3D‑printen momenteel een potentieel $500B‑markt

Duizenden jaren hebben we vertrouwd op processen zoals smeden en gieten met behulp van vormmallen om steeds complexere gereedschappen en consumentenproducten te maken. In de afgelopen jaren heeft de technologie die bij deze productieprocessen hoort echter een enorme sprong voorwaarts gemaakt met de opkomst van additive manufacturing – vaak aangeduid als 3D‑printen.

Additive manufacturing is een computergestuurd proces waarbij gespecialiseerde materialen (meestal ‘filament’ genoemd) laag voor laag worden gesmolten en uitgehard. Afhankelijk van de schaal van de printer en de projectbehoeften kunnen gebruikte filamenten variëren van ABS‑kunststoffen tot vloeibare metalen, koolstofvezelinfusies en meer. Dit maakt de creatie van objecten mogelijk die alleen door menselijke creativiteit worden beperkt.

In 2023 is deze technologie zo gegroeid dat ze niet alleen op industriële schaal, maar ook voor hobbyisten en iedereen daartussen gemakkelijk toegankelijk is.

Bron – ARK Invest ‘Big Ideas 2023’ Pagina 131

Naast het in aanmerking nemen van zaken als Wrights Law – die in wezen stelt dat hoe meer we iets maken, hoe beter we erin worden – verwachten velen dat additive manufacturing de sector zal blijven laten bloeien vanwege het potentieel om zoveel andere sectoren te verstoren. ARK Invest benadrukt dit in haar recente ‘Big Ideas 2023’-rapport, waarin wordt voorspeld dat, wanneer toegepast op bestaande markten, “3D‑printen zal een markt van $500 miljard zijn”.

Kijkend naar 2030, stellen onderzoeksrapporten dat additive manufacturing een samengestelde jaarlijkse groei (CAGR) van 21 % zal behouden en een marktgrootte van meer dan $77 miljard zal hebben.

Fabrikanten en Innovatoren

Voordat we ingaan op enkele voorbeelden van hoe additive manufacturing de manier waarop we zaken als constructietechniek, gezondheidszorg en meer benaderen kan veranderen, volgen hier enkele voorbeelden van bedrijven die direct bij de sector betrokken zijn. Deze voorbeelden zijn geen beleggingsaanbevelingen, maar bedoeld om de belangrijkste spelers te belichten die de technologie vooruit helpen.

Autodesk Inc. (ADSK)

Een cruciaal onderdeel dat additive manufacturing mogelijk maakt, is de software die de creatie en uitvoering van productontwerpplannen mogelijk maakt. Hier komt Autodesk in beeld, met een volledige reeks software (Fusion 360, Netfabb, Tinkercad) speciaal ontwikkeld voor additive manufacturing.

Autodesk heeft haar hoofdkantoor in Californië, Verenigde Staten. In 2022 rapporteerde het bedrijf een omzet van $4,4 miljard.

Stratasys, Ltd (SSYS)

Dit bedrijf is een leider in de additive manufacturing sector. Met haar reeks 3D‑printers en diensten biedt het oplossingen voor diverse vakgebieden, waaronder de lucht‑ en ruimtevaart, tandheelkunde, automotive en meer.

Stratasys heeft haar hoofdkantoor in Minnesota, Verenigde Staten. In 2021 rapporteerde het bedrijf een omzet van $606,3 miljoen.

Xerox Holdings Corp. (XRX)

In 1980 verkocht de beroemde futurist Ray Kurzweil verschillende technologieën, waaronder de flatbed‑scanner, aan Xerox. In de decennia daarna is Xerox een synoniem geworden voor scanners en printers in het algemeen, en een bekende naam in elk huishouden.

Met betrekking tot additive manufacturing heeft Xerox haar R&D-capaciteit benut om producten te ontwikkelen zoals de ElemX, die vloeibaar metaalprinten mogelijk maakt.

Xerox heeft haar hoofdkantoor in Connecticut, Verenigde Staten. In 2022 rapporteerde het bedrijf een omzet van $7,11 miljard.

Waar de kans lag

We weten dus dat er ambitieuze voorspellingen worden gedaan over de toekomst van additive manufacturing. Maar welke toepassingen van deze technologie vormen de basis voor zulke voorspellingen? Hieronder staan slechts enkele voorbeelden uit een lange lijst.

Gezondheidszorg

• Een nieuwe heup nodig? 3D‑printen kan een perfecte recreatie bieden, op maat gemaakt voor de ontvanger.
• Orthodontie nodig? 3D‑printen kan op maat gemaakte inlegstukken bieden om een juiste gang bij ouderen te waarborgen, vallen te minimaliseren, gewrichtsschade te verminderen en zelfs diabetici te helpen.
• Een prothese nodig? 3D‑printen kan amputees een kosteneffectieve oplossing bieden om het gebruik van al hun ledematen te herstellen.
• Cardiovasculaire chirurgie nodig? 3D‑printen maakt de creatie van patiëntspecifieke implantaten zoals stents en kleppen mogelijk, waardoor operaties effectiever worden.

Met betrekking tot de gezondheidszorg gaat de lijst eindeloos door, en daarom gelooft ARK Invest dat, naast de lucht‑ en ruimtevaartsector, dit een van de meest winstgevende toepassingen van additive manufacturing in de komende jaren is.

Robotica / Machines

Hoewel robots al sinds 1918 in speelfilms verschenen in ‘The Master Mystery’, werd hun aanwezigheid in de popcultuur pas echt prominent in de jaren 80 met films als Rocky IV en Short Circuit. Een belangrijke reden hiervoor was dat, hoewel de technologie om levensvatbare pratende robots toen nog decennia verwijderd leek, het van fantasie naar realiteit overging. Snel vooruit naar 2023, en additive manufacturing staat nu klaar om een grote rol te spelen bij het realiseren van deze toekomstvisies, met projecten zoals Atlas (zoals te zien in de onderstaande video) en InMoov die de weg wijzen.

De ontwikkeling van dergelijke projecten wordt nu sterk ondersteund door additive manufacturing, omdat de processen het mogelijk maken,

• kosteneffectieve productie van onderdelen in kleine oplage
• verhoogde sterkte‑gewichtsverhoudingen van componenten
• eliminatie van vele technische complexiteiten

Met lopend onderzoek dat ons begrip van robotica vergroot, staan we dichter bij het zien van real‑world voorbeelden dan velen beseffen. Er bestaat geen twijfel dat, wanneer we 5‑10 jaar vooruitkijken, additive manufacturing een belangrijke rol zal blijven spelen bij het realiseren hiervan.

Lucht‑ en ruimtevaart & Militaire toepassingen

Midden 2022 zag een Amerikaans marineschip, de USS Essex, de installatie van een ElemX. Dit is een apparaat vervaardigd door Xerox, dat vloeibaar metaalprinten mogelijk maakt. Deze installatie is opmerkelijk omdat hij wordt gebruikt om de mogelijkheid te testen van 3D‑printers ter plaatse om de ‘operationele gereedheid’ van dergelijke schepen te ondersteunen.

Het toepassingsgebied van 3D‑printers reikt veel verder dan maritieme militaire operaties, tot in de ruimte. Niet alleen bouwen overheidsinstanties zoals NASA al raketonderdelen via additive manufacturing, maar er wordt onderzoek gedaan naar de levensvatbaarheid van de technologie in omgevingen met lage zwaartekracht. Als dit slaagt, kan dit leiden tot gemakkelijker onderhoud van ruimtestations, buitenaardse habitats en meer.

De aantrekkingskracht van additive manufacturing in militaire en lucht‑ en ruimtevaarttoepassingen gaat verder dan het gemak van het on‑demand produceren van onderdelen. Naarmate ons begrip van materiaalkunde groeit, ontwikkelen we nieuwe materialen die steeds betere sterkte‑gewichtsverhoudingen bieden – een cruciale factor voor kosteneffectiviteit en structurele integriteit in complexe constructies.

Een extra ‘D’?

Als al deze voorbeelden niet genoeg zijn om je te overtuigen van de voordelen van additive manufacturing, overweeg dan dat we deze toepassingen pas nu ontdekken met ons huidige begrip van materiaalkunde.

Kijkend naar 2030 en daarna, verwachten velen dat een belangrijke stap voor additive manufacturing het toevoegen van nog een ‘D’ aan het proces is, via de ontwikkeling van ‘4D‑printen’.

4D‑printen verwijst naar het gebruik van wat velen ‘programmeermaterie’ noemen. Het is in wezen 3D‑printen dat een materiaal gebruikt dat na de creatie reageert op externe prikkels (thermisch, elektrisch, enz.).

Zodra deze processen geperfectioneerd zijn, zullen ze producten mogelijk maken die van vorm/grootte kunnen veranderen, zichzelf kunnen herstellen via een structureel ‘geheugen’, en nog veel meer.

Laatste woord

Hoewel veel van de eindproducten die via 3D‑printen in dit artikel worden belicht al vandaag beschikbaar zijn via meer gevestigde methoden, zijn de belangrijkste onderscheidende factoren de efficiëntie, toegankelijkheid en kosten waarmee de technologie hun productie mogelijk maakt.

Vooruitkijkend blijft het potentieel van additive manufacturing om zoveel sectoren te verstoren en nieuwe mogelijkheden voor menselijke vindingrijkheid te openen een intrigerende propositie. Met dat in gedachten, zijn de voorspellingen dat de sector in de komende jaren met tientallen miljarden in waarde zal exploderen misschien niet zo vergezocht als ze in eerste instantie klinken.