Zes nichemarkten voor 3D-productie

Sinds tien jaar is 3D-printing (of additive manufacturing) een onderwerp dat geregeld in de pagina's van Grafisch Nieuws aan bod komt. 3D-printing wordt wel vaker omschreven als een 'disruptieve' of 'revolutionaire' technologie die de innovatie van de 21e eeuw wordt. Maar tot nu toe heeft ze niet meer dan enkele kleine schokjes in de grafische sector veroorzaakt. Enkele grafische distributeurs hebben op dat vlak in het verleden initiatieven opgestart, zoals Plantin & Tetterode, het huidige Heidelberg Benelux, en Albyco. De eerste verkocht 3D-printers van Mcor Technologies die gebruik maakten van papier, de andere bood machines van de Amerikaanse pionier 3DSystems aan. De groothandel Igepa had op zijn beurt een distributieakkoord gesloten met de Israëlische fabrikant Stratasys. En in het segment van de grootformaatdruk had distributeur Pantoon in 2014 het bedrijf FormID in Temse opgericht dat zich onder andere toelegde op de levering van uitrustingen voor 3D-printing. Iets meer dan zes maanden geleden sloot FormID echter in alle stilte zijn deuren. Ook de drukkerij Cartim had gepoogd om een aandeel in de nichemarkt van de 3D-druk te veroveren met de oprichting van Power Dust in 2014. Die onderneming mikte op de sector van de gebitsverzorging met de 3D-printtechniek in metaal van 3DSystems. Vandaag zijn al die spelers uit de technologie gestapt en is er geen enkele drukkerij te vinden die zich met 3D-printen heeft gediversifieerd. Er zijn echter enkele uitzonderingen: de distributeur Digital Dot in Steenokkerzeel en de specialisten van de visuele communicatie en de grootformaatdruk 3Motion (Zele) en Art Nzo (Limburg). Digital Dot verkoopt de 3D-grootformaatprinters van het Israëlische Massivit 3D. De machines van Massivit 3D kunnen erg grote voorwerpen (180 x 150 x 120 cm) in zeven uur produceren en mikken daarmee op de sector van de visuele communicatie en de productie van scènestukken. Massivit 3D heeft het GDP-procedé (Gel Dispensing Printing) ontwikkeld. Dat bestaat erin om een lichtgevoelig polymeer in de vorm van een gel aan te brengen die onmiddellijk onder invloed van UV-licht uithardt naarmate de productie vordert. Met de Massivit 1800 maakt 3Motion materiaal aan voor marktsegmenten zoals events, marketing en attractieparken. Een goed en slecht (het laatste) nieuwtje: vorig jaar nog werd een Massivit 1800 in de filmstudio Pix & Real in Louvain-la-Neuve geïnstalleerd. Die onderneming heeft echter onlangs definitief zijn deuren gesloten, zonder meer uitleg. De eigenaar Pascal Berger zei bij de installatie van de Massivit 3D door Digital Dot dat die stap deel uitmaakte van een contract voor een jaar en dat hij overwoog om bij een leverancier in Frankrijk in dezelfde machine te investeren. Hoewel talrijke initiatieven in de grafische sector vruchteloos bleken, blijft de markt van 3D-printing groeien. De belangrijkste afzetgebieden zijn sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, de autobouw, de gezondheid en de bouw, maar ook de kunstensector. Kris Binon, algemeen directeur van de sectororganisatie Flam3D, legt uit wat bedrijven tegenhoudt: "De bedrijven leggen heel wat belangstelling aan de dag, maar het ontbreekt hen nog aan kennis en ze weten niet hoe ze de technologie moeten exploiteren". De zware investering die de 3D-vertegenwoordigt en de prijs van de verbruiksgoederen vormen nog een sterke rem. Bovendien verouderen de machines snel omdat de technologie nog in volle ontwikkeling is. Al die factoren vertragen de verspreiding van deze technologie. 3D-printing is wel degelijk een disruptieve technologie die een plaats heeft in de vierde industriële revolutie, die we vandaag meemaken. De 3D-productie wordt bijvoorbeeld heel vaak ingezet om snel prototypes aan te maken met het oog op de ontwikkeling van industriële producten. Een 3D-printer kan een voorwerp uit één stuk produceren en daarbij stappen zoals de assemblage en de bewerking overslaan. Er komt ook nauwelijks handenarbeid aan te pas. Dat een voorwerp vooraf in 3D-vorm geproduceerd kan worden, maakt het ook mogelijk om gemakkelijker eventuele ontwerpfouten op te merken en te identificeren. Daarom maakt een groot aantal bedrijven gebruik van deze technologie, die het mogelijk maakt om op de ontwerpkosten te besparen en om de productietermijnen in te korten. De voorbije jaren zien we dat de technologie voet aan de grond krijgt bij de productie van consumptiegoederen. Kleine ondernemingen en particulieren krijgen nu op hun beurt ook toegang tot die technologie dankzij de 3D-desktopprinters en de FabLabs. Op die manier ligt het aanbieden van een 3D-ontwerpdienst binnen het bereik van drukkers die al vertrouwd zijn met grafische ontwerpsoftware. De Amerikaanse fabrikant 3DSystems en het Amerikaans-Israëlische Stratasys nemen in de wereld van 3D-printing een leiderspositie in. Daarnaast zijn er ook bekende constructeurs van 2D-printers die hun eigen 3D-druktechnologie ontwikkeld hebben. Veel belangstelling wekt ook de technologie van Massivit 3D die commerciële toepassingen vindt in de productie van grote voorwerpen en in de visuele communicatie. Mimaki biedt via een OEM-akkoord met Massivit 3D op zijn beurt dezelfde techniek aan onder de naam Mimaki 3DGD-1800. In de Benelux is Seido Systems (Wevelgem) de distributeur van de industriële 3D-printers van Stratasys, meer bepaald de grootformaatsystemen op basis van de FDM-technologie (Fused Deposing Modeling - het aanbrengen van gesmolten kunststofdraad), de meest gebruikte 3D-druktechnologie in de wereld. Voor kleine formaten beschikt de Amerikaans-Israëlische constructeur ook over een 3D-oplossing, in kleur en op basis van de inkjettechnologie. Die oplossing is bedoeld om met grote precisie voorwerpen met een gladde afwerking en kleine details te vervaardigen. Het gaat om de PolyJet-technologie die van een vloeibaar polymeer gebruik maakt. Microscopisch kleine druppeltjes worden met grote precisie op het voorwerp in wording, aangebracht. Die technologie maakt het mogelijk om meerdere materialen (tot 8 verschillende materialen) in één enkele 3D-print te combineren. Levendige kleuren kunnen bijvoorbeeld met transparante materialen gecombineerd worden om realistische modellen van verbruiksgoederen te vervaardigen. Volgens Steve Scheirlinckx, accountmanager bij Seido Systems, verkopen de machines van Stratasys goed, maar in andere sectoren dan de grafische. Merken zoals L'oréal, Philips Lighting of nog Tupperware gebruiken de 3D-techniek om prototypes van hun producten te maken die ze nog voor de verkoop echt van start gaat, op verkooppunten kunnen uittesten. Het systeem PolyJet Stratasys J55, dat met CMYK- en transparante materialen werkt, leent zich daar perfect voor. Mimaki biedt op zijn beurt een alternatief met zijn compacte 3D-printers 3DUJ-553/2207 (UV-LED en inkjet). Die polychrome 3D-oplossingen maken het mogelijk om fotorealistische voorwerpen in maximumformaten van 508 x 508 x 305 mm en 203 x 203 x 76 mm te vervaardigen. De printers kunnen tot 10 miljoen kleuren reproduceren. De 3DUJ-2207, die sinds 2020 op de markt is, dient zich aan als een betaalbare oplossing om industriële producten te vervaardigen, om marketingtoepassingen te realiseren en om prototypes aan te maken... Fotorealistische verzamelfiguurtjes en maquettes op kleine schaal zijn andere voorbeelden van mogelijke toepassingen. Mimaki biedt een transparante hars aan die op zich gebruikt kan worden of met kleuren vermengd kan worden om verschillende gradaties van transparantie te verkrijgen. HP is een andere bekende constructeur uit de grafische sector die zich ook aan de 3D-druk gewaagd heeft. Het bedrijf heeft de 3D-druktechnologie MJF (Multi Jet Fusion) ontwikkeld die het sinds 214 aanbiedt. HP spreekt in dit verband niet meer over pixels, maar over 'voxels'. Een laag voxels vertegenwoordigt bepaalde informatie in een driedimensionale matrix. De 3D-technologie van HP maakt het mogelijk om met vloeistoffen voorwerpen te maken. Het procedé Multi Jet Fusion is vergelijkbaar met de 3D-druktechniek op basis van Binder Jetting waarbij een bindmiddel op het poeder gespoten wordt. Bij MJF wordt ook nog een afwerkmiddel aangebracht om het oppervlak glad te maken. Met die technologie kunnen ook 3D-voorwerpen in kleur vervaardigd worden. Een studie van PwC, Sirris en Agoria onderstreept dat België een goede plaats inneemt in de industriële waardeketen van 3D-printing. Zijn er nog commerciële mogelijkheden voor de grafische bedrijven? Als die er al zijn, dan moeten die veeleer in industriële nichemarkten gezocht worden. De technologische vooruitgang van de voorbije jaren heeft verscheidene aspecten van de 3D-productie verbeterd: snelheid, verscheidenheid van de materialen, grotere afmetingen, kleur, nauwkeurigheid... Troeven die de 3D-druk kan uitspelen, zijn de snelle realisatie van prototypes, de productie van unieke stukken of kleine reeksen, de productie van vervangonderdelen op aanvraag, de productie van complexe voorwerpen zonder assemblagewerkzaamheden, de personalisatie op grote schaal, de mogelijkheid om op afgelegen sites te drukken... Dat laatste punt biedt het voordeel om de bevoorradingstermijn en de transportkosten te verminderen. De geleidelijke verspreiding van de technologie leidt tot toepassingen in een almaar groeiend aantal activiteiten en tot bijkomende diensten. Er worden trouwens al heel wat diensten in verband met 3D-printing aangeboden: hulp bij het ontwerpen van 3D-bestanden, de snelle aanmaak van prototypes, druk op aanvraag, onderhoud, opleiding, enzovoort. Heel wat CAD-programma's zijn gratis beschikbaar om voorwerpen in een 3D-model te gieten of om 3D-scans aan te passen. Andere programma's die geavanceerde functies voor bedrijven aanbieden, worden met een betalende licentie aangeboden. In dit stadium kunnen grafici leren hoe ze bestanden kunnen aanmaken die voor 3D-druk geoptimaliseerd zijn. En dat is een dienst die een drukkerij zou kunnen leveren. In de voedingsindustrie kent 3D-printing een snelle groei. De meest voorkomende technologie is de 3D-druk van chocolade bij de juiste temperaturen. Door de creatieve en personalisatiemogelijkheden te verruimen, kunnen koks mooie vormen en decoraties voor hun gerechten realiseren. 3D-modellen aanmaken is echter complex en niet alle koks, patissiers of keukenliefhebbers hebben tijd om te leren hoe de 3D-programma's werken. De Belgische chocoladefabrikant Callebaut had daarom het originele idee om 'Mona Lisa' in het leven te roepen, een studio voor de 3D-druk in chocolade die in 2020 de deuren in Nederland opende. Die studio is uitgerust met verscheidene machines die vrij snel chocoladestukken in serie kunnen vervaardigen. Sterrenkoks kunnen er nieuwe ideeën uittesten en complexe en originele realisaties bedenken. In Frankrijk stelt de start-up 'La Pâtisserie Numérique' patissiers in staat om hun biscuits, of taartbodems, met een 3D-printer te realiseren. La Pâtisserie Numérique werd in 2019 door Marine Coré-Baillais opgericht die voordien aan het hoofd stond van de online 3D-printdienst Sculpteo. Volgens de oprichtster maakt de 3D-productie het mogelijk om repetitieve en tijdrovende werkzaamheden zonder veel toegevoegde waarde te automatiseren. Vorige maand nam de Franse start-up zijn nieuwe installatie (een laboratorium en culinaire 3D-printers) in gebruik. Die is gevestigd in Hub 4.0, een digitaal starterscentrum in Normandië. Onlangs werd La Pâtisserie Numérique partner van Jacques-Brossard, de Franse leider in de productie van industrieel brood en gebak, als onderdeel van een toekomstig R&D-project rond 3D-voedselprinten. Niet voor niets heeft La Pâtisserie Numérique de 'Patiss3' 3D-voedselprinter ontwikkeld die in staat is om volumes te printen zonder toevoeging van additieven. De verpakkingsindustrie is een ander domein waar 3D-printing van pas komt, en dat op verschillende manieren. Op de beurs Luxe Pack Monaco (3-5 oktober 2022) liet de 3D-techniek van zich horen met het Franse bedrijf Cosmogen, dat gespecialiseerd is in het ontwikkelen van verpakkingen voor de cosmeticasector. Op Luxe Pack stelde het bedrijf een in 3D-druk vervaardigde metalen dispenser voor zalven voor. Het is de bedoeling om die dispenser in verschillende vormen aan te bieden zodat bij elk gebruik de juiste dosis van het product vrijgegeven wordt. Dankzij de 3D-technologie in metaal kan Cosmogen zijn dispensers personaliseren en vormen bedenken die op geen enkele andere manier mogelijk zijn. Quadpack, de internationale producent van verpakkingen voor schoonheidsproducten, beschikt op zijn beurt over een centrum dat met de 3D-printer Stratasys 1850 Prime uitgerust is om snel prototypes te vervaardigen. Het centrum wordt ingezet om de materialen te doen evolueren en om de weergave van de Pantone-kleuren en de productie te verbeteren. "In de sector van de schoonheidsproducten is de termijn om een product op de markt te brengen, essentieel en de Stratasys J850 stelt ons in staat om onze klanten erg realistische prototypes voor te stellen. En dat al van in de beginfase zodat we de ontwerpen sneller kunnen goedkeuren. Dankzij die optimalisatie kunnen we onze ideeën veel sneller in verkoopbare projecten omzetten", legt Olivier Drew uit, expert in de 3D-technologie bij Quadpack. In september 2020 had HP een met 3D-printing compatibele oplossing op de markt gebracht om voorwerpen met smeltdraad te vervaardigen. Het toestel werd ontwikkeld om snel en tegen een lage prijs producten die gepersonaliseerd kunnen worden, met behulp van vezels te vervaardigen. Igus, een fabrikant van polymeren voor de FSL-druk op een 3D-printer, heeft onlangs een nieuw materiaal voor de verpakkingssector uitgebracht. Dat product is overigens in de running voor de wedstrijd van de Franse vakbeurs All4Pack (21-24 november 2022). Het gaat om een blauw FSL-poeder dat aan de vereisten van de FDA (Food and Drug Administration) en het Europese voorschrift 10/2011 voldoet. Dat materiaal kan de veiligheid verhogen van de machines en de uitrustingen die in de voedings- en drankensector gebruikt worden. De producenten van die machines doen een beroep op 3D-printers als een alternatief voor de klassieke productie met draai- en freesmachines. Voor dergelijke stukken willen almaar meer ingenieurs een blauw printmateriaal omdat dat goed zichtbaar is. Daardoor kan de veiligheid van de voedingsproducten verhoogd worden. Dat is alvast de stelling van Igus. "Wanneer een gedrukt onderdeel breekt, kunnen de blauwe fragmenten in het product snel opgemerkt worden, zowel met detectors als met het blote oog. Om in te spelen op een grote vraag hebben we onlangs iglidur i6-BLUE ontwikkeld, een blauw drukpoeder dat op alle gangbare FSL-printers gebruikt kan worden", verklaart Christophe Garnier, hoofd van de afdeling iglidur bij Igus France. Onlangs besteedde de pers flink wat aandacht aan een racefiets die het Italiaanse fietsenmerk Pinarello ontworpen had, die in 3D gedrukt was en waarvan de eigenschappen op het biomimetisme berusten. Het model werd 'Bolide F HR 3D' gedoopt en het frame, de vork en de zadelbuis werden in 3D geprint met een legering uit de ruimtevaart. Die onderdelen werden vervaardigd in een vat dat met metaalpoeder gevuld was, een mengsel van aluminium, magnesium en scandium. De 3D-productie werd in Leuven bij Materialise uitgevoerd. Dankzij dit procedé kon de ontwerper zich voor de oppervlakstructuur op walvisvinnen inspireren. Wetenschappers hadden vastgesteld dat die geribde vinnen een vlottere waterafvoer mogelijk maken, terwijl ze bovendien een groter draagvermogen bieden en de weerstand verminderen. Door de bevindingen van de hydrodynamica op de aerodynamica over te brengen, werd het bijvoorbeeld ook mogelijk om het rendement van het blad van een windmolen met bijna twintig procent te verhogen. En mede daardoor heeft de Italiaanse wielrenner Filippo Ganna in oktober in Zwitserland met deze racefiets het werelduurrecord op 56,79 km kunnen brengen. Voordien stond dat op naam van Daniel Birgham met 55,548 km. De nieuwe Bolide F HR 3D is op bestelling beschikbaar bij de officiële verkopers van het Italiaanse merk Pinarello. Voor een prijskaartje van 40.000 tot 60.000 euro. Het is niet de eerste keer dat 3D-printing wordt ingezet om sportuitrusting te vervaardigen. Zo zijn er loopschoenen in 3D gemaakt voor merken zoals New Balance, Adidas en Nike. Adidas bijvoorbeeld gebruikt koolstofharsen om zolen te vervaardigen. Daarnaast zijn er ook golfclubs van het merk Grismont te vinden die met de 3D-techniek vervaardigd zijn, net als beschermmaskers en tandbeschermers voor beoefenaars van American football. De voorbije zomer werden ook de eerste klimschoenen die in 3D op maat vervaardigd worden, op de markt gebracht. Dat is een project van de Spaanse start-up Athos waarin ontwerpers en ingenieurs samenwerken en dat een beroep kan doen op HP (en zijn technologie Multi Jet Fusion) en de online 3D-printdienst Sculpteo. Athos heeft een probleem bij de klimschoenen aangepakt: om de nodige steun te krijgen, moeten klimmers schoenen van twee of drie maten te klein kopen. En dat is pijnlijk. "Dankzij de 3D-techniek wordt elke klimschoen gepersonaliseerd op basis van de vorm van de voet, van de behoeften van de gebruiker en van het type beklimmingen die hij uitvoert. Om de Athos klimschoenen te fabriceren, volstaat het om het lichaam van de schoen te printen en om het rubber en de veters te assembleren. Het gaat om een heel eenvoudig productieprocedé dat overal ter wereld toegepast kan worden", gaat Athos voort. Om een gepersonaliseerd paar schoenen te krijgen, wordt de gebruikers gevraagd om hun voeten met de Athos-app te scannen. Vervolgens kunnen de schoenen geïndividualiseerd worden door de vorm, de kleur en het type van beklimmingen die de voorkeur genieten, te kiezen. Vervolgens kan het productieproces starten: 3D-druk, assemblage van de onderdelen en levering. De schoenen worden in TPU vervaardigd, een soepel polyurethaan dat onder invloed van warmte vervormd kan worden en dat duurzaam, stevig en soepel is. Volgens Sculpteo is TPU geschikt voor toepassingen waarbij schokken opgevangen moeten worden en waarbij het materiaal van een grote elasticiteit blijk moet geven. De 3D-techniek wordt als een duurzamere productiemethode beschouwd dan de traditionele methodes omdat ze veel minder afval voortbrengt. Daarnaast biedt die techniek ook de mogelijkheid om al gebruikt materiaal te recycleren. Zo zagen al verscheidene innovaties het licht om materialen te recycleren voor de productie van duurzame verpakkingen, of om PET-flessen te recycleren en om te vormen tot grondstof voor de productie van andere voorwerpen. Onlangs hebben Tetra Pak (de specialist in voedingsverpakkingen) en Aectual (een Nederlands merk voor interieurdesign) de krachten gebundeld. Op de designbeurs van Milaan, juni 2022, kwamen ze met een primeur: een collectie van in 3D-druk vervaardigde meubels met als grondstof gebruikte en gerecycleerde verpakkingen van Tetra Pak. Op die manier krijgen het polyethyleen en het aluminium - die respectievelijk twintig en vijf procent uitmaken van de kartonnen brikken - een tweede leven. Het startpunt van het project was de vaststelling dat er in 2021 bijna 200 miljard drankkartons vervaardigd werden en dat er in de wereld ongeveer vijf miljard gebouwen staan. Aectual is het eerste bedrijf ter wereld dat interieur- en architectuurproducten aanbiedt die volledig uit de kringloopeconomie afkomstig zijn en die met de 3D-techniek vervaardigd worden. De samenwerking met Tetra Pak maakte het mogelijk om een materiaal te ontwikkelen, het zogenaamde PolyAl, dat een mengsel is van het polymeer en het aluminium uit de voedingsbrikken. "PolyAl heeft indrukwekkende eigenschappen. Het lijkt wat op klei en beton, maar het is een echt polyvalent materiaal", legt Aectual uit. "Bovendien geven de minuscule aluminium schilfertjes het materiaal diepte en maken ze het mogelijk dat de kleur zich goed met het materiaal vermengt. De afwerking voelt bijzonder aangenaam aan. Gezien de eigenschappen van het materiaal zijn we ervan overtuigd dat we PolyAl voor alle producten in ons gamma kunnen gebruiken." Meubelstukken die het designmerk Aectual ontworpen heeft en die met de 3D-techniek vervaardigd zijn nadat het polymeer en aluminium uit de voedingsbrikken van Tetra Pak gerecycleerd werden. Een ander architecturaal voorbeeld uit de Verenigde Staten. De bouwmaatschappij Reinhabit heeft de Californische start-up Azure Printed Homes (een bedrijf dat met de 3D-techniek werkt) de opdracht gegeven om milieuvriendelijke woningen in plastic te bouwen. Het gaat om tien gebouwen die op verschillende plekken in Californië opgericht moeten worden. Volgens Reinhabit is er in Californië een tekort aan woningen zodat naar innovatieve methodes gezocht wordt om woningen in kortere tijd te bouwen. Azure zegt in staat te zijn om dankzij de 3D-techniek structuren zeventig maal sneller te bouwen dan met de traditionele methodes mogelijk is. 3D-printing is ook geregeld te gast op modedefilés. Onlangs liet de Amerikaanse rapper en designer Kanye West (of Ye) van zich spreken tijdens de Fashion Week in Parijs. Tijdens zijn controversiële defilé 'YZY SZN 9' (seizoen 9 van Yeezy) droeg Kanye West in 3D gedrukte laarzen. Die waren vervaardigd door het Duitse bedrijf Zellerfeld dat in 2020 opgericht is en schoenen met de 3D-techniek vervaardigt. Volgens Zellerfeld werden de laarzen voor het defilé van Kanye West in één enkel weekend ontwikkeld en geproduceerd. Om slechtzienden de kans te geven om kunst te ontdekken, worden er reliëfversies van schilderijen uit de kunstcollectie van de musea van Lancaster in 3D gedrukt. Dit project, 'Feeling as Seeing', wordt geleid door twee ingenieursstudenten in samenwerking met de musea van Lancaster en met de blindenorganisatie Galloway. Om met het best mogelijke resultaat reliëfs op basis van 3D-printing te verkrijgen, worden er tests met slechtzienden uitgevoerd. Professor Claudio Paolini van de ingenieursschool van Lancaster verklaarde: "Een van de opdrachten van het ingenieurswerk is oplossingen te vinden om obstakels te overwinnen. Ik ben verheugd dat de ingenieursschool aan dit project bijgedragen heeft en dat we dankzij onze expertise in de 3D-druk slechtzienden een nieuwe manier kunnen geven om van de prachtige kunstwerken uit de musea van Lancaster te genieten." 3D-printers kunnen ook een instrument zijn voor kunstenaars die hun werk willen reproduceren, voor een lagere prijs. Daarvoor volstaat het om het oorspronkelijke werk met een 3D-scanner te digitaliseren of om er met CAD-software een 3D-model van te maken. Zodra het 3D-bestand aangemaakt is, kan de kunstenaar zijn werk zo vaak als nodig reproduceren. En waarom ook niet met variaties in kleur, textuur, enzovoort? Omdat de verbeelding in de kunstensector geen grenzen kent, maakt de 3D-technologie het mogelijk om complexe en ongeziene vormen te vervaardigen die niet op een andere manier tot stand kunnen komen. 3D-productie biedt kunstenaars en designers een reële toegevoegde waarde in een periode waarin de personalisatie niet alleen een trend is, maar een echt marketinginstrument.