blog

3D-printer zorgt voor revolutie in supply chain

Supply chain

De nieuwsberichten over nieuwe mogelijkheden en toepassingen van 3D-printers stapelen zich op. De markt voor deze printers zal in de komende jaren sterk groeien, maar kan deze techniek ook een omslagpunt betekenen voor het typische productieproces? Jesse Hoekstra, advisor bij EY Supply Chain & Operations, licht toe hoe 3D-printen supply chains radicaal kan veranderen, mits aan de juiste voorwaarden voor groei wordt voldaan.

3D-printer zorgt voor revolutie in supply chain

3D-printen heeft de potentie om een transformatie in de inrichting van supply chains teweeg te brengen. Hoewel de techniek al sinds de jaren ’80 bestaat, begint de populariteit ervan pas de laatste jaren snel toe te nemen. De belangrijkste redenen hiervoor zijn het groeiende aantal mogelijkheden en de dalende prijs. Het grootste verschil met traditionele productietechnieken is dat 3D-printen additief is in plaats van subtractief. In plaats van te beginnen met een massief stuk basismateriaal en hiervan delen weg te snijden, worden voorwerpen met een 3D-printer laagje voor laagje opgebouwd. Hierdoor wordt verspilling geminimaliseerd en zijn de mogelijkheden qua design schier eindeloos.

Bijna wekelijks verschijnen in de media berichten over nieuwe mogelijkheden en toepassingen: 3D-geprinte raketonderdelen, medische toepassingen op maat (kunstheupen, borstweefsel, breukondersteuning), complete huizen geprint in 1 dag, maar ook zelf te produceren wapens. De verwachting is dat de markt in 2020 verdrievoudigd is tot 7.5 miljard dollar, met name door een groeiend aantal toepassingen in de medische wereld, de ruimtevaart en de automotive branche.

Er wordt echter niet vaak stil gestaan bij de mogelijke effecten van 3D-printen op supply chains. Want, waarom zou je nog produceren in China als een lokale 3D-printer de levertijd verkort van weken tot minuten? Waarom nog grote hoeveelheden voorraad aanhouden, als de noodzaak tot produceren in batches verdwijnt? En zou de klanttevredenheid niet kunnen toenemen als elk product op maat kan worden gemaakt naar de wensen van de klant?

Voorwaarden voor groei

Voordat het bovenstaande daadwerkelijk mogelijk is, zal eerst moeten worden voldaan aan een aantal voorwaarden voor groei.

  1. Snelheid – Om een serieus alternatief te worden voor traditionele productietechnieken en massaproductie mogelijk te maken, moeten 3D-printers sneller worden om zo hun productiecapaciteit significant te vergroten. Het verbeteren van de snelheid is één van de belangrijkste voorwaarden voor de acceptatie van 3D-printen als productietechniek.
  2. Kosten – De printers zelf en het materiaal ervoor zijn relatief duur. Als de trend van prijsdalingen voor beide echter doorzet, is het waarschijnlijk dat binnen afzienbare tijd de kosten geen grote belemmering meer zullen vormen om van 3D-printen een rendabele productietechniek te maken.
  3. Resolutie – De resolutie van de printers dient hoog genoeg te zijn om betrouwbare producten te maken, met name als deze bewegende onderdelen bevatten. Er bestaan op dit moment al printers met een veelbelovende precisie van 30 nanometer, een duizendste van de dikte van een haar. Hiermee komt de noodzakelijke betrouwbaarheid snel dichterbij.
  4. Materiaal – Het scala aan printbare materialen groeit: onderzoekers zijn er bijvoorbeeld recent in geslaagd vloeibaar metaal te 3D-printen. Het aantal beschikbare materialen (en combinaties daarvan) zal nog verder moeten toenemen om de techniek breed toepasbaar te maken.
  5. Bestendigheid – Op dit moment gaan traditioneel geproduceerde objecten nog stukken langer mee dan hun 3D-geprinte tegenhangers. Om een serieus alternatief te worden voor traditionele productietechnieken zullen 3D-printers voorwerpen moeten kunnen maken die minstens even bestendig zijn.

Impact op de supply chain – korte termijn

Voordat de 3D-printer dienst kan doen als volwaardige productietechniek dient dus nog een aantal flinke hobbels genomen te worden. Toch kan op korte termijn de 3D-printer al een impact hebben op verschillende onderdelen in de Supply Chain.

Snellere productinnovatie en een steeds korter wordende time-to-market zijn bijvoorbeeld belangrijke trends die druk zetten op het verkorten van de ontwerpfase van een product. Het inzetten van 3D-printers voor het fabriceren van prototypes en testmodellen kan hieraan een grote bijdrage leveren. Doordat prototypes met een druk op de knop van de printer bijna onmiddellijk beschikbaar zijn, kan kostbare wachttijd voor het testen van een product grotendeels weggenomen worden. Ook creëert de 3D-printer mogelijkheden om van testen een continu proces te maken, wat de betrouwbaarheid van producten ten goede komt, zonder ten koste te gaan van de time-to-market.

Daarnaast biedt 3D-printen een mooie kans om te voldoen aan de steeds specifiekere en individuelere wensen van klanten. Een 3D-printer hoeft namelijk veel minder rekening te houden met schaalvoordelen van massaproductie. Hierdoor kan een producent een groot scala aan (enigszins) verschillende producten aanbieden, zonder dat machines continu omgesteld moeten worden. De 3D-printer kan dus restricties in de Supply Chain wegnemen, waardoor het beter mogelijk wordt om maatwerk te leveren. Denk hierbij – voor de korte termijn – aan relatief simpele producten waarvoor een persoonlijke aanpassing op het basis-design een toegevoegde waarde kan hebben, bijvoorbeeld plastic telefoonhoesjes of speelgoedpoppen. De volumes zullen nu nog klein zijn, maar de propositie erachter kan ook impact hebben op de verwachtingen richting meer traditionele supply chains.

Impact op de supply chain – lange termijn

Als de techniek zich in de komende jaren blijft ontwikkelen, gaat er een wereld van mogelijkheden open. Zodra 3D-printers snel en precies genoeg zijn om tegen relatief lage kosten een groot volume van diverse producten te produceren, kan het zeer de moeite waard worden om lokaal te gaan produceren. Omdat 3D-printers veel minder handmatige arbeid vereisen dan traditionele productietechnieken, zal de noodzaak om productie te verplaatsen naar lage-lonen-landen sterk afnemen.

Lokale productie heeft diverse voordelen. Ten eerste nemen de transportkosten sterk af: produceren vlakbij een Nederlands distributiecentrum in plaats van in China kan de transportkilometers met een factor 100 doen afnemen. Relatief eenvoudige producten kunnen ook bij de retailer geprint worden, waardoor ook de hoge kosten voor de ‘last mile’ sterk dalen. Als de 3D-printer een zodanig succes wordt dat veel consumenten er zelf één in huis hebben, kan een bedrijf er zelfs voor kiezen om alleen het ontwerp digitaal te verkopen. De klant kan dan zelf zijn product printen, waardoor hij de deur niet meer uit hoeft en de transportkosten beperkt blijven tot het vervoer van basismateriaal.

Niet alleen kosten kunnen verlaagd worden, ook de doorlooptijd kan afnemen door lokaal te produceren. Het wegnemen van het transport vanuit bijvoorbeeld Azië scheelt al snel 2 tot 4 weken in de doorlooptijd, wat de flexibiliteit van een bedrijf aanzienlijk kan verbeteren. Daarnaast kan een flink stuk onzekerheid in de levertijd worden weggenomen, waardoor ook de veiligheidsvoorraad verlaagd kan worden.

Voor bepaalde slow-movers kan het zelfs aantrekkelijk worden om in het geheel geen voorraad meer aan te houden. Bedrijven die nu bijvoorbeeld een grote hoeveelheid aan reserveonderdelen op voorraad houden, zouden hun werkkapitaal terug kunnen brengen door over te stappen op het ‘on demand’ produceren van deze onderdelen. 3D-printers maken dit mogelijk doordat ze niet te maken hebben met lange omsteltijden en het produceren van minimale seriegroottes. Hierdoor neemt de levertijd van een reserveonderdeel slechts licht toe, terwijl de voorraadkosten drastisch omlaag gaan.

Naast verbetering in de economische efficiëntie kan 3D-printen ook een stap vooruit betekenen op het gebied van duurzaamheid. The Economist heeft becijferd dat voor additief produceren typisch 90% minder materiaal nodig is dan voor traditioneel subtractief produceren: een enorme reductie in kostbare verspilling van schaarse grondstoffen. Ook de CO­2-uitstoot per product kan flink afnemen door de vermindering in het aantal transportkilometers.

Keerzijde

Aan deze ontwikkelingen kleeft voor ook een risico: het wordt voor ondernemers en bedrijven moeilijker om de eigendomsrechten van een product te beschermen. Waar op dit moment nog gespecialiseerde machines nodig zijn om producten te maken, kan in de toekomst een digitaal 3D-ontwerp in combinatie met een goede 3D-printer (inclusief basismateriaal) voldoende zijn. Vergelijkbaar met de muziek- en filmindustrie bestaat het gevaar dat deze digitale ontwerpen illegaal gedistribueerd worden via internet. Zeker met de opkomst van 3D-scanners wordt het haast onmogelijk om verspreiding van ontwerpen te voorkomen, terwijl het praktisch onmogelijk is om juridische stappen te ondernemen tegen de personen die hiervoor verantwoordelijk zijn. Bedrijven moeten dus een slimme manier vinden om te profiteren van de vele voordelen die 3D-printen biedt, zonder de grip op hun ‘intellectual property’ te verliezen.

3D-printers zijn nu nog niet geschikt voor grootschalige productie, maar de ontwikkelingen bevinden zich in een stroomversnelling. Op het moment dat de 3D-printer als productietechniek een succes blijkt, zal dit een duidelijke impact hebben op supply chains. De competitieve voordelen van het gebruik ervan zijn dan zo substantieel dat bedrijven het zich niet kunnen veroorloven deze ontwikkeling aan zich voorbij te laten gaan. Het is dus essentieel om de impact van de 3D-printer op uw branche in te schatten en een plan te maken om op deze ontwikkeling in te spelen.

Reageer op dit artikel