Additive Industries: ‘3D-printmarkt verschuift richting toeleveranciers’

Door: Gerard ten Bulte, Vraag en Aanbod

Volgens Santema werd in 2018 ongeveer de helft van de wereldwijde omzet gemaakt met het 3D-printen van polymeren, gevolgd door 3D-metaalprinten met ongeveer 20%. Dat laatste zal volgens de sales director de komende jaren enorm groeien. De rest van de omzet wordt ingenomen door equipment en software. De meeste toepassingen van 3D-printen zitten in de volgende vijf branches: aerospace (23%), medische sector (23%), gevolgd door automotive (21%), toelevering (18%) en high tech (15%).

De sales director verwacht dat over een jaar of vijf jaar de supply chain aanzienlijk verandert richting toelevering. Dat gaat volgens hem groeien naar een aandeel van 33%. Dat komt onder andere doordat OEM’ers ook hun 3D-printbehoefte gaan neerleggen bij de toeleveranciers.

Achterstand in de Benelux

"Dat is de markt. Dan het aantal printers. Ik heb een overzicht gemaakt vanaf 2000 tot en met 2017. In 2017 stonden er wereldwijd zo’n 8.000 3D-metaalprinters. Uit de eerste schattingen zouden er wereldwijd in 2018 ongeveer 10.500 3D-metaalprinters staan.

"Noord-Amerika, Azië-Pacific en Europa zijn de drie groeimarkten. De markt in Europa is een kleiner dan die in Noord-Amerika en Azië. Als ik inzoom op de Benelux-markt, dan loopt de Benelux weer ver achter op andere Europese landen. Italië, Frankrijk, Duitsland en het Verenigd Koninkrijk lopen voorop in de adoptie van 3D printen."

Grotere rol voor Nederland

Santema maakt zich zorgen over de implementatie van 3D-print in Nederland. "Ik denk toch dat wij als Nederland, sterk in de toelevering, daar een grotere rol in kunnen spelen." Dat dat nu niet zo is, heeft volgens Santema te maken met dat Nederland in de aerospace markt geen leidende rol speelt. Daarnaast vinden de grootste ontwikkelingen van 3D-print plaats bij de automotive producenten als Audi, BMW, Mercedes, VW etcetera… Ook daarin is Nederland geen directe partij, behalve dan de assemblage van de Mini bij VDL-Nedcar.

"De eerste stap die bedrijven moeten maken is de betrokkenheid van de gehele organisatie in 3D-print te verbeteren. Als eerste doe je dat door daar topdown iemand voor vrij te maken. De volgende stap moet in het domein van engineering gemaakt worden. Als je de producten die je nu maakt, niet redesigned, dus niet gaat kijken hoe je het product beter, lichter en klantspecifieker kan maken, dan heeft het geen zin om aan 3D-print te doen omdat je dan niet de oneindige voordelen van 3D-printen gebruikt. Kijk, veel van bestaande producten worden gemaakt op de CNC-verspaningsmachine, dus waarom zou je dan hetzelfde product met dezelfde eigenschappen via 3D-print willen maken?

Er moet een redesign komen

"Er moet een redesign komen van de producten van de engineeringafdeling. Dus niet alleen een redesign van de organisatie maar vooral ook van het product. Zoals eerder gezegd, zullen OEM’ers op een gegeven moment werk willen uitbesteden. Op dat moment moet je daar als bedrijf voor klaar zijn."

Applicaties

Santema stelde ook de vraag aan de orde hoe je als bedrijf je markt kunt vergroten. "Ik vind dat als je nieuwe markten wilt aanboren, je moet kijken naar de applicaties die je nu maakt en waar je die nog meer kunt verkopen dan aan de huidige klanten. Santema noemt als voorbeeld manifolds, een soort van spruitstuk, die in de automotive worden toegepast, maar ook in andere machines gebruikt kunnen worden."

Twee verbeterpunten

"Wat is additive manufacturing vergeleken met een aantal jaren geleden? Het smelten van metaal met een laser is op zich niet nieuw. Het maken van prototypes, dat kunnen we inmiddels wel. Maar hoe maken we industriële producten door het te 3D-printen? Daarin staan we nog in de kinderschoenen. De vraag is onder andere: hoe schalen we die productie op? De moraal is nu, dat als we capaciteit willen uitbreiden we er gewoon een machine naast zetten. Ik geloof daar persoonlijk niet in."

Santema stelt dat het met additive manufacturing pas goed op gang komt als de volgende twee heikele punten veranderen. "Allereerst de complexiteit van de machines. Om deze te kunnen bedienen moet je relatief hoog opgeleid zijn. Daar zullen nog verschillende stappen moeten worden gemaakt. Als je dat doet, dan ben je ook in staat de kosten van additieve productie omlaag te brengen. Want de kosten per onderdeel (cost of ownership per part) is essentieel om verdere stappen te maken. Als eerste zul je het 3D-printproductieproces minder complex moeten maken.

"De tweede stap die gemaakt moet worden, is meer volume creëren door met name nieuwe producten te ontwikkelen. Dan ontstaat er meer vraag waarbij wij als sector de verantwoordelijkheid hebben onze systemen te versnellen en te zorgen dat de producten sneller uit de machine komen. Als we die twee punten weten op te lossen dan zijn we in staat 3D-print financieel aantrekkelijker te maken."

Typische producten

"Dan ook kun je met additive manufacturing maken wat de markt wenst. Want met 3D-print heb je geen overtollig materiaal, je kunt functies integreren, de ‘time to market’ is korter, je hoeft geen mallen te maken, je maakt het product direct vanuit de tekenkamer en je kunt het product printen waar je het nodig hebt. Kortom 3D-printen levert ontwerpvrijheid op, je hebt je product sneller op de markt, minder kosten, geen afval en de producten kunnen persoonsgebonden gemaakt worden."

Hij noemt een aantal typische voorbeelden van 3D-geprinte producten. Zoals een product, dat door een redesign uit een stuk kan worden 3D-geprint met minder materiaal, dus lichter, en uit één stuk zodat er geen assemblage meer nodig is. Voor Santema is een manifold het ideale voorbeeld om te laten zien wat je kunt bereiken met 3D-printen. "Een manifold is een moeilijk te fabriceren product. Dat komt omdat je uit verschillende richtingen holtes moet zien te maken. Dat betekent vaak ook dat je op die manier geen optimale stromingen krijgt waardoor er veel energieverlies optreedt. Een manifold wordt nu voornamelijk nog gefreesd etc. uit vol materiaal. Maar’, stelt Santema, ‘een manifold kun je veel beter 3D-metaalprinten. Je krijgt dan betere stromingen en wijzigingen in het ontwerp kunnen sneller worden doorgevoerd."

Warmtewisselaar: 8 kilo lichter

Een ander voorbeeld dat de sales director noemt is een warmtewisselaar. In de oude situatie, conventioneel geproduceerd, weegt deze 10 kg. Een warmtewisselaar met dezelfde functionaliteit, maar 3D-geprint weegt nog geen 2 kg. Daarnaast bestaat het oude ontwerp uit vele onderdelen, terwijl het nieuwe ontwerp uit een stuk is gemaakt zodat je extra tijdwinst behaalt omdat je de warmtewisselaar niet hoeft te assembleren.

Productiviteit vergroten

"Wij als Additive Industries maken industriële 3D-metaal printers die modulair zijn opgebouwd. Vanuit een basissysteem dat gangbaar is in de markt kan het systeem met modules worden uitgebreid. Naar gelang de behoefte van de klant, kan deze zijn 3D-metaalprinter met verschillende modules uitbreiden. Eén van de duurste componenten van het systeem is de laser, dus je moet zorgen dat de laser altijd aan het werk is. Wat wij daar op hebben gevonden is dat als de laser klaar is, deze direct doorschuift naar een volgende kamer voor het printen van een volgend product. Daarmee staat de laser zo min mogelijk stil."

Verderop in zijn betoog geeft Santema aan dat zijn bedrijf al flinke stappen heeft gemaakt in de productiviteitsverbetering van 3D-printen. Productiviteit is essentieel om een doorbraak te creëren in additive manufacturing. "Zo hebben we het voor elkaar gekregen de kostprijs van een 3D-geprint product omlaag te krijgen. Dat doen we via Overall Equipment Effectiveness waarmee we de effectiviteit van onze machines kunnen verbeteren. Via dit programma kunnen we zien hoeveel tijd de 3D-printers stonden ingepland, hoeveel tijd de printer stil stond door storing of vanwege onderhoud en wat de effectieve machinetijd is. Deze en andere punten meten we continu en bespreken we met de klant. Zo kunnen wij de kostprijs van producten met circa 53% verlagen. Onze target is deze verder te verlagen naar 79% van de kostprijs. Daarmee concurreren we niet met andere leveranciers van 3D-printers, maar met de gietbedrijven", zegt Santema, met een knipoog naar de gespreksleider Philippe Reinders Folmer, directeur Renishaw Benelux, ook een producent van 3D-printers.