3D-printen stimuleert groei in on-demand productie

Ondanks de pandemie, de inflatie, het tekort aan arbeidskrachten en chips – en al het andere dat de mondiale toeleveringsketens belemmert – is het optimisme over één productieoplossing zo sterk dat het in 2021 drie bedrijven naar de beurs bracht: Fathom, Shapeways en Xometry. Een vierde, Fast Radius, zal in februari op Wall Street debuteren. 

Dit nieuwe soort on-demand digitale productiebedrijf investeert sterk in software en digitaal gestuurde productietechnologieën, zoals industrieel 3D-printen. Ze beloven niet alleen een snellere en efficiëntere productie van onderdelen ter plaatse, maar ook digitale oplossingen die kostenbesparende productinnovaties mogelijk maken en de time-to-market voor vrijwel elk type product versnellen.

“Er is een groeiend bewustzijn over hoe de infrastructuur om dingen te ontwerpen, maken en verplaatsen vandaag de dag niet voldoet aan de behoeften van deze tijd – het is rigide, verspillend, verouderd en ook niet duurzaam”, zegt Lou Rassey, mede-oprichter en CEO van Fast Radius met hoofdkantoor in Chicago.

De nieuwste microfabriek van het bedrijf op Goose Island in Chicago beschikt over industriële 3D-printers van Carbon en HP naast digitaal geïntegreerde CNC-machines, als onderdeel van het Cloud Manufacturing Platform van Fast Radius. De microfabriek zal onderdelen produceren voor bedrijven in verschillende sectoren, waaronder elektrische voertuigen, medische en gezondheidszorgapparatuur en consumptiegoederen. Het World Economic Forum noemde Fast Radius een van de negen beste fabrieken ter wereld die ‘technologieën van de Vierde Industriële Revolutie’ of Industrie 4.0 implementeren.

Digitaal geïntegreerde productie

Bedrijven in deze sector worden vaak op één hoop gegooid onder de paraplu van on-demand digitale productie, terwijl ze in feite een scala aan benaderingen bieden op het gebied van 3D-printen, Industrie 4.0 en het moderniseren van de toeleveringsketen van de productie.

Aan de ene kant van het spectrum bieden bedrijven als Shapeways en Sculpteo (eigendom van chemiegigant BASF) een eenvoudig online platform voor uploaden en afdrukken. Dit on-demand 3D-printmodel richt zich op gebruiksgemak; iedereen kan digitale onderdeelbestanden uploaden, klikken om materialen te kiezen en binnen uren of dagen onderdelen en prototypes ontvangen. Deze moderne, consumentachtige ervaring heeft tot doel productie naar de massa te brengen door 3D-prints van alles mogelijk te maken, van productprototypes tot architecturale modellen.

Andere bedrijven, zoals Materialise, dat in 2014 naar de beurs ging, hebben een brede klantenbasis voor hun softwareoplossingen waarmee bedrijven hun eigen digitale bestanden intern in 3D kunnen printen en hun eigen vloot van 3D-printers kunnen beheren. De software wordt ook gebruikt door andere on-demand 3D-printdiensten om klantbestellingen te volgen en af ​​te drukken. De on-demand productie van Materialise in een van de grootste 3D-printfaciliteiten van Europa omvat zes 3D-printtechnologieën.

Fathom begon als een kleine tot middelgrote contractfabrikant die al vroeg nieuwe methoden omarmde, waaronder 3D-printen. Ze bieden nog steeds traditionele productie aan, maar deze is geïntegreerd in een end-to-end digitaal productieproces.

“Het grote verschil voor ons en ons platform is dat we tientallen jaren ervaring hebben en diepgewortelde klantrelaties”, zegt Ryan Martin, CEO van Fathom. “Wij richten ons erop grote zakelijke klanten een unieke oplossing te bieden voor hun productie-uitdagingen.”

Fast Radius is een combinatie van softwaregestuurde services, technische expertise en fabrieksvloeren met ultramoderne hardware. Ze zijn een van de weinige on-demandfabrikanten die al hun eigen productiefaciliteiten bezitten en exploiteren, waardoor ze hun softwareoplossingen kunnen integreren en de productie kunnen automatiseren.

De software van het bedrijf kan verbeteringen aan een digitaal bestand voorstellen, klanten door hun materiaal- en technologieopties leiden en transparantie bieden in het productieproces. Maar on-demand productie is slechts één Fast Radius-oplossing, zegt Rassey. “We bieden op maat gemaakte microfabrieken die speciaal zijn gebouwd voor unieke klantbehoeften, dichtbij de plek waar de klant onderdelen nodig heeft, zodat ze flexibele toeleveringsketens kunnen bouwen.” Klanten zoals Satair (een dochteronderneming van Airbus) gebruiken het Fast Radius Virtual Warehouse om hun onderdelen digitaal op te slaan, zodat ze binnen een mum van tijd kunnen worden geproduceerd, waardoor fysieke magazijnruimte wordt vrijgemaakt en overvoorraden worden geëlimineerd. 

Het groeiende aantal on-demand digitale fabrikanten heeft het voor veel bedrijven tot een uitdaging gemaakt om er één te selecteren. Xometry en een andere start-up, Craftcloud, bieden online portals aan die marktplaatsen zijn van deze fabrikanten. Klanten uploaden hun digitale bestand en productiepartners over de hele wereld bieden op het project. 

“Klanten zijn vaak op zoek naar de snelste oplossing of de meest economische oplossing voor hun 3D-printproject”, zegt Mathias Plica, CEO van Craftcloud. “We matchen ze met lokale partners die over de expertise beschikken om de materialen en kwaliteit te leveren die ze nodig hebben.”

Ongeacht het bedrijfsmodel, wat al deze bedrijven gemeen hebben is de toepassing van slimme productietechnologie om een ​​sterk geautomatiseerd productieproces mogelijk te maken, van concept tot uitvoering. Het gaat hierbij om cloud computing, AI, IoT, machinaal leren, big data, digitale simulatie en natuurlijk 3D-printen (ook wel additive manufacturing genoemd).

Evangelisten van Additive Manufacturing 

Hoewel Fathom, gevestigd in Heartland, Wisconsin, beschikt over 90 industriële 3D-printers voor plastic en metalen onderdelen, en bijna 450,000 vierkante meter aan productiecapaciteit verspreid over 12 Amerikaanse faciliteiten, is het personeel misschien wel het krachtigste aanbod.

“Bedrijven komen bij ons om te begrijpen hoe ze additieve productie kunnen gebruiken”, zegt Martin. “In sommige gevallen hebben we bedrijven kennis laten maken met additieve productie, wat voor ons een enorm groeigebied is. Een van onze klanten uit de automobielsector heeft vorige week contact met ons opgenomen over onze technische expertise om erachter te komen hoe ze er meer toepassingen voor kunnen ontwikkelen dan alleen prototyping.” 

De boodschap van on-demand digitale fabrikanten is dat klanten niet veel hoeven te weten over 3D-printen om te profiteren van de flexibiliteit, snelheid en kostenbesparingen die het kan bieden. Ze hoeven ook niet te investeren in 3D-printers met een prijskaartje van zes cijfers of ervaren ingenieurs in te huren om onderdelen, prototypes en gereedschappen te krijgen die lichter, sterker en goedkoper zijn dan die gemaakt met traditionele productiemethoden.

Grote ondernemingen kunnen kiezen voor on-demand 3D-printen omdat dit een breder scala aan materialen en technologieën biedt dan praktisch zou zijn ter plaatse. Fathom telt onder zijn klanten Tesla, 3M, Google en Amazon. Shapeways zegt samen te werken met Target en prothesefabrikant Fillauer, en Xometry heeft ingenieurs van Bosch, NASA en BMW onder zijn klanten.

Fast Radius biedt een service die het Additive Launch noemt om klanten te helpen gebruik te maken van de nieuwste 3D-printtechnologieën en ontwerptools om de productontwikkeling te versnellen.

"We hebben samengewerkt met bedrijven als Rawlings, Steelcase en Aptiv om nieuwe producten op de markt te brengen die alleen mogelijk zijn met additieve productie", zegt Rassey. De nieuwe REV1X Rawlings-honkbalhandschoen heeft een interne 3D-geprinte vulling in de duim en pink die het gewicht van de handschoen aanzienlijk vermindert zonder in te boeten aan bescherming of duurzaamheid, aldus Rawlings.

Volvo wendde zich onlangs tot Materialise om de productie van lichtere productiegereedschappen en armaturen voor zijn fabrieken te stroomlijnen. Bij Bell Helicopter Textron wendden ingenieurs zich tot de on-demand productieafdeling van 3D-printermaker Stratasys, Stratasys Direct genaamd, om vluchtgecertificeerde componenten in 3D te printen die het gewicht met 13% en de productietijd met 75% verminderen, zegt het bedrijf.

Naast de expertise op het gebied van 3D-printen, is een andere drijvende kracht achter de groei van deze on-demand-fabrikanten de vooruitgang op het gebied van additive manufacturing-software en de 3D-printers zelf. Deze en andere slimme productietechnologieën zijn tegenwoordig volwassener, betrouwbaarder en betaalbaarder, zegt Rassey. Dit maakt het voor bedrijven als Fast Radius en anderen mogelijk om winstgevende bedrijfsmodellen rond deze tools op te zetten. 

“Nu Industrie 4.0 een vlucht neemt, staan ​​we aan de vooravond van aanzienlijke groeimogelijkheden”, zegt Martin. “De levenscycli van producten zijn zoveel korter dan vijf jaar geleden, en bedrijven hebben een on-demand geavanceerde productiepartner nodig die snel kan handelen en aan al hun eisen kan voldoen zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit.”

Als het groeiende aantal dienstverleners enig bewijs is, lijken steeds meer bedrijven zich bewust te worden van het idee van flexibele digitale productieplatforms en de voordelen van het overzetten van hun productie van traditionele naar digitale productie via een vertrouwde on-demand dienstverlener.