Het risico van additieve manufacturing

3D-printen is ook al langere tijd mogelijk. Enige jaren geleden heette het nog rapid prototyping en bleef het een belofte. Nu zien we dat veel bedrijven toch met 3D-printen bezig zijn of gaan. Er is duidelijk meer belangstelling voor en er zijn ook in eens veel meer toepassingen voor 3D-printen. Het is een nieuwe productietechniek die zeker de aandacht verdiend. Wel zullen toekomstig gebruikers de juiste keuzes moeten gaan maken.

Hoewel 3D-printen het omgekeerde lijkt van verspanen (bij 3D-printen voeg je materiaal toe, bij verspanen haal je materiaal weg), lijkt dat 3D-printen van metaal een prima aanvulling op verspaning te zijn. Immers, ergens is een omslagpunt dat je zoveel materiaal verspaand, dat het opbouwen van een product goedkoper en sneller gaat. Daarbij lost 3D-printen enkele knelpunten in de verspaning op, zoals het aanbrengen van inwendige kanalen en ruimten in producten. Ook de mogelijkheid om daar materiaal aan te brengen waar de krachtlijnen door een product lopen is wel met 3D-printen en nauwelijks met verspanen mogelijk.

Er is een verschil tussen welk materiaal verspaand wordt: bij kunststoffen is 3D-printen al goed mogelijk omdat de materiaaleigenschappen van verspaande en van geprinte kunststofdelen relatief weinig verschillen. 3D-kunststofprinten is dan ook als volwassen techniek te beschouwen en vooral als het gaat om ingewikkelde vormen, inwendige vormen en kanalen en producten met weinig materiaal, is 3D-printen al een economisch en technisch alternatief voor verspanen. Ook zijn de kunststof 3D-printers relatief goedkoop.

3D-printen van metalen is een ander verhaal: om een technisch goed geprint product te verkrijgen zijn goede (en dus dure) metaalpoeders nodig, zijn dure machines nodig en zijn altijd een of meerdere nabewerkingen nodig zoals spanningsvrij gloeien, HIP (Hydrostatisch persen) en/of slijpen of verspanen. Ook de veiligheid m.b.t. werken met metaalpoeders is een belangrijk punt. Een op de markt gebrachte Nederlandse machine kost ca EUR 1,2 miljoen (prijspeil jan 2016) en is dus een forse investering.

Bedrijven die zelf ontwerpen, moeten nog verder kijken. Immers 3D-printen geeft ook mogelijkheden voor totaal nieuwe producten of producten die ‘vroeger’ te duur of zelfs onmogelijk te produceren waren. Dit is uiteraard een lastig traject, maar op internet zijn regelmatig voorbeelden te zien. Ontwerpers zullen echter eerst goed vertrouwd met de nieuwe techniek moeten zijn om hun producten ook optimaal te ontwerpen. Daar waar ontwerpen vroeger begrensd werden door materiaal en procestechniek, zijn er tegenwoordig eigenlijk geen grenzen meer. Dat maakt het voor de ontwerper lastiger in plaats van makkelijker. Gelukkig dat in technische opleidingen veel aandacht aan deze nieuwe technologie wordt besteedt!

Verspanende bedrijven moeten deze trend bijzonder goed gaan volgen. Enkele leveranciers leveren al bewerkingscentra waarin processen als 3D-printen, frezen en slijpen worden gecombineerd. Nadeel is dat er weer fors geïnvesteerd moet gaan worden, dat medewerkers opgeleid moeten worden en dat 3D-printen nog niet geheel uitontwikkeld is. Dat laatste is geen argument om investeringen in 3D-printen nu al op de lange baan te schuiven, immers de ontwikkelingen in 3D printen gaan zeer snel.

  

Maar de grote mogelijkheid van 3D-printen zit, naast producten produceren die vroeger onmogelijk waren, ook in het lichter maken van producten. Door alleen materiaal aan te brengen daar waar het nodig is, kan bespaard worden op materiaal zodat een product bij gelijke sterkte vele malen lichter wordt. Het is ook een enorme besparing op materiaal, zeker vanuit de duurzaamheid gedachte een goede ontwikkeling. En dat is toch ook de kant waar we naartoe moeten.

Kortom, 3D-printen geeft enorm veel nieuwe mogelijkheden, maar ook veel nieuwe keuzes. Wees kritisch op toepassingen en zorg voor genoeg kennis op gebied van ontwerpen, maar ook op het gebied van materiaaltechnologie.