3D-printing: geen derde industriële revolutie

ABN_infographic_3Dprinting_defZoals je kunt cijferhijgen over het internet of things, zo kan je dat ook doen over een andere technologietrend: 3D-printing. In 2015 voorspelde ABN AMRO in een sectorrapport dat de Nederlandse markt voor 3D printing een omvang zou krijgen van 45 miljoen euro. Canalys, een bureau voor marktonderzoek, schatte in 2013 de totale marktomvang voor 3D-printing in 2018 op ruim 16 miljard dollar. Consultancybedrijf Wohlers Associates roept dat de totale 3D-printmarkt voor zowel software als hardware in 2020 meer dan 20 miljard dollar groot is. Volgens Marketsandmarkets bereikt in dat jaar de 3D-printmarkt voor alleen de automotive sector al een omvang van anderhalf miljard dollar. In 2012 werd de 3D-printer zelfs de belangrijkste uitvinding sinds de drukpers genoemd. Alle redenen dus om te verwachten dat de derde industriële revolutie onderweg is.

clichesDe afgelopen drie jaar stonden alle seinen op groen: de prijzen van de printers daalden en computers beschikten over meer dan voldoende rekenkracht (er is tegenwoordig zelfs een instapmodel dat met een smartphone kan worden aangestuurd). Bedrijven als Shapeways zijn in de 3D-printservices gestapt en zelfs bij HEMA kan je terecht voor een beperkt 3D-printaanbod. Toch zijn de 3D-hubs nog niet op iedere straathoek te vinden en is het al helemaal geen hype om je eigen 3D-printer in huis te halen. De beloofde revolutie lijkt uit te blijven. Of voltrekt die revolutie zich juist stilletjes en staan we nog maar aan het begin?

De 3D-printmarkt werd gezien als de aanloop naar de derde industriële revolutie. Productie zou in toenemende mate lokaal kunnen worden uitgevoerd, een blauwdruk voor het ontwerp was voldoende; hele schakels in de supply chain zouden verdwijnen. Er zouden ook nieuwe toepassingen ontstaan in de ontwikkel- en productieketen, zoals het produceren van unieke voorwerpen. Denk bijvoorbeeld aan rapid prototyping – het snel kunnen produceren van slechts 1 exemplaar. Of aan het produceren van gepersonaliseerde producten, of het op afroep vervaardigen van reserve- of vervangende onderdelen van defecte apparaten. Maar kort na de optimistische marktscan van ABN AMRO kwam al naar buiten dat de internationale markt voor 3D-printerfabrikanten in het slop was geraakt. Consumenten zitten er niet op te wachten om thuis eenvoudige plastic voorwerpjes te kunnen printen. Grootschalige industriële toepassingen zijn er nog niet. Zelfs de hype rondom ‘lokale productie’ is inmiddels vervangen door een andere: zo wordt nu gesproken over virtual stock. Voor het on demand en op locatie produceren van producten is het voldoende om een blauwdruk, een printer en grondstoffen op voorraad te hebben. Het aanhouden van echte, fysieke voorraad is alleen noodzakelijk als producten direct beschikbaar moeten zijn.

Zoals het er nu naar uitziet, blijft die derde industriële revolutie inderdaad uit. Dat heeft te maken met (nog steeds) relatief hoge prijzen, aldus Shapeways CEO Peter Weijmarshausen. Hij veel van de grote hardware-leveranciers zoals HP en loopt nog altijd over van vertrouwen in de toekomst van 3D printing. Op verschillende vlakken zijn inderdaad belangrijke professionele toepassingen binnen handbereik gekomen. Dat komt door twee ontwikkelingen: de printer ontwikkelt zich verder en ook het aantal printbare materialen neemt toe.

Op de eerste plaats de printer. 3D-printing is begonnen met de cartesiaanse printtechniek. Daarbij legt de printkop een vaste weg af, vergelijkbaar bij een ouderwetse matrixprinter. In nieuwe varianten wordt de printkop echter bevestigd op een robotarm, die we kennen van puntlasinstallaties uit de automotive. Met deze techniek (delta-principe) kan de printkop in alle richtingen bewegen. Deze laatste variant komt bijvoorbeeld ook terug in de printer die op Fabcity Campus wordt gebruikt door architect Janjaap Ruijssenaars en dat brengt ons bij de tweede ontwikkeling: het aantal materialen dat met 3D-printtechnieken kan worden verwerkt, is enorm toegenomen. Op de Fabcity Campus introduceert BAM samen met Universe Architecture een betonprinter. Deze zal ingezet worden voor experimenten met verschillende soorten zand. Waar voorheen alleen nog met Dolomietenzand werd gewerkt, zal tijdens de FabCity Campus onderzoek worden gedaan naar Het IJ- en Noordzeestrandzand. De 3D-betonprinttechniek is ontwikkeld door de Italiaan Enrico Dini. Dini heeft printers ontwikkeld die complete huizen kunnen printen. Ook hier geldt, dat je de printer of het huis niet zomaar overal krijgt; het printen in beton maakt wel een 24-uursproces mogelijk zonder tussenkomst van mensen en het vergroot de mogelijkheden om vormvrij te werken. Voor de bouw is dat relatief nieuw.

Bam-landscape-house

Landscape House

Naast kunststof en beton kunnen ook glas, staal, klei en zelfs grafeen als printbaar materiaal worden gebruikt. Verschillende bedrijven experimenteren met het printen van bot- en spierweefsels, waarbij de 3D-printer levend materiaal als grondstof gebruikt: met zogenaamde hydrogels, water-gebaseerde oplossingen die dierlijke cellen bevatten. Daarnaast verwacht de voedingsmiddelenindustrie het nodige van de 3D-printer. Natuurlijk kan je printen met chocola of met pasta, maar er worden vooral kansen gezien in gepersonaliseerde voeding en in het maken van voedsel met behulp van nieuwe grondstoffen.

3D-printing leidt tot nieuwe mogelijkheden in allerlei sectoren en branches, maar de ontwikkelpaden zijn vaak langer dan in eerste instantie verwacht wordt. Al in 2014 schreef Toii over het Landscape House dat in beton zou worden geprint – zoals het er naar uitziet komt dit gebouw in 2017 of 2018 in Amsterdam te staan.

Een tweede noviteit is dat het met 3D-printing mogelijk wordt verloren gegane objecten te reconstrueren en reproduceren. Een goed voorbeeld hiervan is het project NewPalmyra, waarbij foto’s en 3D-printing gecombineerd worden ingezet om de door IS verwoeste tempels van deze Romeinse stad te reconstrueren. Hierbij is het zelfs mogelijk om het vernielde materiaal te vermalen – het is per slot van rekening steen, gedolven uit de natuur – en daarna opnieuw te gebruiken als grondstof om de objecten te printen. Dat roept de vraag op of het eindresultaat nog iets met historie of oudheid te maken heeft – iets wat je je ook kunt afvragen bij het historische centrum van Warschau dat na de vernietiging in de oorlog vrijwel geheel opnieuw werd gereconstrueerd.