Goedkope 3D-printers maken additieve productie in metaal toegankelijker

De markt voor additieve productie met metaal ontwikkelt zich snel. Zo printen dergelijke 3D-printers steeds sneller, kunnen zij steeds grotere prints maken en zijn steeds meer 3D-printers voor metaal beschikbaar. Ook nieuw is de komst van relatief goedkope printers, die voor een bedrag van minder dan 100.000 dollar beschikbaar zijn. Dergelijke printers maken 3D-printen in metaal beschikbaar voor een groter aantal bedrijven. Door het hoge prijskaartje zijn economisch haalbare toepassingen echter beperkt.

Dit blijkt uit onderzoek van IDTechEx, waarin het onderzoeksbureau inzoomt op deze prijsklasse. 3D-printen is onder meer bekend van printen in polymeer en op consumentgerichte 3D-printers. Veel van de marktwaarde van 3D-printen ligt volgens IDTechEx bij industriële toepassingen, waarbij vaak geprint wordt in metaal. Veel 3D-printers voor metaal die hiervoor momenteel worden ingezet zijn gebaseerd op powder bed fusion, een technologie waarbij metaal in poedervorm op een printbed wordt gestrooid. Dit poeder wordt vervolgens uitgehard, vaak met behulp van een laser. Dergelijke printers kunnen meer dan een miljoen dollar kosten.

Hoge prijskaartje

Het hoge prijskaartje van metaalprinters zorgt dat deze technologie met name wordt gebruikt in sectoren waar zij veel waarde toevoegen. Denk hierbij aan de luchtvaartsector, defensie en de medische sector. Ook in andere sectoren winnen powder bed fusion printers aan populariteit, maar het hoge prijskaartje maakt het moeilijk economisch haalbare toepassingen te vinden. Er zijn alternatieve beschikbaar voor 3D-printen in metaal, zoals directed energy deposition (DED), metal binder jetting en material jetting.

Een recente ontwikkeling is de beschikbaarheid van ‘desktop-model’ metaalprinters. Deze zijn vaak voor minder dan 100.000 dollar beschikbaar. De kleinschaligere printers maken 3D-printen in metaal toegankelijker en onder meer geschikt voor onderzoek, het vervaardigen van prototypes en de productie van kleine vervangende onderdelen.

Verschillende spelers met verschillende processen

In het segment zijn verschillende spelers met verschillende processen actief. Bound Metal Deposition (BMD) van partijen als Markforged en Desktop Metal krijgt de meeste aandacht. Hierbij worden gevlochten metalen staven, die bestaan uit metaalpoeder dat door een bindmiddel van wax en polymeer, verwarmd en door een extruder geperst. Ook andere werkwijzen zijn echter beschikbaar. Denk hierbij aan het extruderen van pellets in plaats van filament. Of aan het water-gebaseerde printproces van Rapidia.

Om dergelijke goedkopere tot een succes te maken zijn grotere verkoopvolumes nodig dan voor duurdere exemplaren. Dit vereist een grootschaligere omarming van de printers dan tot nu toe het geval is. IDTechEx verwacht namelijk dat fabrikanten slechts beperkte omzet genereren met de verkoop van materialen, terwijl het ‘eenvoudige’ ontwerp van veel printers zorgt voor minder onderhouds-, installatie- en trainingsinkomsten. Ook de softwaremarkt en de markt voor vervangende onderdelen kan profiteren van een grotere afzetmarkt.

Beperkingen

IDTechEx wijst ook op enkele beperkingen van 3D-printers voor metaal die vaak oer het hoofd worden gezien. Als voorbeeld noemt het onderzoeksbureau bound metal-processen, die noodzakelijke ontbindingsstappen vereisen. Dit brengt afwegingen op het gebied van oplosmiddel en kosten met zich mee, evenals beperkingen wat betreft de dikte van onderdelen. Ook andere processen kennen dergelijke beperkingen. IDTechEx benadrukt dat deze beperkingen geen ‘deal-breakers’ zijn, maar dat de printers vaak wel minder plug-and-play zijn dan klanten wellicht verwachten.

Meer informatie is beschikbaar in het rapport ‘Metal Additive Manufacturing 2020-2030‘. In dit rapport geeft IDTechEx onder meer een gedetailleerde marktvoorspelling voor de komende tien jaar.

Auteur: Wouter Hoeffnagel