De toekomst van 3D-printen:12 belangrijke inzichten van AMFG's AM Landscape Digital Conference 2020 (deel 2)

In april bracht AMFG 3D-printprofessionals en experts samen in onze eerste  Additive Manufacturing Landscape Digital Conference 2020, waar we perspectieven en inzichten deelden in de huidige stand van zaken in de branche.

Dit is deel 2 van het artikel waarin de belangrijkste lessen van de AM Landscape-conferentie worden onderzocht. Deel 1 lees je hier.

7. De combinatie van AM en digitalisering zal industrieën aanmoedigen om hun benadering van toeleveringsketens te heroverwegen. 

'Traditionele toeleveringsketens hebben gefaald, en het heeft de pandemie veel moeilijker gemaakt', zei Lee-Bath Nelson, medeoprichter en VP Business bij LEO Lane in haar presentatie.

Eén ding dat bedrijven kunnen doen om zich aan te passen aan de gevolgen van de pandemie, is door hun toeleveringsketens zo veel mogelijk te digitaliseren.

Een traditionele toeleveringsketen heeft geavanceerde distributieketens, waarbij goederen van de ene plaats naar de andere worden gestuurd, vaak over de grenzen heen, en vervolgens op de eindlocatie worden afgeleverd.

Nu de grenzen gesloten zijn en traditionele transportmiddelen beperkt zijn als gevolg van de COVID-19-uitbraak, heeft dit problemen veroorzaakt met de traditionele levering van kritieke goederen.

Nelson stelt dat het digitaliseren van toeleveringsketens kan helpen om dergelijke problemen aan te pakken door lokale, flexibelere productie mogelijk te maken met 3D-printen en digitale inventaris.

De stap naar digitalisering van de supply chain is echter niet zonder uitdagingen. Een item in een digitale inventaris is van nature nog niet geproduceerd, wat betekent dat u de herhaalbaarheid van de productie moet kunnen garanderen, zelfs als het onderdeel op verschillende locaties of op verschillende tijdstippen wordt geproduceerd.

Een andere uitdaging die Nelson aanhaalde, is IP-bescherming. Met digitale inventarisatie kan het potentiële risico van IE-inbreukrisico groter zijn.

‘Als iemand een [fysiek deel] van je steelt, ben je de waarde van dat ene item kwijt. Het is niet goed, maar het is heel specifiek en er zit een limiet aan', legt Nelson uit, 'maar als iemand een item uit je digitale inventaris steelt, dat niet beveiligd is, hebben ze in feite een blauwdruk om dit onderdeel te produceren.'

Een manier om dit risico te verkleinen is door het gebruik van IP-beveiligingssoftware. Tegenwoordig bestaat er gespecialiseerde software waarmee fabrikanten hun digitale bestanden kunnen beveiligen en zelfs kunnen specificeren hoe vaak deze bestanden toegankelijk zijn en wie er toegang toe heeft.

Op deze manier speelt beveiligingssoftware een belangrijke rol bij het mogelijk maken van de digitalisering van supply chains met behulp van 3D-printen.

8. Inzichten in de acceptatiegraad van industrieel 3D-printen

Ultimaker is misschien wel een van de meest erkende desktop 3D-printermerken ter wereld.

Tijdens de conferentie kwam Paul Heiden, SVP Product Management bij Ultimaker, bij ons om de stand van zaken van Fused Filament Fabrication (FFF) 3D-printen te bespreken en zijn inzichten te delen in de acceptatiegraad van 3D-printen.

FFF blijft een van de meest populaire 3D-printtechnologieën voor kunststoffen en wordt steeds vaker gebruikt voor productietoepassingen.

 Deze evolutie is vooral ingegeven door de behoefte aan toegankelijke en gemakkelijke -to-use 3D-printers, wat leidde tot de introductie van professionele desktopsystemen.

Ultimaker heeft onlangs ook zijn Sentiment Index uitgebracht, een enquête onder gebruikers van 3D-printen over de hele wereld, die het bewustzijnsniveau van de technologie en de belangrijkste belemmeringen voor adoptie dekt.

De grootste belemmering voor de acceptatie van 3D-printen is volgens Heiden het gebrek aan bewustzijn over de technologie op bedrijfsniveau. Hoe minder bekend belanghebbenden zijn met 3D-printen, hoe kleiner de kans dat ze investeren in de technologie.

Heiden benadrukte ook het gebruik van 3D-printmaterialen. De overgrote meerderheid van de gebruikers van 3D-printen werkt voornamelijk met kunststoffen. Ultimaker heeft echter ontdekt dat er meer professionele materialen, zoals TPU, polypropyleen en nylon, op de markt komen.

Het is duidelijk dat de 3D-printindustrie industriëler wordt, door het gebruik van technische materialen en geoptimaliseerde technologie voor industriële toepassingen.

Hoewel Heiden verklaarde dat het meest populaire gebruik van 3D-printen nog steeds op het gebied van prototyping ligt, neemt het aantal geavanceerde gebruikers dat de productie van gereedschappen en onderdelen voor eindgebruik verkent snel toe.

9. Naverwerkingsoplossingen blijven zich ontwikkelen, met een focus op automatisering 

Hoe kan geautomatiseerde nabewerking het potentieel van additive manufacturing ontsluiten? Dat is de vraag die Joseph Crabtree, CEO van Additive Manufacturing Technologies, in zijn sessie wilde aanpakken.

Volgens Crabtree zal geïndustrialiseerde additive manufacturing op grote schaal mogelijk worden gemaakt door 'een volledig geautomatiseerd end-to-end nabewerkingssysteem dat kan worden geïntegreerd in elk bestaand 3D-printsysteem'.

Nabewerking is momenteel een knelpunt vanwege de handmatige processen die ermee gemoeid zijn, waaronder het verwijderen, gladmaken, inkleuren en inspecteren van de ondersteuning.

Hoewel er momenteel geen pasklare oplossing is, ontwikkelt een aantal bedrijven, waaronder AMT, geautomatiseerde naverwerkingssystemen die gericht zijn op verschillende AM-technologieën.

Automatisering van de nabewerking heeft veel positieve implicaties voor de 3D-printworkflow:het helpt het 3D-printproces te versnellen en herhaalbaarheid te garanderen.

Uiteindelijk heeft het de juiste post- bestaande verwerkingsinfrastructuur opent de deur naar een hogere mate van herhaalbaarheid en productiviteit met AM. Daarom moet het automatiseren van nabewerking een prioriteit zijn voor diegenen die 3D-printen gebruiken voor productie of het gebruik van de technologie in de toekomst willen opschalen.

10. Wat de COVID-19-pandemie ons vertelt over 3D-printen

Bijna alle sprekers op de conferentie benadrukten de rol van 3D-printen bij het ondersteunen van de strijd tegen de COVID-19-pandemie.

Eric Pallarés, mede-oprichter en CTO bij BCN3D, dook nog verder in het onderwerp en sprak over de dingen die de pandemie onthulde over de AM-technologie.

Omdat veel ziekenhuizen moeite hebben om kritieke medische benodigdheden te krijgen, is 3D-printen naar voren gekomen als een oplossing waarmee snel kan worden gereageerd op bepaalde tekorten in de toeleveringsketen.

De flexibiliteit die 3D-printen biedt, kan niet alleen nuttig zijn tijdens deze pandemie, maar ook in andere gevallen waarin een verstoring van het bedrijf een snelle reactie vereist. Pallarés is van mening dat wendbaarheid in de toekomst de meest waardevolle troef kan zijn voor bedrijven.

Bovendien heeft het toegenomen gebruik van 3D-printen voor medische benodigdheden de acute behoefte aan technisch materiaal aan het licht gebracht.

3D-printmaterialen voor medische toepassingen moeten worden ontwikkeld voor medische omgevingen, wat betekent dat ze bestand moeten zijn tegen hoge temperaturen en biocompatibel moeten zijn. Hoewel dergelijke materialen op de markt bestaan, is hun variëteit veel kleiner dan die van de meer gebruikelijke thermoplasten.

Een andere les die we leren, is dat de industrie dringend regelgeving en normen voor 3D-printen nodig heeft. Wanneer de veiligheid van mensen afhankelijk is van 3D-geprinte producten, is het vermogen om consistente, herhaalbare en traceerbare onderdelen te maken van het grootste belang.

11. Voor scenario's voor 3D-printen met grote volumes is polymeerpoederbedfusie de beste keuze

Hoewel we de verschuiving naar productie met 3D-printen hebben behandeld, is niet elke 3D-printtechnologie geschikt om op schaal te produceren.

Van alle polymere 3D-printmethoden is poederbedfusie, waarbij warmte op poedervormig materiaal wordt toegepast, momenteel de grootste belofte voor 3D-printen in grote volumes.

Dit werd diepgaand onderzocht door Gregory Paulsen, Director Of Application Engineering bij Xometry, toen hij de belangrijkste polymeer 3D-printprocessen vergeleek.

Bij Xometry, een online productieplatform, 'bouwen we gewoonlijk 30 tot 300 onderdelen per build, dus vanuit het oogpunt van doorvoer en hoge diversiteit zijn deze poederbedfusietechnologieën erg goed', legt Paulsen uit.

De twee belangrijkste technologieën in deze groep zijn Selective Laser Sintering en Multi Jet Fusion. Beide hebben vergelijkbare voordelen, zoals de mogelijkheid om te printen zonder ondersteunende structuren, materiaalveelzijdigheid en schaalbaarheid.

Vooral SLS wordt al tientallen jaren gebruikt en is een van de eerste polymeer AM-technologieën die wordt gebruikt voor de productie van eindonderdelen.

Tegelijkertijd groeit MJF, ontwikkeld door HP, als een concurrerende technologie. Zo breidt het gebruik van MJF-machines zich uit omdat ze fabrieksvriendelijker zijn, aldus Paulsen.

Uiteindelijk stimuleren de ontwikkelingen in zowel SLS als MJF de overgang van 3D-printen naar een oplossing voor volumeproductie. Beide technologieën zullen hun levensvatbaarheid voor meer toepassingen blijven bewijzen naarmate de industrie vooruitgaat.

12. Digitale productie evolueert naar de mainstream  

Tijdens de laatste sessie van de conferentie sprak Avi Reichental, oprichter van XponentialWorks en voormalig CEO van 3D Systems, over de huidige staat van digitale productie en de toekomst van 3D-printen.

Avi Reichental, die meer dan 15 jaar in de 3D-printindustrie heeft gewerkt, merkte de snelle evolutie van de industrie in de afgelopen maanden op en zei:'Er is meer [is] gebeurd in de afgelopen 25 maanden dan in de afgelopen 25 jaar.' 

Het tempo van innovatie binnen de 3D-printindustrie is versneld, aangezien het aantal nieuwe spelers dat de markt betreedt blijft groeien.

Een gebied waar Reichental zich in verdiepte, is de evolutie van 3D-printsnelheden.

De snelheid van 3D-printen is nauw verbonden met het vermogen om het proces te schalen en een hogere productiviteit te bereiken.

Veel bedrijven werken momenteel aan het verhogen van de 3D-printsnelheid. Een dergelijk bedrijf dat door Reichental in de schijnwerpers wordt gezet, is Nexa3D, een bedrijf dat op hars gebaseerde 3D-printers ontwikkelt. Het bedrijf heeft zijn eigen benadering van photocuring ontwikkeld, die naar verluidt de afdruksnelheid met een factor 6 verhoogt.

Vergelijkbare ontwikkelingen vinden ook plaats in andere technologieën. EOS ontwikkelt bijvoorbeeld een LaserProFusion-technologie die SLS 3D-printen 10 keer sneller zal maken.

Ook pratend over de uitbraak van COVID-19, was Reichental het ermee eens dat de onzekerheid als gevolg van de pandemie de AM-industrie net als elke andere industrie heeft getroffen. Ondanks de onzekerheid dient COVID-19 echter ook als katalysator om AM in de mainstream te brengen.

Hoewel traditionele toeleveringsketens worden verstoord, is het bemoedigend om te zien dat 3D-printen zijn plaats inneemt als een zeer flexibele, on-demand productie-oplossing.

'De wereld's grootste problemen zijn 's werelds grootste kansen', zei Reichental. Voor de 3D-printindustrie kan deze verklaring niet meer waar zijn.

Bekijk de volledige sprekerssessies op YouTube