Productontwikkeling met behulp van 3D-printing

3D-printing biedt enorme mogelijkheden, vooral bij de ontwikkeling van producten. Dit is onder meer te danken aan de grote verscheidenheid van apparaten en fabricageprocédés die zijn ontwikkeld voor gebruik in particuliere huishoudens, bedrijven, onderzoekinstellingen en dergelijke. De diverse materiaalsamenstellingen helpen ook om 3D-printen verder te bevorderen. Wijzigingsverzoeken aan prototypes kunnen bijvoorbeeld sneller en in sommige gevallen kosteneffectiever worden uitgevoerd dan bij de meeste conventionele fabricageprocédés het geval is. Vooral voor grotere industriële bedrijven, die soms een opgeblazen toeleveringsketen en lange productontwikkelingscycli hebben, is het moeilijk geweest om sneller en efficiënter op verzoeken van klanten in te spelen. Additive manufacturing, zoals 3D-printen ook wel wordt genoemd, kan hier uitkomst bieden.

Ook kleinere bedrijven kunnen baat hebben bij technologie als zij hun creatieve vermogens ontdekken of verder uitbuiten. Een 3D-printer kan snel uitgroeien tot een van de belangrijkste hulpmiddelen bij rapid prototyping en ook bij de fabricage.

Hoe ondersteunt 3D-printen de productontwikkeling?

Met 3D-printtechnologie hebben bedrijven volledige controle over het ontwikkelingsproces. Het is niet nodig dat een ander bedrijf de prototypes als loonwerk produceert. Bovendien is het mogelijk op elk moment na te gaan welke materialen zijn gebruikt. Op basis van de verkregen resultaten kunnen dan te allen tijde wijzigingen in het ontwerp worden aangebracht.

Indien de onderneming over talrijke 3D-printmachines beschikt, kan zij elk jaar talrijke nieuwe producten ontwikkelen en lanceren, aangezien in een kortere tijdspanne talrijke prototypes kunnen worden geproduceerd. Tegelijkertijd is de tijd die nodig is voor het testen en herzien van het ontwerp langer voordat de producten in massaproductie worden genomen. Voor kleine series of afzonderlijke modellen is het gebruik van een 3D-printer dan weer denkbaar.

Natuurlijk is het niet voor elk klein bedrijf zinvol om een eigen 3D-printer te gebruiken. Een interessant alternatief in dit verband is uitbesteding aan geschikte dienstverleners. U als ondernemer moet dus niet nadenken over de vraag of u de technologie wilt gebruiken, maar over de vraag hoe deze het best kan worden geïntegreerd.

Kortere ontwikkelingsintervallen

Dankzij 3D-printing kunnen bedrijven, ongeacht hun omvang, de tijd tussen het eerste idee en de verzending van het eerste prototype aanzienlijk verkorten. Voorheen moesten ontwerpers hun 2D-schetsen voorleggen aan de fabrikanten van gietstukken, waarna verschillende benaderingen moesten worden gevolgd voor de fabricage. Met de additief vervaardigde modellen is dit nu veel gemakkelijker, vooral omdat de bestanden ook kunnen worden doorgegeven.

Zo merkte Chuck Alexander, directeur productmanagement van Stratasys Direct Manufacturing, op dat 3D-printen de productontwikkeling in bijna elke fase van het ontwerp- en fabricageproces verbetert. Dit begint bij prototyping en productie in kleine partijen en strekt zich uit tot de verpakking. Nu is het ook mogelijk om kant-en-klare producten te produceren buiten de traditionele productlijnen.

Geen ontwerpbeperkingen meer

Met additieve vervaardiging is het nu ook mogelijk onderdelen of andere voorwerpen te vervaardigen die anders niet in één keer konden worden geproduceerd, of slechts zeer slecht of tegen aanzienlijke kosten konden worden vervaardigd. Voorbeelden hiervan zijn de automobielindustrie en de lucht- en ruimtevaartindustrie. Audi, bijvoorbeeld, heeft zwaar geïnvesteerd in de productie van prototypes met behulp van 3D-printing en is zelfs betrokken geweest bij de ontwikkeling van ruimtevoertuigen. 3D-printing is ook onmisbaar geworden in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Zo worden individuele raketonderdelen die bijzonder licht moeten zijn, vervaardigd met behulp van additieve vervaardiging. Er is ook een 3D-printer op het ISS die bijvoorbeeld gereedschap kan printen.

Van bijzonder belang zijn 3D-printers met meerdere gereedschappen die multimateriaalfabricage mogelijk maken, waardoor verschillende technieken kunnen worden toegepast. De ZMorph VX, bijvoorbeeld, is een 3D-printer die is uitgerust met verwisselbare gereedschapskoppen. Dit maakt het mogelijk om zowel laser 3D-printen, CNC-graveren en -snijden, als printen van verschillende stoffen zoals chocolade en keramiek te verwerken. In de context van rapid prototyping worden multitool 3D-printers gebruikt om werkende prototypes te vervaardigen, die moeten zijn gemaakt van dezelfde of ten minste bijna identieke materialen die later in de massaproductie zullen worden gebruikt.

Kostenvermindering en lager materiaalverbruik

Door gebruik te maken van 3D-printing is het mogelijk om de ontwikkelings- en productiekosten bij rapid prototyping aanzienlijk te verlagen. Dit is vooral het geval wanneer de technologie intern wordt gebruikt. Hierdoor kunnen bedrijven hun producten tegen lagere prijzen verkopen.

Het feit dat alleen de exacte hoeveelheid filament wordt gebruikt die nodig is voor de vervaardiging van het product en de eventueel noodzakelijke ondersteunende structuren, draagt ook bij tot de betere zuinigheid van 3D-printen. De draagstructuren kunnen later opnieuw worden gesmolten om nieuw filament te vormen.

Met name multitool 3D-printers hebben nog een voordeel: zij verbruiken vaak minder energie dan de apparaten die vroeger werden gebruikt. De aanschaf van extra apparatuur – bijvoorbeeld een lasergraveur of een CNC-snijmachine – is dan wellicht niet meer nodig.

Er kan beter rekening worden gehouden met de wensen van de klant

Met 3D-printtechnologie is het mogelijk flexibeler op de wensen van de klant in te spelen. De producten kunnen rechtstreeks worden afgestemd op de wensen van de klanten, maar kunnen ook opvallen en menig gebruikt voorwerp nieuw leven inblazen. Dit laatste is bijvoorbeeld het geval bij de productie van voertuigonderdelen van oldtimers die niet meer door de fabrikant worden geproduceerd en ook niet in voorraad zijn. Met het juiste bestand, dat eventueel ook door uzelf kan worden aangemaakt, kunnen de onderdelen worden gereproduceerd, en dat op bijna elke plaats.

Plaatsonafhankelijkheid is een van de andere voordelen van 3D-printen. Reserveonderdelen kunnen bijvoorbeeld ter plaatse in de werkplaats worden afgedrukt en hoeven niet eerst bij de tussenhandelaar of de fabrikant te worden besteld.

Naast bedrijven maken ook veel particulieren en kunstenaars gebruik van 3D-printers. Met deze apparaten kunnen zij gadgets, decoratieve artikelen, juwelen en andere creatieve producten produceren als prototypes of in kleine series, om maar een paar voorbeelden te noemen. Als deze voorwerpen niet meer in de mode zijn, kunnen er snel andere worden geproduceerd. Zij kunnen zelf voorwerpen ontwerpen of gebruik maken van bestaande bestanden die zijn geüpload naar bijvoorbeeld gerenommeerde 3D-printplatforms.

Uitgaande van deze verklaringen is het gemakkelijk het potentieel te zien dat schuilt in de ontwikkeling van producten in additieve vervaardiging. Ook hier kunnen we nieuwsgierig zijn naar de toekomst.