5 manieren waarop 3D-printen de consumentengoederenindustrie kan helpen (update 2021)

Bovendien voorbeelden van de technologie in actie.
Wist je dat 76 procent van de bedrijven in consumentengoederen maken al gebruik van 3D-printen?

Consumentengoederenbedrijven wagen de sprong in 3D-printen om meer klantgerichte diensten en producten op een kosteneffectieve manier te bieden.

Nu 3D-printen steeds meer wordt toegepast door consumentenmerken, duiken we in de voordelen van de technologie en onderzoeken we hoe zes segmenten van consumptiegoederen 3D-printen tegenwoordig gebruiken.

5 Voordelen van 3D-printen voor bedrijven in consumentengoederen 

1. Versnelde ontwikkelingscycli 

3D-printen maakt het mogelijk om veel sneller prototypes te maken dan met traditionele fabricagetechnieken, zoals CNC.

In een voorbeeld heeft 3D-printen een consumentenverpakkingsbedrijf, Toly, geholpen om de ontwikkelingstijd te verkorten van maanden naar dagen. Met CNC, dat het bedrijf gebruikte voor prototypes vóór het 3D-printen, kon de tijd van een ontwerp tot een prototype tot 3 weken duren. Stel je dan voor hoeveel tijd het zou kosten als het bedrijf drie of meer iteraties zou willen maken.

3D-printen versnelt het proces van het evalueren van ontwerpconcepten en het aanbrengen van wijzigingen, waardoor Toly 's nachts prototypes kan produceren en de volgende dag kan testen.

Een technologie die consumentenmerken gebruiken, als onderdeel van de ontwerpvalidatiefase, is 3D-printen met meerdere materialen. Met deze technologie kunnen ze prototypes maken met verschillende texturen en kleuren, waarmee ze de look en feel van het eindproduct nabootsen.

2. Grotere ontwerpflexibiliteit

3D-printen stelt bedrijven in staat maximale ontwerpvrijheid te bereiken bij het maken van complexe geometrieën, die onmogelijk te vervaardigen zijn met conventionele processen.

Het vermogen om complexe functies te produceren heeft al geleid tot innovatieve producten, zoals tussenzolen voor schoenen met ingebouwde roosterstructuren of fietsonderdelen, geoptimaliseerd voor sterkte en duurzaamheid.

3. Maatwerk

Van gepersonaliseerde hoofdtelefoons tot op maat gemaakte schoenen, maatwerk is een term die op ieders lippen ligt.

Ondanks de hype blijft maatwerk echter een van de grote voordelen van 3D-printen voor consumentengoederen.

3D-printen creëert nieuwe aanpasbare mogelijkheden omdat er geen dure gereedschapswijzigingen nodig zijn op basis van individuele specificaties.

Bij 3D-printen worden de ontwerpgegevens zonder gereedschap naar een 3D-printer overgebracht, dus het enige hulpmiddel dat een fabrikant gebruikt, is de machine zelf.

Dit betekent ook dat de complexiteit die gepaard gaat met maatwerk geen extra kosten met zich meebrengt. Een 3D-printer kost niet meer tijd, energie of materiaal om een ​​complexe vorm te vervaardigen dan een eenvoudige, en nul gereedschap betekent dat het printen van een verscheidenheid aan ontwerpen geen extra productiekosten vereist.

4. Gereedschapsfabricage

Ook de productie van gereedschappen en spuitgietmatrijzen kan baat hebben bij 3D-printen. Negenendertig procent van de bedrijven in consumentenproducten, ondervraagd door EY, ziet de waarde in van het verbeteren van traditionele productie met 3D-geprinte tools.

Unilever gebruikt bijvoorbeeld 3D-printen voor spuitgietgereedschappen en produceert prototype-onderdelen in het uiteindelijke materiaal voor functionele en consumententests. Door de technologie voor matrijzen te gebruiken, kan het bedrijf de doorlooptijd van prototypes met 40 procent verkorten.

In een ander voorbeeld gebruikt de Estée Lauder Companies (ELC) de nieuwste 3D-printtechnologie om de productie te moderniseren in de Whitman-productiefaciliteit in het VK, waar veel van haar prestigieuze huidverzorgingsmerken en Jo Malone London-geuren worden geproduceerd.

Bij de productie van de geurflessen van 30 ml van Jo Malone London bijvoorbeeld, worden nieuwe 3D-geprinte mallen gebruikt als kwaliteitsborgingsinstrument voor het uitlijnen van etiketten op de flessen, wat tijd en kosten bespaart.

Dankzij het gebruik van de technologie kan het bedrijf ook nieuwe machineonderdelen ontwerpen en testen in uren in plaats van weken of maanden, en voor slechts een paar dollar per onderdeel, in plaats van duizenden dollars.

5. Duurzaamheid

Het 3D-printproces werkt additief en voegt materiaallagen toe om een ​​onderdeel te produceren – in tegenstelling tot traditionele, subtractieve productie. Dankzij dit proces kan 3D-printen materiaalverspilling aanzienlijk verminderen, waardoor het productieproces duurzamer wordt.

>>Lees meer over duurzaamheid in 3D-printen

Nike heeft de mogelijkheden van afvalvermindering aangetoond:door 3D-printen in zijn FlyKnit-schoenen te gebruiken, kon het bedrijf tot 60 procent minder afval produceren in vergelijking met traditionele knip-en-naaimethoden.

Hoe segmenten van consumentengoederen 3D-printen gebruiken in 2020

Schoeisel

De mogelijkheden voor 3D-printen in de schoenenindustrie zijn enorm:het segment zou binnen het volgende decennium het grootste segment van 3D-geprinte consumentenproducten kunnen worden.

Grote schoenenmerken verkennen al de reikwijdte van 3D-printen voor schoenen, gedreven door de wens om nieuwe ervaringen voor hun klanten te creëren.

De realiteit van het huidige consumentenlandschap is dat consumenten gepersonaliseerde ervaringen willen.

Als reactie hierop laten veel schoenenbedrijven klanten schoenen bestellen met een beperkte hoeveelheid maatwerk, bijvoorbeeld door een beperkte selectie van kleuren aan te bieden.

Aan de andere kant stelt 3D-printen bedrijven in staat om een ​​nieuw niveau van maatwerk te ontgrendelen, dankzij de mogelijkheid om schoenen te creëren die specifiek zijn afgestemd op de drager.

Een voorbeeld van deze aanpak in de praktijk zijn de op maat gemaakte 3D-geprinte inlegzooltjes van Dr. Scholl.

Door de samenwerking met het technologiebedrijf Wiivv, biedt Dr. Scholl's een app op maat, die een nauwkeurige scan van de voeten van een klant maakt. Om ervoor te zorgen dat de scan succesvol is, moeten klanten een paar foto's van hun voeten vanuit verschillende hoeken maken.

De scantechnologie in de app maakt vervolgens aangepaste inlegzolen, gebaseerd op 400 kaartpunten van elke voet. Door dit proces, dat minder dan 5 minuten duurt, kunnen inserts worden ontworpen om voor elke klant een op maat gemaakte pasvorm te garanderen.

Nadat het 3D-ontwerp is gegenereerd, worden gepersonaliseerde inlegzolen 3D-geprint en binnen 14 dagen bij de klant afgeleverd voor $ 99. Daarnaast kunnen consumenten de app gebruiken om verschillende ontwerpen toe te voegen die passen bij hun persoonlijke voorkeuren, aan de 3D-geprinte binnenzool.

Naast gepersonaliseerde inlegzolen, onderzoeken bedrijven als Adidas, Nike en New Balance de manieren waarop 3D-printen de productie van tussenzool en bovenwerk ten goede kan komen.

Ondanks de vooruitgang vormen de inkomsten uit 3D-printen voor schoenen minder dan 1 procent van de inkomsten op de wereldwijde schoenenmarkt.

Het betekent dat het gebruik van 3D-printen in schoenen beperkt blijft, vooral omdat de technologie momenteel niet de schaalbaarheid heeft om tegemoet te komen aan de intensieve en hoge productiviteitsbehoeften van de schoenenindustrie.

Dat gezegd hebbende, zullen trends in digitale productie en de vraag naar gepersonaliseerde ervaringen schoenenmerken ertoe blijven aanzetten om 3D-printmogelijkheden verder te verkennen en manieren te vinden om de technologie op grote schaal toe te passen.

Sieraden en accessoires

Volgens SmarTech Analysis zal de waarde van edelmetalen voor AM in 2028 naar verwachting wereldwijd $ 1,8 miljard bedragen. Met dit in gedachten zijn sieraden, accessoires en decoratieve objecten misschien wel enkele van de meest succesvolle toepassingen van 3D-printen binnen de consumptiegoederenindustrie.

Binnen deze segmenten kan 3D-printen worden gebruikt voor zowel directe als indirecte productietoepassingen. Indirecte fabricage omvat het gebruik van 3D-printen om een ​​wasmal te maken, die vervolgens wordt gebruikt bij het gieten van was. Dit proces bespaart tijd, energie en hoge kosten die gepaard gaan met het met de hand uitsnijden van modellen.

Zo kon het Canadese sieradenbedrijf Vowsmith, gespecialiseerd in op maat gemaakte ringen, zijn productie- en levertijden met 50% verkorten door 3D-printers te integreren voor de productie van wasmallen. In een enkele print kan het bedrijf tussen de 35 en 40 gepersonaliseerde ringpatronen produceren, klaar om te gieten.

Direct 3D-printen met edelmetalen is ook mogelijk, al blijft het aantal 3D-printsystemen dat edele metalen kan verwerken beperkt.

Het Oostenrijkse sieradenbedrijf BOLTENSTERN heeft direct 3D-printen gebruikt om sieraden te produceren, zoals armbanden, oorbellen, kettingen en manchetknopen.

In samenwerking met COOKSONGOLD, een leverancier van edelmetaalpoeders, gebruikte BOLTENSTERN AM-technologie op basis van metaalpoeder om zijn 'Embrace'-sieradencollectie te creëren. Volgens de sieradenmaker is dit de eerste commerciële collectie op de markt die direct 3D-geprint is in goud en platina.

Bril

3D-printen geeft brillenontwerpers meer vrijheid bij het creëren van nieuwe looks. Ontwerpers kunnen experimenteren met nieuwe vormen en texturen die met traditionele technieken moeilijk en in veel gevallen economisch onhaalbaar zouden zijn.

Tegelijkertijd stelt de technologie brillenmerken in staat om hun klanten meer opties te bieden als het gaat om het ontwerp van het brilmontuur. Opties kunnen verschillende vormen, kleuren en texturen omvatten.

Hoet Design Studio, een Belgische high-end brillenfabrikant, is een bedrijf dat met behulp van 3D-printen een brillencollectie heeft ontwikkeld.

De Hoet Couture-collectie omvat vijf modellen die zijn geproduceerd met behulp van lasersmelttechnologie. Een voorste gedeelte van het glazen frame is gemaakt van titanium, met een mesh-achtige geometrische structuur die niet kan worden gemaakt met een andere techniek dan 3D-printen.

Hoewel veel bedrijven baanbrekend werk verrichten op het gebied van 3D-printen van brillen, is de technologie nog niet klaar voor massaproductie en wordt ze meestal gebruikt om kleine batches producten te vervaardigen. Maar zelfs met kleine batches kunnen brillenmerken zich onderscheiden en nieuwe, grotendeels onbenutte wegen verkennen, zoals op maat gemaakte 3D-geprinte brilmonturen.

Fietsproductie

3D-printen biedt een reeks unieke voordelen voor de productie van fietsen. Daarom integreren een handvol gespecialiseerde fietsfabrikanten al 3D-geprinte componenten in hun producten.

Terwijl sommige bedrijven 3D-printen gebruiken om de kosten van traditioneel dure koolstofvezel- en titaniumfietsen te verlagen, experimenteren andere met nieuwe vormen om de fietsprestaties te verbeteren.

Het Britse fietsfabrikant Empire Cycles werkte bijvoorbeeld samen met de fabrikant van 3D-printers, Renishaw, om een ​​topologisch geoptimaliseerd titanium fietsframe te creëren. Renishaw ontwikkelde een nieuw frameontwerp dat 33 procent lichter was dan het origineel.

Het hebben van een lichtgewicht fiets biedt een aantal voordelen voor een fietser. Ten eerste stelt het fietsers in staat hogere snelheden te bereiken en gemakkelijker bergop te rijden. Ten tweede reageert een lichtere fiets beter op de bewegingen van een rijder⁠, wat belangrijke voordelen biedt voor competitieve fietsers.

En hoewel we nog ver verwijderd zijn van het zien van 3D-printen voor massaproductie binnen de fietsindustrie, is het duidelijk dat meer merken uiteindelijk op de kar van 3D-printen zullen springen, om waarde toe te voegen aan hun bedrijfsresultaten, evenals een klantervaring.

Schoonheid en cosmetica

3D-printen vindt ook zijn weg naar de beauty-industrie. Het Franse modebedrijf Chanel is een bedrijf dat het potentieel van 3D-printen aantoont, met de lancering van 's werelds eerste 3D-geprinte mascaraborstel in 2018. 

Het mascaraborsteltje Révolution Volume is gemaakt met SLS, een technologie die een laserstraal gebruikt om lagen polyamidepoeder samen te smelten.

Met 3D-printen is het ontwerp van het borsteltje geoptimaliseerd – de ruwe, korrelige textuur verbetert bijvoorbeeld de hechting van de mascara aan de wimpers.

Hoewel 3D-printen misschien nieuw is voor de cosmetica-industrie, laten pioniers zoals Chanel zien hoe de technologie de manier waarop cosmetische producten worden vervaardigd kan veranderen.

Consumentenelektronica

Terwijl 3D-geprinte elektronica nog in de kinderschoenen staat, zijn op maat gemaakte elektronische behuizingen, USB-stickbehuizingen en toetsenborden al een realiteit. 3D-printen kan worden gebruikt om elektronische behuizingen te maken met een persoonlijk tintje, met complexe vormen en verschillende beschikbare kleuren, afbeeldingen en formaten.

Het Nederlandse bedrijf Moogue heeft al succes gezien op dit gebied. Moogue biedt een online configurator waarmee klanten 3D-geprinte telefoonhoesjes kunnen aanpassen door te kiezen uit een breed scala aan kleuren, afbeeldingen en patronen.

3D-printuitdagingen voor de consumentengoederenindustrie

Terwijl fabrikanten van consumptiegoederen steeds meer de voordelen van 3D-printen erkennen, zijn er nog steeds uitdagingen bij het implementeren van de technologie.

Toegegeven, de acceptatiegraad van 3D-printen binnen de consumptiegoederenindustrie is nog steeds relatief laag, vooral in vergelijking met baanbrekende industrieën, zoals de ruimtevaart en de medische sector.

Voor de meeste bedrijven in consumentengoederen is het implementeren van een productielijn voor 3D-printen economisch niet haalbaar, althans voorlopig niet. Ten eerste kunnen de productievolumes in 3D-printen momenteel niet concurreren met de volumes die worden behaald met conventionele productie.

Met technologieën zoals Carbon's Digital Light Synthesis, metal binder jetting en HP's Multi Jet Fusion, die allemaal de grenzen van productiesnelheden en -volumes verleggen, is een commercieel schaalbaar productiesysteem misschien wel mogelijk.

Een concurrentievoordeel opbouwen met 3D-printen 

Naarmate 3D-printen schaalbaarder wordt, zullen dit decennium meer bedrijven in consumentengoederen met 3D-printen gaan experimenteren. Dit zal helpen om de toepassingen en producten te identificeren die het meest kunnen profiteren van de technologie, waardoor bedrijven deze in hun productieworkflows kunnen introduceren.

De succesvolle invoering van 3D-printen in de productie vereist echter ook dat bedrijven in consumentengoederen oplossingen, zoals MES-software, integreren die de workflow van begin tot eind helpen beheren.

Digitale processen, zoals 3D-printen, hebben de digitale tools nodig waarmee u meer bestellingen kunt verwerken en inzicht kunt geven in de activiteiten, zelfs als deze over meerdere locaties zijn verspreid.

Al met al zal 3D-printen een van de belangrijkste technologieën zijn die vorm geven aan nieuwe trends in de sector consumptiegoederen, van baanbrekende ontwerpen tot massaal maatwerk. Dit is het moment voor bedrijven om in te grijpen als ze voorop willen lopen in deze trends en hun concurrentievoordeel willen opbouwen.