Meer inzicht in voors en tegens 3D-printen van reserveonderdelen

Additive Manufacturing (AM), zoals 3D-printen in de vakwereld bekend staat, is een interessante technologie voor het verbeteren van het beheer van reserveonderdelen. Als het bijvoorbeeld mogelijk wordt om componenten op aanvraag en op locatie te printen – waar en wanneer dan ook – zijn grote voorraden niet langer nodig. Onderzoekers van de Universiteit Twente en de Universiteit Eindhoven onderzochten onder welke condities AM deze voordelen inderdaad kan bieden. Ze deden dit in het NWO-project SINTAS (Sustainability Impact of New Technology on After-sales Service supply chains).

Als reserveonderdelen echt snel nodig zijn om een voertuig of machine draaiend te houden, dan houden bedrijven voor alle zekerheid voorraden aan met die onderdelen. Maar dat voorraadbeheer heeft allerlei nadelen. Het kost ruimte en geld en de onderdelen worden lang niet altijd opgebruikt, wat niet bepaald duurzaam is. Een ander probleem rond reserveonderdelen is dat ze soms niet meer gemaakt worden, terwijl ze nog wel nodig zijn – bij oudere installaties en voertuigen bijvoorbeeld.  AM biedt de mogelijkheid om een onderdeel snel te maken. Een ander voordeel van AM: ‘Stel dat je alleen een nieuw ventieltje voor een wiel nodig hebt, dan wil je liever niet dat hele wiel bestellen. Want met de rest van dat wiel doe je niets. Even een ventieltje printen, is dan veel slimmer,’ aldus onderzoeker Matthieu van der Heijden (Universiteit Twente), projectleider van SINTAS. ‘AM-faciliteiten zijn behoorlijk universeel en kunnen op vele plekken vrij gemakkelijk worden gebruikt. Ook kan AM de reparatietermijn voor complexe reserveonderdelen die nog niet kunnen worden geprint verminderen, doordat het mogelijk is om een klein onderdeel te maken dat je bij die reparatie kunt gebruiken. Andere potenties liggen in het printen van onderdelen als tijdelijke oplossing – denk aan het ‘thuiskomertje’ in de auto – of om de versleten stukken van een onderdeel te herstellen dat anders zouden worden weggegooid.’

Verschillende nuttige inzichten

Of de potentiële voordelen van AM ook werkelijk gerealiseerd kunnen worden, verschilt per situatie. Zo is het om te beginnen al een uitdaging om binnen een grote database aan onderdelen precies die onderdelen te vinden waarvoor AM van grote waarde kan zijn. Tiedo Tinga, Universiteit Twente en promotor van één van de AIO’s: ‘In SINTAS hebben we dus een selectiemethode ontwikkeld om de onderdelen te identificeren die vanuit het perspectief van de  supply chain beter via AM kunnen worden gemaakt dan op de traditionele manier. Daarnaast hebben we verschillende kwantitatieve modellen ontwikkeld die inzicht te bieden in de vraag wanneer en hoe AM-technologie kan worden gebruikt al dan niet in combinatie met conventionele productiemethoden. Dit alles vanuit het oogpunt om de efficiëntie van de servicelogistiek te verbeteren, natuurlijk.’ Andere onderzoeksresultaten gaan over de eigenschappen van de gebruikte metaalpoeders en de daarmee geproduceerde onderdelen. Ook heeft SINTAS nieuwe inzichten opgeleverd in de voordelen van printen op afgelegen locaties en in nieuwe bedrijfsmodellen die samenhangen met licentieverlening door fabrikanten van componenten.

Veelbelovende onderzoeksrichtingen

Van der Heijden stelt dat er veel is geleerd over het potentieel van AM in de toeleveringsketens van after-sales services. ‘We hebben een aantal veelbelovende nieuwe richtingen ontdekt om te verkennen, zoals de combinatie van AM met voorspellend onderhoud. Case studies in de praktijk hebben aangetoond dat er ook problemen met data zijn die moeten worden opgelost. Informatie over het faalgedrag van AM-onderdelen is bijvoorbeeld nog maar beperkt beschikbaar en experts zijn het daarover niet altijd met elkaar eens. Het is ook nog niet niet zo eenvoudig om de kosten van AM goed in te schatten. Verwacht wordt dat de kosten in de toekomst zullen dalen, maar de snelheid van de daling is moeilijk te voorspellen. Bovendien creëren technologische ontwikkelingen, zoals nieuwe materialen die voor AM kunnen worden gebruikt, onzekerheid. Een heel apart probleem – met name in de luchtvaart – is de certificering van onderdelen die met AM zijn gemaakt. En ten slotte liggen er vraagstukken rond het intellectuele eigendom van ontwerpen van onderdelen.’

Download hier het boekje met de eindresultaten en interviews met de onderzoekers en partners uit het veld:

Veel te winnen bij AM

Rob Basten, Technische Universiteit Eindhoven en ook AIO-begeleider: ‘Op dit moment is AM van bijzonder belang voor partijen die verantwoordelijk zijn voor onderhoud, en indirect ook voor de gebruikers van de systemen. AM zal vooral van nut zijn voor situaties op erg afgelegen plekken, waar wel moet kunnen worden doorgewerkt. Denk daarbij aan militaire missies, ruimtevaart, offshore en mijnbouw. Producenten van onderdelen zullen hun bedrijfsmodellen moeten aanpassen. Als ze al servicecontracten verkopen, kan AM daar onderdeel van worden. Momenteel kijken veel bedrijven AM vooral met een technisch oog naar AM. Deze techniek biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid onderdelen helemaal opnieuw te ontwerpen. Maar eigenlijk zouden bedrijven naar de hele toeleveringsketen moeten kijken: er is veel meer te winnen met AM.’

Te verwachten innovaties

AM – nu nog in de beginfase – zal in de toekomst naar allerlei nieuwe toepassingen en bedrijfsmodellen leiden, zeggen de onderzoekers. Zo voorzien ze een vorm van dienstverlening waarin producenten een CAD-tekening verkopen die slechts één keer kan worden gebruikt voor een 3D-printsessie. Ook kwamen de onderzoekers tijdens SINTAS in contact met de Noorse start-up Fieldmade, die een mobiele container met printers en deskundig personeel heeft ontwikkeld die tijdelijk kan worden geplaatst op afgelegen plekken, zoals tijdens militaire missies. En zo zullen er meer innovaties volgen.