gevallen moet het product na productie ook nog getest worden voordat goedkeuring wordt verleend. Dentale industrie In de dentale industrie maakt men metalen wanden voor kronen en bruggen, deze worden ingescant bij de tandarts en direct doorgestuurd naar productiecentra waar tot wel 60 machines staan die wel 7
15.000 wanden per dag produceren. Deze zijn allemaal op maat gemaakt en hoeven dus bij het passen niet meer aangepast te worden. Gehoorapparaten Ook voor gehoorapparaten wordt 3D printen al veel gebruikt. Dit gaat op dezelfde manier als beschreven bij dentaal, met behulp van een scan van de binnenkant van iemands oor. Deze scan wordt naar een productie faciliteit gestuurd waar men duizenden op maat gemaakte gehoorapparaten per dag produceren. 3.1.2 Bouw In deel 1, theorie, is kort beschreven dat de bouwwereld ook binnen het type responsieve supply chain valt. Op dit moment gebruikt men 3D printen op één vlak zeer veel voor prototypen en niet voor daadwerkelijke gebruiksvoorwerpen. Architecten gebruiken 3D printen veel om de modellen van ontworpen gebouwen uit te printen. Het voordeel is dat dit veel sneller gaat dan het bouwen van een maquette op de conventionele manier en het ontwikkel proces veel korter kan. 3.1.3 Technische industrie In de technische industrie gaat het om onderdelen van machines, bijvoorbeeld koelkanalen voor industriële machines, die door hun complexe vormen (alleen maar mogelijk door middel van 3D printen) een veel constantere koeling leveren. Sommige bedrijven kiezen ervoor om bepaalde onderdelen voor machines die nu uit meerdere onderdelen bestaan, uit één stuk te laten printen met behulp van 3D printen. Het voordeel is dat een onderdeel uit meerdere delen, zwakke plekken heeft op de punten waar de delen samen komen. Een onderdeel uit één stuk is sterker en betrouwbaarder en kan zelfs ook nog minder materiaal bevatten waardoor het lichter is. Ook is er geen assemblage meer nodig. De Kelly Manufacturing Company is een goed voorbeeld van hoe 3D printen nu gebruikt wordt in de technische industrie. Dit bedrijf maakt instrumenten voor in vliegtuigen. Voor een bepaald onderdeel (M3500) koos men altijd voor een conventionele manier van produceren, spuitgieten. De levertijd voor 500 van deze behuizingen was drie tot vier weken. Dit bedrijf produceert nu de behuizing met 3D printen. Daarmee is de levertijd voor 500 behuizingen nu drie dagen, is er een kleinere standaardafwijking en dat nabewerking overbodig. De kosten per onderdeel zijn hierdoor met 5%gedaald. Naast nieuwe onderdelen bleek dat het ook zeer interessant is om onderdelen te produceren die niet meer verkrijgbaar zijn of end-off-life productie runs te draaien. Zoals plastic kappen van machines die scheuren en waarvoor geen vervanging op de markt is. Of onderdelen voor oldtimers die niet meer te krijgen zijn. Deze kunnen met behulp van een tekening volgens de exacte specificaties uitgeprint worden. 3.1.4 Lifestyle producten Er zijn nu al consumentenproducten in de verkoop, op een on demand basis. Het gaat hier om producten zoals ringen, lampen, kaarsenstandaards etc. Deze zijn in Nederland te koop bij bedrijven als 3D worknet, Shapeways en Materialize. Deze bedrijven werken op twee manieren. De ene vorm is dat de klant een ontwerp op stuurt, dat vervolgens uitgeprint en geleverd wordt. Daarnaast zijn er webshops waar klanten producten bestellen of eigen ontwerpen up te loaden, welke door anderen worden gekocht . Ook is het mogelijk bestaande ontwerpen aan te passen en te laten printen. Shapeways heeft bijvoorbeeld 500.000 ontwerpen op de website staan, hiervan kunnen er 2000 8
gepersonaliseerd worden. Bij Shapeways worden ongeveer 80.000 tot 100.000 producten per maand gemaakt (New York en Eindhoven samen). Deze producten arriveren per post bij de klant. De levertijd voor plastic voorwerpen is 8 dagen en voor metalen voorwerpen is dit 14 dagen. Uit één van de interviews bleek dat er een bedrijf in Frankrijk is dat zelfs levertijden van 3 dagen aanhoudt. 3.1.5 Defensie Alleen van de USA is dat zij operationeel gebruik maken van 3D printen op het gebied van defensie. De 3D print faciliteit van het Amerikaanse leger bestaat uit twee containers met daarin alle benodigde apparatuur. Het heeft de naam ‘Mobile Parts Hospital’. Deze faciliteit print reserve onderdelen en ze repareren kapotte onderdelen door, als er bijvoorbeeld een gat in een onderdeel zit, het onderdeel weer dicht te printen. Op de faciliteit ontwerpt men ook zelf onderdelen om bijvoorbeeld materiaal lichter te maken terwijl het zijn sterkte behoudt, zoals een lichter opzetstuk voor een machinegeweer op een jeep. Een tweede reden is onderdelen minder storingsgevoelig maken. Zo is er bijvoorbeeld een onderdeel van de rotor van een helikopter dat normaal uit meerdere delen bestond, nu uit één stuk ontwikkeld waardoor betrouwbaarheid is toegenomen. Naast deze technische voordelen heeft het op logistiek gebied ook zeer grote voordelen. Zo is er geen voorraad van reserveonderdelen meer nodig. Ook worden reserveonderdelen niet meer ingevlogen een tijdsbesparing van weken. Dit alles zorgt voor een enorme besparing van resources waardoor dit project zeer succesvol is. 3.2 Business cases over 5 tot 10 jaar In het vorige hoofdstuk is besproken hoe huidige business cases er uit zien. In dit hoofdstuk zal aan de hand van ontwikkelingen een beschrijving van welke business cases er over 5 tot 10 jaar zijn te verwachten. 3.2.1 Medische industrie Er zal een flink groei plaatsvinden in deze sector. 3D printen is door het digitaliseren van productie en de mogelijkheid tot enkelstuks productie van unieke persoonsproducten een perfecte combinatie met 3D printen. Er zal in die zin de komende 10 jaar niet veel veranderen aan het businessmodel. Wat wel verandert is het ontstaan van nieuwe mogelijkheden door technologische ontwikkelingen waardoor deze markt zal blijven groeien. Zo onderzoekt het VUMC het printen van oren. Er wordt van plastic een poreus model van een oor geprint waarop organisch materiaal kan groeien. Hierdoor kan er op het geprinte model een echt oor groeien. Verder in de toekomst is het mogelijk om menselijke cellen te printen. Het op micro niveau printen van cellen maakt het mogelijk om weefsels te printen. Nog verder in de toekomst wordt het misschien mogelijk om van deze geprinte cellen in plaats van weefsels, hele organen te printen. Dental industrie In deze sector wordt 3D printen nu al veel gebruikt bij wanden voor vullingen, kronen en bruggen. De komende jaren wordt het ook mogelijk om gebitsprotheses of gedeelten hiervan te printen. De tandarts maakt dan een scan van de mond van een patiënt waarna deze direct wordt doorgestuurd naar de productie faciliteit. Uiteindelijk krijgt de consument dan een perfect zittende prothese die bij het inzetten niet nog bijgewerkt wordt. 3.2.2
Luchtvaart industrie
9
Bij de luchtvaartindustrie ontwikkelt veel rondom 3D printen. Zo zijn er momenteel al meer dan 200 onderdeel nummers uit 3D printen zoals de luchttoevoer bij de passagierstoelen. Deze bestond voorheen uit 20 onderdelen om in elkaar te zetten en of zelfs te lassen. Boeing maakt dit onderdeel nu uit één stuk. Voordeel is dat er minder onderdelen nodig zijn, minder voorraad is, minder arbeid, geen assemblage lijn meer en er ook minder onderhoud nodig is. Tenslotte weegt het nieuwe onderdeel minder dan oude, dat levert een brandstof besparing op. Naast de plastic onderdelen zal zich dit in de toekomst uitbreiden naar metalen onderdelen. GE Aviation zal binnen niet al te lange tijd de brandstof injectoren en de uiteinden van de fan blades van de straalmotoren door middel van 3D printen gaan produceren. De brandstofinjectoren bestaan nu uit 20 onderdelen, dit wordt uiteindelijk één onderdeel. De uiteinden van de fan blades worden nu gesmeed en daarna machinaal bewerkt. Dit proces kent nu een 50% kans op fouten. Met 3D printen zal dit aanzienlijk afnemen. 3.2.3 Automobiel industrie In de automobiel industrie gebruikt men 3D printen veel voor prototypes. Het is nog niet rendabel om onderdelen te produceren zoals in de luchtvaart. Op een enkele uitzondering na zoals een prototype te ontwikkelen voor een hoofdsteun standaard. Dit prototype was van zo’n hoge kwaliteit dat de leverancier besloot er 1000 te bestellen in plaats van deze te laten gieten. De komende jaren zal het voor importeurs of grote dealers ook veel interessanter zijn om geen lokale voorraad te houden maar deze centraal of op locatie te laten printen. Dit scheelt enorm in de voorraadkosten. Net als een bedrijf als centraal boekhuis, de logistieke service provider voor alle boekhandels in Nederland. Dit bedrijf heeft de snellopende boeken op voorraad maar voor de incidentele boeken in het magazijn een printer staan om deze zelf te printen met een grote besparing in voorraadkosten tot gevolg. Dit kan op een termijn van 5 tot 10 jaar zeer interessant zijn voor dealers of importeurs. 3.2.4 Spare parts industrie Drie geïnterviewde verwachten dat spare parts de komende jaren een zeer grote markt wordt. In de andere voorbeelden blijkt dat veel onderdelen 3d geprint kunnen worden met grote voordelen. Vooral voor hightech industrieën biedt dit vele kansen. Deze techniek is namelijk ideaal voor het snel produceren van onderdelen in oneindig veel vormen. Dit betekent dat als er een onderdeel kapot gaat, het direct geprint wordt waarbij de down time tot een minimum wordt beperkt. Zeker als de printer in de buurt staat. ASML gaat samen met andere partners een 3D printfabriek bouwen in Eindhoven. Juist voor dit soort bedrijven is een zo kort mogelijk down time belangrijk. Ook voor andere sectoren waar lage down time belangrijk is, zijn er grote ontwikkelingen te verwachten. 3.2.5 Offshore/Scheepvaart Ook deze industrieën zijn gebaat bij een lage down time en hiervoor is 3D printen dus zeer aantrekkelijk. Deze industrieën gebruiken ook niet alledaagse, ingewikkelde onderdelen die vaak zeer kostbaar zijn en om down time te minimaliseren vaak naar de bestemming gevlogen worden per koerier. Voor dit soort industrieën is het dus zeer interessant om eigen onderdelen te produceren dicht bij de productie faciliteiten. Shell heeft hiervoor recentelijk een 3D printer aangeschaft en doet in het technologisch centrum in Amsterdam hier onderzoek mee.
Hoofdstuk 4 | In welke volgorde komen innovaties? 10
Het is moeilijk te voorspellen wanneer bepaalde innovaties precies zullen komen. Hoe verder in de toekomst men probeert te kijken hoe lastiger dit wordt. Er is op basis van huidige onderzoeken, interviews en logische beredenering geprobeerd een zo accuraat mogelijke tijdlijn te schetsen van innovaties die de komende 10 jaar op stapel staan, zie tabel 1. Er is grofweg een termijn van een jaar aangehouden maar het kan natuurlijk dat bepaalde innovaties elkaar binnen een periode van een jaar opvolgen. 1/1/2020 Batterijen en electronica
6/15/2014 Metalen vliegtuig onderdelen
1/1/2018 Recycling van geprinte materialen 1/1/2022 1/1/2016 Voedsel Ontwikkeling nieuwe materialen 1/1/2014 1/1/2015 1/1/2017 1/1/2019 1/1/2021 3D scannen Grotere printers Sneller printen Gebruiksvriendelijke software Geintegreerde electronica
1/1/2014
1/1/2015
1/1/2016
1/1/2017
1/1/2018
1/1/2019
1/1/2013
1/1/2020
1/1/2021
1/1/2023 Levend weefsel
1/1/2022 1/1/2023
Figuur 1. Tijdlijn innovaties 3D printen de komende 10 jaar. De eerst volgende innovatie is zeer belangrijk, uit de interviews blijkt dat 3D scan apparatuur grote gevolgen heeft. Klanten hoeven op deze manier namelijk niet zelf een 3D ontwerp te maken maar kunnen een object inscannen, de scanapparatuur maakt hier dan gelijk een 3D model van. Hiermee is het veel makkelijker voor klanten om 3D objecten te printen, ook als ze zelf geen 3D ontwerpen kunnen maken. In 2014 wordt volgens Wohlers (2013) ook het eerste metalen vliegtuigonderdeel geprint. Uit de interviews blijkt ook dat hier al flink mee getest wordt maar het wachten is op goedkeuring/ certificering van instanties. De komende jaren innoveert men ook de huidige print technieken. Zo wordt blijkt uit één interview dat grotere printers met meerdere printkoppen worden onderzocht. Daarnaast wordt er volgens Wohlers (2013) ook onderzoek gedaan naar sneller printen door speciaal hechtmiddel of krachtigere lazers in combinatie met nieuwe materialen. Deze nieuwe materialen staan op de tijdlijn weergegeven in 2016 maar aangenomen wordt dat dit eigenlijk gedurende de totale tijd lijn zal plaatsvinden. Onderzoek naar recycling van materialen, zowel rest- als geprint materiaal staat momenteel nog in de kinderschoenen. Er zijn wel wat initiatieven maar concreet onderzoek wordt nog weinig uit gevoerd. 3D printen leent zich hier wel goed voor. De verwachting is dan ook dat met de huidige populariteit van 3D printen, onderzoeken naar recycling niet lang op zich laten wachten. Uit drie interviews blijkt dat software één van de belangrijkste oorzaken is van massa adoptie van 3D printen. Het maken van 3D modellen die geschikt zijn voor printen is namelijk specialistisch werk. Als deze software gebruiksvriendelijker is zal dit betekenen dat veel meer mensen toegang hebben tot het printen van 3D objecten. Denk hierbij ook aan Apple die er door de gebruiksvriendelijke iPhone voor zorgde dat mobiel internet van de grond kwam. Momenteel wordt er veel geïnvesteerd in gebruiksvriendelijkere software en werkt men bijvoorbeeld vanuit de ‘cloud’. Er zijn al bedrijven die elektronica in objecten printen, bijvoorbeeld een printplaat geïntegreerd in de behuizing van een product. Dit biedt hele nieuwe perspectieven op het maken van producten. Dit is 11
nu echter nog erg kostbaar. In het verlengde hiervan, of eigenlijk net hiervoor ligt het printen van completen batterijen en elektronica, dit maakt dit soort producten nog kleiner. De laatste stappen zijn het printen van weefsel dus van levende cellen. Momenteel is in wetenschappelijk onderzoek al aangetoond dat het mogelijk is om levende cellen te printen. Dit kan er toe leiden dat voedsel geprint kan worden en in het verlengde hiervan levende weefsels zoals huid. Dit zou op langere termijn kunnen leiden tot het printen van organen.
Hoofdstuk 5 | Wat zijn de voor- en nadelen voor milieu en maatschappij? Dit hoofdstuk beschrijft de voor- en nadelen voor milieu en maatschappij. Deze voor en nadelen zijn gebaseerd zijn op aannames. Omdat het een nieuwe techniek betreft is er namelijk geen data beschikbaar die de oude productiemethodes vergelijkt met 3D printen. Een cijfermatige onderbouwing is nog niet mogelijk. Een sterk advies is dan ook om hier onderzoek naar te doen. 5.1 Voordelen van 3D printen voor milieu en maatschappij Doordat een object wordt opgebouwd uit laagjes, wordt alleen het materiaal gebruikt dat nodig is. Doordat er alleen maar materiaal toegevoegd wordt zorgt dit voor minder verspilling dan wanneer er op de conventionele manier materiaal verwijderd wordt bij het maken van een object. Over dit punt is veel discussie omdat niet duidelijk is wat wordt bedoeld met ‘toevoegen’ ten opzichte van ‘verwijderen’. Het voordeel voor milieu is dat een gegoten product nog na bewerkt wordt, bijvoorbeeld schuren of gaten boren of inkepingen gefreesd. Dit proces kost veel energie. Het productieproces van opbouwen kost relatief meer energie kost er is vervolgens geen bewerkingsstappen meer nodig. Dit kan leiden tot minder energieverbruik maar zal nog apart onderzocht moeten worden. Uit de delphi sessie bleek duidelijk dat verspilling van materiaal geen verschil maakt, bij huidige productiemethoden wordt zeer efficiënt omgesprongen met materiaal. Door middel van 3D printen worden objecten op zo’n manier ontworpen dat ze minder materiaal bevatten, lichter zijn en toch even sterk. Minder gebruik van materiaal betekent zowel voordelen voor milieu tijdens het produceren als tijdens het gebruik. In zijn totaliteit ligt het energiegebruik lager dan bij conventionele technieken. Als men puur kijkt naar productie dan ligt het energieverbruik volgens Wohlers (2013) bij powder bed infusion wel 100 keer zo hoog bij één Kg titanium en tussen de 10 en 50 keer zo hoog bij plastics. Dit is echter geen eerlijke vergelijking omdat bij hierbij puur naar het productie proces wordt gekeken terwijl bij conventionele technieken ook naar de stappen voor en na het productie proces gekeken moet worden. In dit geval ligt het energieverbruik namelijk lager. Naast de interne voordelen van de productietechniek biedt ook het on demand of make-to-order produceren voordelen. Er zijn minder voorraden nodig wat leidt tot een energiebesparing. Het kan ook voordelig voor het milieu zijn om de productie dichter bij de klant te laten plaatsvinden waardoor grondstoffen efficiënter aangevoerd worden (intercontinentaal transport) en eindproducten dichter bij de klant tot stand komen waardoor minder transport nodig is. 5.2 Nadelen van 3D printen voor milieu en maatschappij Een van de grote nadelen van het printen van plastics volgens de powder bed infusion techniek (de techniek die momenteel het meest gebruikt wordt in Nederland) is dat het poeder dat in de omgeving heeft gelegen van poeder dat aan elkaar gesmolten is, niet meer opnieuw gebruikt kan 12
worden. Dit betekent dat er afhankelijk van de vorm van het product veel ongeschikt materiaal overblijft. Dit is een groot nadeel omdat niet duidelijk is hoe dit wel her te gebruiken is. Dit geldt overigens alleen voor plastics. Bij metalen treedt dit effect niet op. Er is nog nauwelijks onderzoek gedaan naar recycling van objecten of restmaterialen. Iets wat de duurzame rol van 3D printen wel ten goede zou komen. Voor het printen zijn speciale poeders nodig. Deze worden speciaal gefabriceerd, dit is een extra stap in het productieproces. Dit kan bij een grotere markt voor dit soort materialen geïntegreerd worden in het verwerkingsproces voor ruwe erts. Ten slotte de personal printer markt, de personal printers die mensen thuis hebben staan. Belangrijk is dat de efficiëntie van de machines soms wel 10 keer minder energie efficiënt zijn dan het traditionele spuitgiet proces (Econolyst) of dan industriële printers. Verder is er ook materiaal nodig om te printen. Dit leidt weer tot extra verpakkingsmateriaal. Een ander belangrijk punt is dat een thuisprinter kan leiden tot onnodige consumptie. Dit was ook bij de 2D printer zo, toen de personal printers op de markt kwamen in de jaren 80 schoot het aantal printjes omhoog (Economist). Ten slotte is het makkelijker om besparingen door te voeren in één centrale fabriek dan in meerdere gedecentraliseerde productiefaciliteiten. Dit is ook een nadeel van 3D printen ten opzichte van conventionele productie technieken.
Hoofdstuk 6 | Hoe kijken belangrijke stakeholders in duurzaamheid, logistiek en 3D printen tegen de gevolgen van 3D printen aan? Dit hoofdstuk beschrijft een aantal visies van belangrijke spelers over de gevolgen van 3D printen voor duurzaamheid, logistiek en 3D printen. 6.1 Duurzaamheid Uit alle interviews komt naar voor dat de consensus is dat 3D printen leidt tot een besparing aan materialen omdat materiaal wordt toegevoegd in plaats van weggehaald en dat leidt tot meer duurzaamheid. Dit is echter iets wat tijdens de delphi ronde bestreden werd. Omdat hier nog geen concrete data beschikbaar is en de meningen uiteen lopen is een onderzoek hiernaar zeer aan te bevelen. Uit interviews blijkt dat 3D printen de mogelijkheid biedt tot een meer lokale en circulaire economie. Productie vindt namelijk dicht bij de consument plaats. Als producten uiteindelijk gerecycled worden kan dit ook in de buurt van de klant waardoor er een lokale goederenstroom ontstaat. Als de impact van 3D printen maar groot genoeg is, heeft dit ook een grote impact op duurzaamheid. De huidige effecten zullen dus verwaarloosbaar zijn. In één interview noemt men de belangen van conventionele industrieën, wellicht zorgt dat voor een obstakel die de ontwikkeling van 3D printen remt. Verder geeft men aan dat mensen ook steeds meer bewust kiezen voor 3D geprinte objecten die duurzaam en lokaal zijn geproduceerd. 6.2 Logistiek Uit alle interviews blijkt de consensus dat 3D printen een ideale techniek is voor enkelstuksproductie of kleinere series. Dit wordt gestaafd door de kostenanalyse die eerder in dit onderzoek gedaan is.
13
Hierdoor profiteert de techniek niet goed van schaalvoordelen. Doordat niet goed geprofiteerd wordt van schaalvoordelen door 3D printen hebben conventionele producten een groot voordeel. Ook door de relatief goedkope transportkosten wordt dit niet verbeterd geven de geïnterviewde en Wohlers (2013)aan. Door de lage transportkosten blijft centralisatie en het halen van schaalvoordelen zeer interessant. Op een termijn van 10 jaar zal 3d print zeker geen vervanging zijn van conventionele productiemethoden zijn, blijkt uit alle interviews. Wel is het een zeer nuttige aanvulling. De impact is nog gering en de vraag is hoe groot dit wordt. De wereldwijde markt voor 3D printen is nu 2,2 miljard dollar. Er wordt geschat dat dit de komende jaren met 30% per jaar zal groeien tot 6 miljard dollar in 2017 en 10,8 miljard dollar in 2021. Zet dit af tegen de wereld industrie met een markt van 22,4 biljoen dollar. Dit betekent dat het nu ongeveer 0,01% van de wereldmarkt is en in 2021 zal dit 0,048% zijn. Het is zeer de vraag of er sprake kan zijn van een efficiëntie slag in het vervoer van grondstoffen of halffabricaten of dat logistiek processen wezenlijk veranderen. 6.3 3D printen Uit de interviews komt naar voor dat totale mogelijkheden van de techniek pas tot wasdom komen bij een generatie die met de techniek is opgegroeid. De huidige ontwerpers zijn geschoold in 2D ontwerpen. De nieuwe generatie van ontwerpers, die leert in 3D te ontwerpen en hiermee opgroeit zullen ook producten ontwerpen die volledig alle voordelen van 3D printen benutten. Ook software speelt hier een belangrijke rol in. Hoe toegankelijker deze is, hoe meer mensen de techniek gebruiken, ook bijvoorbeeld 3D scanners spelen een belangrijke rol. De vele aandacht voor 3D printen creëert soms hoge verwachtingen bij het publiek. In de hype cycle van Gartner (2012) is 3D printen nu op het hoogtepunt. Hier tegenover staat dat 3D printen pas vooraan in de adoptie curve zit. Hier zit dus een discrepantie.
Hoofdstuk 7 | Wat betekent zelf/on demand printen en customization specifiek voor logistiek? 3D printen maakt on demand productie mogelijk. Dit betekent dat bedrijven zich sterk kunnen richten op make-to-order en zelfs design-to-order. Hierbij ligt het klant order ontkoppelpunt (KOOP), (het punt waar een klantorder definitief aan een product gekoppeld wordt) op of zelfs voor het punt van productie. Ketens met een upstream KOOP worden gekarakteriseerd als ketens waar flexibiliteit, personalisatie en aanpassingsvermogen een grote rol speelt. Bedrijven met een supply chain met dit karakter zien we dan ook terug bij de behandelde business cases. Uit alle interviews komt naar voren dat het zeer onwaarschijnlijk is dat er binnen een termijn van 10 jaar massaal thuis geprint wordt. Mocht dit echter wel het geval zijn dan verandert er veel in logistiek omdat de fabriek als het ware in de huiskamer staat en er dus geen transport van gereed goed meer nodig is. Er is dan echter nog wel transport van halffabricaat nodig naar de consument toe. Dit kan tot op zekere hoogte in grote stromen maar uiteindelijk zal distributie net zo fijnmazig moeten zijn, zij het met half fabricaten in plaats van gereed product. De consument zou dan wel een eigen voorraad verschillende materialen hebben om alles te maken. Dit lijkt zeer onwaarschijnlijk op grote schaal. Veel waarschijnlijker is het dat bepaalde producten worden bestelt bij webshops die een hoge kwaliteit producten leveren zoals het nu gaat bij het bestellen van bijvoorbeeld fotoboeken. Er veranderen dan specifieke processen in de supply chain,
14
behalve dat het punt van productie dicht bij de klant komt te liggen. De goederenstroom loopt nog steeds van grondstoffen via productie naar distributie naar de klant. Wat er verandert is het feit dat er geen voorraden gereed product meer nodig zijn en dat de er sprake is van een stroom grondstoffen tot vlak bij de consument. Meerdere bronnen en interviews bevestigen dat een grote reductie in voorraden hierdoor reëel is. Wat betreft de grondstoffenstroom tot vlak bij de klant komt uit interviews naar voren dat bundeling van deze grondstofstromen reëel is waardoor er veel efficiënter en duurzamer in bulk getransporteerd kan worden. Er treed dan een besparing op in transport omdat er geen eindproduct wordt vervoerd. Uit interviews komt echter ook naar voren dat grondstofvervoer naar de productiefaciliteit blijft. Daarnaast is er ook sprake van distributie naar de consument. Het lokale transport zal niet afnemen, de stromen zullen hoogstens veranderen. Een geïnterviewde geeft aan dat het toenemen van productiefaciliteiten zoals Shapeways (gekoppeld aan een webwinkel) er toe kan leiden dat er gezocht wordt naar slimmere manieren om te distribueren bijvoorbeeld door bestellingen op te halen bij de boekhandel of de supermarkt. Dan ontstaan wel dikkere goederenstromen die efficiënter en duurzamer kunnen plaatsvinden. De vraag is of het aandeel van 3D printen groot genoeg is om echt een impact te maken op mondiale goederenstromen. Zoals eerder aangegeven is 3D printen nu 0,01% van de industriële wereldmarkt en zal dit over ong. 10 jaar 0,048% zijn. Als dit wordt bekeken voor de tonnages vervoer in Nederland (CBS) dan betekent dit dat er nu 35.058 ton gerelateerd aan 3D printen wordt vervoerd en over 10 jaar zou dit 168.281 ton zijn (aangenomen dat deze verhoudingen ten opzichte van de wereldmarkt (industrie) hetzelfde zijn).
Hoofdstuk 8 | Effecten op verspilling van grondstoffen: is er een rebound effect door makkelijk en goedkoop lokaal produceren en/of wordt er meer geconsumeerd? Voor de beantwoording van deze vraag is gekozen om de markt te segmenteren net als in hoofdstuk 2.6. 8.1 Personal printen Uit alle interviews komt naar voren dat personal printen nu meer een gadget is dan dat men er daadwerkelijk gebruiksvoorwerpen meemaakt. Dit komt bijvoorbeeld doordat de kwaliteit van thuis geprinte producten niet in de buurt komt van professionele kwaliteit printen en dat dit verschil de komende periode alleen groter wordt. Door deze relatief lage kwaliteit zijn deze producten niet te gebruiken als vervangers van conventioneel gemaakte producten. Als deze geprinte producten dus niet gelijkwaardig zijn aan conventioneel geproduceerde producten is er geen sprake is van vervanging en dat er dus sprake is van verspilling. Een ander punt is dat bij 2D printen er veel meer geconsumeerd werd sinds de introductie van de personal printer. Papierverbruik is tussen 1980 en 2000 verdubbeld (the economist, preton.com) hierna is het verbruik wel weer afgenomen onder invloed van internet en email. Het kan dus mogelijk zijn dat door het voor handen zijn van een printer thuis, men makkelijker dingen maakt die in principe niet nodig zijn en er kan hierdoor dus verspilling optreden.
15
8.2 Professioneel printen (B2C) Uit interviews komt naar voren dat producten in dit segment nu vooral bestaan uit lifestyle producten. Dit zijn vervangende producten. De kwaliteit van professioneel printen laat in ieder geval toe dat dit gebruiksvoorwerp zijn en dus als vervanging dienen. Bij professioneel printen is het mogelijk om verschillende zaken tegelijk te printen zodat een printruimte helemaal wordt uit genut. Dit betekent dat de printer veel efficiënter en duurzamer printen dan de personal printer. 8.3 Professioneel printen (B2B) Voor B2B geldt hetzelfde als voor het B2C segment. Producten zijn altijd vervanging en bestaan in veel gevallen uit minder onderdelen en zijn daardoor lichter en sterker. Dit betekent dat in dit segment zeker minder sprake is van verspilling. Door middel van printen is het mogelijk om onderdelen te maken die niet op een andere manier gemaakt kunnen worden omdat het technisch niet mogelijk is of omdat de onderdelen niet meer leverbaar zijn. Dit kan er toe leiden dat er voor dat machines een langere levensduur hebben waardoor veel minder verspilling optreed.
Hoofdstuk 9 | Conclusies
De professionele markt voor 3D printen is groter dan de thuis print markt. De thuis printmarkt zal voorlopig niet leiden tot verduurzaming (in tegenstelling tot de professionele print markt) en is niet makkelijk te beïnvloeden is. Als N&M zich richten op de professionele markt voor 3D printen is het het meest effectief. In het verlengde hiervan is het nuttig om voorwaarden op te stellen voor 3D printen als duurzame aanjager voor de verduurzaming van productie en logistiek. 3D printen wordt in sommige sectoren zeer succesvol toegepast. Het is nog wel een zeer klein aandeel van de totale productie. Het is nu een markt van 2.2 miljard, dat is 0,1% is van de (industriële)wereldmarkt. Het is niet reëel dat 3Dprinten binnen een termijn van 10 jaar de huidige productietechnieken zal verdringen. Het zal een goede aanvulling zijn op de huidige technieken. Over 10 jaar zal het aandeel ongeveer 4,8% kunnen zijn. Voor veel sectoren zal 3D printen een goede toevoeging op de huidige productie methodes zijn. In bepaalde sectoren kan het zeker de huidige productiemethoden verdringen. Dit is nu al te zien in de markt voor hoorapparaten. In waardeketens die gericht zijn op: flexibiliteit, personalisatie, aanpassingsvermogen, waar het belangrijk is het klant- order- ontkoppel-punt(KOOP) zo laat mogelijk in de keten te hebben, zal 3D printen een grote rol gaan spelen. Goede voorbeelden zijn reserveonderdelen voor industrie en medische onderdelen.
16
Door het kleine marktaandeel van deze productietechniek is het zeer de vraag of er de komende 10 jaar een significante invloed zal zijn op transport en logistiek. Innovaties in service logistiek (reserve onderdelen) kunnen met behulp van 3D printen deze invloed wel aanzienlijk doen stijgen. Binnen Nederland vindt nu ongeveer 350.000 ton transport plaats gerelateerd aan 3D printen en dit kan over 10 jaar zo’n kleine 17 miljoen ton zijn. Dit is een kleine hoeveelheid van de totale vervoersstromen. Europees kan een efficiëntie slag plaatsvinden in het intercontinentale vervoer door bulkvervoer. Verder ligt het in de aard van 3d geprinte industriële producten, dat het producten van hoge waarde zijn die zo snel mogelijk geleverd moeten worden. Normaal gesproken gebeurt dit via luchttransport, maar met een lokale printer wordt deze manier van transport overbodig.
17
