3D-printen in de logistiek – toeleveringsketen laag voor laag

3D-printen wordt steeds populairder in de industrie. Inmiddels worden niet alleen prototypes, maar ook zeer kleine series en grote hoeveelheden vervaardigd met behulp van additieve fabricageprocédés. Hij zal ook veel invloed hebben op de logistieke sector. Dit artikel is bedoeld om informatie te verstrekken over deze en andere vragen over de mogelijkheden die al bestaan en wat nog in de planning staat.

Waarom is 3D-printen zo populair in de industrie?

Additief vervaardigde voorwerpen kunnen zowel eenvoudiger als complexer van ontwerp zijn zonder dat dit problemen oplevert tijdens de fabricage. Zowel holle als massieve vormen kunnen met deze technologie worden gemaakt zonder dat men zich zorgen hoeft te maken over hoe ze later in elkaar zullen worden gezet. De onderdelen kunnen zelfs worden geoptimaliseerd tot de gewenste vorm. Ontwerpers kunnen bijvoorbeeld prototypes maken zonder machinale vaardigheden, net zoals marketingmanagers brochures kunnen drukken. Alles wat je nodig hebt is de juiste software en bestand en natuurlijk de juiste 3D printer inclusief filament. Sommige aanbieders hebben zich ook gespecialiseerd in het 3D-printen van de meest uiteenlopende voorwerpen en bieden deze diensten aan andere bedrijven, maar ook aan particulieren aan.

Intussen kunnen echter niet alleen prototypes en zeer kleine series, maar ook reserveonderdelen met additieve fabricagetechnologieën worden vervaardigd. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk om met behulp van deze technologieën bepaalde onderdelen voor voertuigen van Audi, Ford en VW te produceren. De Franse fabrikant van huishoudapparaten en kookgerei SEB en de detailhandelaar in huishoudartikelen Boulanger maken ook gebruik van het op aanvraag printen van reserveonderdelen. Boulanger onderhoudt bijvoorbeeld de website Happy3D.fr, die een verscheidenheid aan open-source ontwerpbestanden van moeilijk te vinden reserveonderdelen biedt. Deze reserveonderdelen kunnen bijvoorbeeld bestaan uit batterijdeksels, sproeiers en diverse handgrepen. Als deze stuk gaan, worden de overigens nog functionerende producten vaak weggegooid, terwijl de onderdelen nu gemakkelijk kunnen worden vervangen. Aan de hand van deze voorbeelden wordt al snel duidelijk dat door het gebruik van 3D-printing aanzienlijke middelen kunnen worden bespaard.

3D-printing maakt productie van kleine series en reserveonderdelen direct ter plaatse mogelijk

Just-in-time voorraadbeheer wordt nu in vele sectoren gebruikt. Maar het glijdt ook snel weer uit het geheugen. Aangepaste formaten worden vaak nog in grote hoeveelheden geproduceerd en vervolgens opgeslagen bij een tussenleverancier, die de voorwerpen dan stuk voor stuk levert zoals vereist. Uiteraard is voldoende ruimte nodig voor de opslag en moet ook rekening worden gehouden met de transportroutes en -tijden naar de klant.

Intussen bestellen echter steeds meer bedrijven reserveonderdelen en kleine hoeveelheden van hun ontwerpen bij de grote 3D-printleveranciers of produceren zij deze zelf, afhankelijk van hun behoeften. De productie van 3D-prints door overeenkomstige dienstverleners biedt startende bedrijven de mogelijkheid grotere investeringen – bijvoorbeeld in de productie – uit te stellen en hun klanten toch prototypes en kleine series van diverse voorwerpen te kunnen aanbieden. Sommige mensen besluiten ook om volledig op 3D-printen te vertrouwen. In het algemeen is het echter belangrijk manieren te vinden om de bedrijfsprocessen tussen het opslaan van het respectieve ontwerpbestand en de levering van het afgewerkte object te vereenvoudigen.

Additieve vervaardiging maakt het mogelijk de toeleveringsketen te verkorten. Tegelijkertijd wordt de kloof tussen inkoop, fabricage en distributie gedicht. Voor kleine hoeveelheden kan de klant ook mede-ontwerper worden. Dit maakt het mogelijk om wijzigingen en aanpassingen aan het ontwerp vrijwel binnen de productie uit te voeren voor een klein aantal eenheden, op voorwaarde dat de behoefte aan ombouw gering is. Aangezien de voorwerpen uit één stuk worden vervaardigd, is er geen assemblage nodig.

Belemmeringen bij het 3D-printen van onderdelen

3D-constructiebestanden zijn niet voor elk onderdeel beschikbaar – vooral niet voor oudere onderdelen. In dit geval moeten de beschikbare originelen worden gescand of moeten de modellen op de computer worden nagebouwd. Een belangrijk obstakel is de heterogeniteit van de apparatuur die voor 3D-printen wordt gebruikt. Er zijn hier nog geen standaard API's.

Voorts is er de kwestie van de duurzaamheid van de materialen die voor additieve produktie worden gebruikt. Tegelijkertijd rijst de vraag of de additief vervaardigde onderdelen voldoen aan de verschillende industriële veiligheidsnormen. Andere belangrijke criteria zijn kostentransparantie en eventuele uitbesteding.

Sommige bedrijven zullen over een paar jaar ter plaatse reserveonderdelen produceren. Het is bijvoorbeeld denkbaar dat reserveonderdelen van Airbus rechtstreeks in de onderhoudshallen van luchthavens worden geprint. Vervoer dat soms uren kan duren, kan zo worden vermeden.

Toonaangevende logistieke dienstverleners vertrouwen op 3D-printen

Logistieke dienstverleners zijn altijd op zoek naar manieren om efficiënter te worden, maar ook meer lokaal gericht en ook beter verbonden op mondiaal niveau. Zij maken ook gebruik van additieve vervaardiging voor dit doel. Tot deze dienstverleners behoren de belangrijkste specialisten op het gebied van logistiek en supply chain management, zoals onder meer DHL, DB Schenker en UPS.

DB Schenker heeft de afgelopen jaren de ontwikkeling van digitale bedrijfsmodellen gestimuleerd en ziet additive manufacturing als een belangrijk onderdeel van zijn warehousing- en leveringsdiensten. Tegelijkertijd draagt het bedrijf bij tot het behoud van de in het DB-concern beschikbare vaardigheden. Op die manier wordt de logistieke portefeuille uitgebreid met talrijke opties. De productie van reserveonderdelen wordt nu erkend als een dienst met een duidelijk omschreven doorlooptijd.

Ook het in Amsterdam gevestigde bedrijf DiManEx houdt zich bezig met het optimaliseren van toeleveringsketens door middel van digitalisering. 3D-printing is bedoeld om het besparingspotentieel te benutten en tegelijkertijd de kosten beter te beheersen. Door eigen onderzoek kwamen de werknemers van het bedrijf erachter dat ongeveer 80% van de producten in voorraad slechts twee keer per jaar worden verkocht. Dit heeft tot dusver geleid tot talrijke afschrijvingen en afdankingen en draagt ook niet bij tot de instandhouding van de hulpbronnen. De inspanning voor het aanhouden van voorraden komt dus nauwelijks overeen met de hoge inspanning en de daarmee gepaard gaande produktie- en opslagkosten. Het is zinvoller de onderdelen rechtstreeks ter plaatse te bestellen of in gespecialiseerde produktiecentra die niet te ver van de ontvanger verwijderd zijn.

DiManEx is erop gericht reserveonderdelen en oude onderdelen te identificeren in een reeds bestaande databank, waardoor herfabricage door middel van additieve vervaardiging mogelijk wordt. Eén klant van DiManEx is er zelfs in geslaagd om zijn totale eigendomskosten met bijna 80 procent te verlagen door het gebruik van 3D-printing.

Het logistieke bedrijf UPS heeft in de VS al een on-demand netwerk opgezet dat gegevens kan sturen naar 60 verschillende UPS Store-locaties verspreid over het hele land. Op deze wijze kon een aanzienlijke vermindering van de voorraden van langzaam draaiende onderdelen worden bereikt, maar ook een kosteneffectieve aanpassing van de produkten tijdens het produktieproces. Ontwerpers en ingenieurs profiteren ook van een aanzienlijk snellere levering van de hoogwaardige reserveonderdelen of prototypes.

Ook DHL – het grootste logistieke bedrijf ter wereld – doet steeds meer een beroep op additieve vervaardiging. DHL heeft bijvoorbeeld uitgebreid onderzoek gedaan om de kwaliteit van 3D-geprinte reserveonderdelen te vergelijken met die van onderdelen die met spuitgiettechnologie zijn geproduceerd. Uit de resultaten bleek dat de 3D-geprinte onderdelen bijna even goed of zelfs beter waren dan de kwaliteit van de voorwerpen die met conventionele spuitgiettechnologie waren vervaardigd. DHL blijft de mogelijkheden van 3D-printing op alle gebieden van de logistiek analyseren. Gedecentraliseerde productie en productie op verzoek zullen ook hier een prominente rol spelen.

Betere klantenservice

3D-printing in de logistiek heeft niet alleen een positief effect op de gemaakte kosten, het heeft ook tal van andere voordelen. Hierdoor kunnen bedrijven hun klanten een betere service bieden door een grotere beschikbaarheid van onderdelen te garanderen. Met deze technologie zijn er aanzienlijk minder transport- en afvalkosten.

Conclusie

De mogelijkheden voor het gebruik van 3D-printing in de logistiek of in de toeleveringsketen zijn enorm. Zo kan het proces de productietijd aanzienlijk verkorten en de marktintroductietijd van nieuwe ontwerpen aanzienlijk versnellen. Ook de klantenservice kan met deze technologie aanzienlijk worden verbeterd, aangezien de onderdelen rechtstreeks ter plaatse kunnen worden geprint of kunnen worden besteld bij 3D-printdienstverleners. Hierdoor zal ook het aantal reserveonderdelen dat in voorraad moet worden gehouden, aanzienlijk worden verminderd. 3D-printing kan ook worden gebruikt voor de getrouwe restauratie van oude technische apparatuur of voertuigen, op voorwaarde dat de desbetreffende bestanden beschikbaar zijn of thuis op de computer zijn aangemaakt. Om een digitaal beeld van een bestaand onderdeel te verkrijgen, is het gebruik van een 3D scanner aan te bevelen.