3D-Printen en serieproductie

Langzaam maar zeker vindt 3D-printen binnen de maakindustrie zijn weg als techniek voor serieproductie. We spreken hier natuurlijk niet over dezelfde productieaantallen zoals bijvoorbeeld spuitgieten, maar dat is ook niet de bedoeling. Spuitgieten heeft zo zijn kenmerken en voordelen ten opzichte van 3D-printen en vice versa. Het is echter voor veel organisaties nog een hele uitdaging om te bepalen wanneer 3D-printen een goed alternatief is voor conventionele productietechnieken.

Een van de meest voor de hand liggende redenen om 3D-printen te overwegen is wanneer men een kleinere serie naar de markt wilt brengen waarbij de aanloop- en toolingkosten bij conventionele productietechnieken niet terugverdiend kunnen worden. Deze kosten zijn bij 3D-printen immers minimaal.

Een andere reden is wanneer men een hoge mate van maatwerk wil doorvoeren om zo aan een specfieke marktbehoefte te voldoen of om een nichemarkt te bedienen. Met 3D-printen kan men de mate van maatwerk zelfs tot op het niveau van een enkel product doorvoeren. Denk bijvoorbeeld aan brilmonturen die nu al worden geprint op basis van individuele, en dus unieke gelaatskenmerken. Hierbij is het grote voordeel dat het brilmontuur optimaal draagcomfort biedt en de lens in de beste positie ten opzichte van de ogen is gepositioneerd.

Een derde belangrijke overweging is dat 3D-printen organisaties de mogelijkheid biedt om beter en sneller in te spelen op veranderende martkbehoeftes omdat ontwerpaanpassingen immers op nagenoeg elk moment doorgevoerd kunnen worden.

Tot slot is een korte levertermijn ook een goede reden om voor 3D-printen te kiezen. Met spuitgieten spreekt men bijvoorbeeld in termen van weken of maanden terwijl men met 3D-printen spreekt over dagen of enkele weken.

De vervolgvraag die snel in deze context wordt gesteld is waar het omslagpunt ligt waartussen voor 3D-printen en in dit geval voor spuitgieten wordt gekozen, dus wat de uiteindelijke productieprijs is voor een geprint product. Met andere woorden, bij welke aantallen ligt de productieprijs van een geprint product gelijk of lager dan bij conventionele technologie?

De uiteindelijk kostprijs van een geprint product wordt sterk bepaald door de volgende drie factoren die elkaar ook onderling beïnvloeden:

Techniek
Binnen 3D-printen zijn verschillende technieken beschikbaar die invloed hebben op de prijs. Een product dat bijvoorbeeld via FDM-printers (de bekende filamentprinters die ook in de thuismarkt worden gebruikt) wordt geproduceerd is een veelvoud duurder dan hetzelfde product dat door middel van Laser Sintering (3D-printen op basis van poeder) wordt geproduceerd. Dit heeft ondermeer te maken met het feit dat bij de FDM-techniek (Fused Deposition Modeling) de bouwtijd een belangrijke kostencomponent is en dat bij Laser Sinteren het bouwvolume van een product weer zwaarder weegt.

Materiaal
De wensen en verwachtingen die u heeft zijn bepalend voor het materiaal en de materiaalkeuze bepaalt weer de te kiezen printtechniek; men kan immers de grondstoffen voor Laser Sinteren (nylonpoeder) niet voor een FDM-printer (filament) gebruiken. Daarbij heeft het materiaal ook weer invloed op de mate van benodigde nabewerking om tot bepaalde mechanische eigenschappen te komen.

Ontwerp
3D-printen kent een grote mate van ontwerpvrijheid waardoor men meer vanuit functionaliteit kan ontwerpen in plaats van dat een conventionele productietechniek het vertrekpunt vormt. Het is mogelijk om unieke producten met een complexer ontwerp te produceren die uit minder onderdelen bestaan, lichter in gewicht zijn en minimaal even sterk zijn (zeker met metaalprinten). Door middel van ontwerp zijn er dus kansen om producten te produceren die zowel betere eigenschappen als een lagere kostprijs hebben.

Bottom-line is dat 3D-printen veel potentie heeft op het gebied van serieproductie maar geen oplossing biedt is voor elke toepassing. Men zal op onderzoek uit moeten gaan om de juiste toepassingen te vinden en hierbij dus ook zaken uit moeten sluiten. Maar de praktijk leer dat goed onderzoek loont.