Robotica en Additieve Productie in 2023

Het was een geweldig jaar voor technologische vooruitgang, met doorbraken in kwantumcomputing en 5G tot AR/VR, grote taalmodellen en kunstmatige intelligentie (AI). Het technologische landschap is dramatisch veranderd door deze baanbrekende innovaties.

Vandaag behandelen we twee prominente sectoren, robotica en additieve productie, om te zien waar we naartoe gaan.

Robotica beleefde een bijzonder spannend 2023 met de opkomst van nieuwe technologieën, terwijl ontwikkelaars de grenzen van wat robots kunnen doen blijven verleggen. Al deze vooruitgangen in de sector wijzen erop dat robotica de dominante technologie wordt in het voortdurend veranderende technologische landschap, omdat ze de manier waarop we werken, leven en spelen revolutioneren en een essentieel onderdeel van ons leven worden.

Dan is er additieve productie (AM) of additive layer manufacturing (ALM), die draait om 3D‑printen. Het is een computer‑gestuurd proces om materialen, meestal in lagen, te deponeren en objecten te creëren op basis van driedimensionale modelgegevens.

Laten we dus de meest opvallende ontwikkelingen in deze twee sectoren in 2023 bekijken!

Humanoïde Robots Leiden Robotica 

Robotica is het vakgebied dat zich bezighoudt met het concept, ontwerp, constructie en gebruik van robots om taken uit te voeren die normaal door mensen worden gedaan. Hier zijn robots automatisch bediende machines die vaak eenvoudige, repetitieve taken zelfstandig uitvoeren.

Dit jaar zagen we verschillende mensachtige robots, humanoïde robots genaamd, die de krantenkoppen haalden. Ze worden humanoïde robots genoemd omdat ze lijken op de vorm van een menselijk lichaam en doorgaans een torso, hoofd, armen en twee benen hebben. In de eerste plaats zijn deze robots gebouwd om met menselijke gereedschappen te interageren en worden ze ook gebruikt voor inspectie en onderhoud. De nieuwste iteraties van deze robots kunnen praten, lopen en werken als mensen.

Enkele van de populaire humanoïde robots zijn Nadine van het Japanse bedrijf Kokoro, een empathische robot met persoonlijkheid, stemming en emoties die oogcontact maakt en begroetingen beantwoordt. Geminoid DK is een andere ultra‑realistische humanoïde die op een mens lijkt. Humanoïde Junco Chihira is gecreëerd door Toshiba, werkt in een toeristisch informatiecentrum en beschikt over spraakherkenningsmogelijkheden. Dan is er Jia Jia, die een normaal gesprek kan voeren met micro‑biologische gezichtsuitdrukkingen dankzij spraak‑generatie‑algoritmen en gezichtsherkenningstechnologieën.

We kunnen Sophia niet vergeten, die wordt beschouwd als de meest geavanceerde humanoïde robot. Ze debuteerde in 2016 en is ontworpen door Hanson Robotics; Sophia is de eerste robotburger van de wereld en tevens de robot‑innovatie‑ambassadeur voor het UN‑ontwikkelingsprogramma. Ze werd gecreëerd met het doel een robot te maken die sociale vaardigheden kan verwerven, daarom is ze uitgerust met neurale netwerken en AI om menselijke gezichten te herkennen en hun gebaren en emoties te begrijpen.

De ruimtevaartorganisatie NASA heeft ook haar eigen humanoïde robot ontwikkeld, genaamd Valkyrie, die 6 voet 2 inch (ongeveer 1,88 m) lang is en 300 pond (136 kg) weegt. Deze bipolaire humanoïde robot bevindt zich nu in de laatste testfase bij NASA’s Johnson Space Center in Texas. De robot is ontworpen om te werken in beschadigde of verslechterde omgevingen, zoals gebieden getroffen door natuurrampen.

Robots zoals Valkyrie kunnen op een dag ook in de ruimte opereren; Shaun Azimi, leider van het NASA Dexterous Robotics Team, zei dat humanoïde robots in de ruimte potentieel risicovolle taken kunnen uitvoeren zodat astronauten zich kunnen richten op verkenning en ontdekking. Het idee is hierbij niet om menselijke bemanningen te vervangen, maar humanoïde robots het ‘saai, vuile en gevaarlijke’ werk te laten doen, zoals het reinigen van zonnepanelen of het inspecteren van defecte apparatuur van ruimtevaartuigen, terwijl mensen zich richten op ‘activiteiten op hoger niveau’.

Hiervoor heeft NASA een partnerschap met robotica‑bedrijven zoals het in Texas gevestigde Apptronik, dat Apollo ontwikkelt met de capaciteit om ’22 uur per dag online’ te zijn voor het uitvoeren van supply‑chain‑gerichte taken in magazijnen en productiefaciliteiten en in de toekomst uit te breiden naar retail, levering en daarna de ruimte. Apptronik is van plan deze robots het jaar daarna aan bedrijven te leveren.

Naast dit alles verschenen dit jaar ook andere humanoïde robots, waaronder Tesla’s Optimus, Unitree’s H1, Sanctuary AI’s zesde‑generatie Phoenix en Figure AI’s Figure 01. China heeft zelfs onlangs aangekondigd plannen te hebben om tegen 2025 humanoïde robots massaal te produceren. Ondertussen bouwt Agility Robotics een fabriek, ‘RoboFab’, om tot 10.000 robots per jaar te produceren. E‑commercegigant Amazon (AMZN ) is ook begonnen met de eerste commerciële tests van een humanoïde robot.

Boston Dynamics doet geweldig werk op dit gebied. Laten we meer over hen leren.

1. Boston Dynamics 

In de wereld van humanoïde robots is Boston Dynamics de bekendste naam, die eerder dit jaar video’s plaatste van hun Atlas‑robot die rondrent, planken oppakt en een zak met gereedschap gooit op een gesimuleerde bouwplaats. Volgens Ben Stephens, hoofd van Atlas‑controle, is er nog een ‘lange weg te gaan’ voordat bipolaire robots betrouwbaar naast mensen kunnen werken, maar ‘dit is de toekomst van robotica.’

Opgericht in 1992 als een spin‑off van MIT, is Boston Dynamics een robotica‑ontwerpbureau dat ook software ontwikkelt voor mensensimulatie en training. De missie van het bedrijf is om uitzonderlijke robots te conceptualiseren en te creëren die het gevaar en de fysiek moeilijke aspecten van werk verminderen en het leven van mensen verrijken.

De humanoïde robot Atlas, die zij definiëren als ‘de meest dynamische humanoïde robot ter wereld’, stelt Boston Dynamics in staat de grenzen van volledige lichaamsmobiliteit en bimanuele manipulatie te verleggen. Atlas wordt gebruikt om het potentieel van de humanoïde factor te verkennen en toont de inspanningen van het bedrijf om de volgende generatie robots te ontwikkelen met mobiliteit, perceptie en intelligentie.

AI voor Mens‑robotinteractie

Kunstmatige intelligentie, of AI, de intelligentie van machines of software, heeft dit jaar enorme vooruitgang geboekt en is een drijvende kracht geworden in de transformatie van vele industrieën, waaronder robotica. Door middel van machine learning stelt AI robots in staat te leren en specifieke taken uit te voeren.

AI‑technieken zijn eigenlijk noodzakelijk zodat robots menselijk gedrag, gebaren en lichaamstaal kunnen begrijpen en emoties kunnen uiten. Onderzoekers gebruiken technieken zoals emotieherkenning, spraakherkenning en voorspellende taalmodellen om niet alleen de robotcommunicatie te verbeteren, maar ook om op een emotioneel intelligentere manier te interageren.

Vooruitgang in AI geeft robots cognitieve mogelijkheden die voorheen niet mogelijk waren, waardoor AI‑aangedreven robots onmisbaar worden in diverse industrieën. Deze kruising van robotica en AI geeft ook aanleiding tot andere sectoren, waarbij de AI‑Robotics‑markt momenteel net iets meer dan $15 miljard bedraagt en naar verwachting zal groeien tot $36,78 miljard tegen het einde van dit decennium.

AI wordt in robotica op veel manieren toegepast, te beginnen met machine learning. Door te leren van data en ervaringen, wat essentieel is voor taken die patroonherkenning vereisen, kan de prestaties van robots worden verbeterd. Robots gebruiken ook AI‑aangedreven computervisie om visuele informatie te analyseren, wat essentieel is voor het herkennen van objecten, mensen en obstakels die hen helpen te navigeren.

AI‑algoritmen ondersteunen robots bovendien bij het bepalen van de beste routes om hun complexe omgeving te navigeren, waardoor hun finesse wordt vergroot door precieze controle van armen en grijpers mogelijk te maken en autonome beslissingen te nemen om zich aan dynamische situaties aan te passen zonder voortdurende menselijke tussenkomst.

Integratie van Natural Language Processing (NLP) stelt robots in staat menselijke commando’s te begrijpen en beter te reageren, waardoor hun waarde in mens‑robotinteracties toeneemt en ze gebruiksvriendelijker worden. In dit domein signaleerde OpenAI’s ChatGPT, het grootste verhaal in robotica, automatisering en AI dit jaar, een nieuw tijdperk in mens‑computerinteractie.

ChatGPT is een NLP‑tool aangedreven door AI‑technologie die je in staat stelt mensachtige gesprekken te voeren met een chatbot. In een paar maanden heeft ChatGPT verworven 100 miljoen gebruikers, wat ertoe leidde dat verschillende bedrijven hun eigen generatieve AI‑programma’s uitbrachten. Andere Large Language Models (LLMs) — die generatieve AI of conversatie‑AI maken — omvatten Google’s Gemini LLM, dat Bard aandrijft, Amazon’s Olympus en Meta’s Llama 2.

Deze ontwikkeling in generatieve AI opende nieuwe mogelijkheden in de robotica‑industrie. Bijvoorbeeld, eerder dit jaar verbeterde Microsoft (MSFT ) ChatGPT om een robotarm te bedienen en een lucht‑drone te navigeren. Het bedrijf kondigde ook plannen aan om GPT‑aangedreven robots te ontwikkelen en generatieve AI te gebruiken bij robotcreatie. Tegelijkertijd gebruikten onderzoekers in Zwitserland en Nederland inzichten van ChatGPT om een tomaat‑plukkende robot te ontwikkelen. Dan is er Agility Robotics, dat de toepassing van LLM’s onderzocht om hun mobiele manipulatie‑robot, Digit, te besturen.

Zoals we hebben gezien, helpt AI de mogelijkheden van robots te verbeteren, waardoor ze flexibeler, intelligenter en vaardiger worden in het uitvoeren van diverse taken. Het maakt het ook mogelijk voor robots om menselijke gebaren te herkennen, intenties te begrijpen en passende reacties te geven, waardoor een efficiëntere en veiligere samenwerking tussen mens en robot ontstaat.

Klik hier voor de lijst van beste robotchirurgiestocks.

2. Hanson Robotics

Dit AI‑ en robotica‑bedrijf creëert sociaal intelligente machines en staat achter de beroemde Sophia de Robot. Hanson Robotics is actief op het gebied van materiaalkunde, robotica, onderzoek en ontwikkeling van AI, en ervaringsontwerp om ‘robots tot leven te brengen’ als niet alleen nuttige producten, maar ook boeiende karakters.

In november 2023 ontwikkelde het in Hong Kong gevestigde robotica‑bedrijf ‘s werelds eerste AI‑humanoïde robot, Mika, in samenwerking met het luxe lifestyle‑bedrijf Dictador. Mika trad toe tot Dictador als CEO om ‘verantwoordelijk te zijn voor het Arthouse Spirits DAO‑project en de communicatie met de DAO‑gemeenschap’ namens het bedrijf.

Dit is nog niet alles. Mika ontving ook de titel van ere‑professor tijdens de inauguratie van de Collegium Humanum Universiteit 2023/24 en hield een toespraak waarin hij de vooruitgangen in het AI‑veld benadrukte. David Hanson, de CEO van Hanson Robotics, heeft het belang benadrukt van het ‘humaniseren’ van AI‑technologie en dat AI moet leren ‘om mensen te geven om’.

Geavanceerde 3D‑printers

Hoewel de eerste 3D‑printtechnologie in het begin van de jaren 80 werd uitgevonden, is deze de afgelopen jaren aanzienlijk gegroeid, met een wereldwijde marktwaarde van $18,33 mlrd in 2022. Deze markt zal naar verwachting groeien tot bijna $100 mlrd tegen 2032.

Naarmate bedrijven in de jaren 2010 goedkope 3D‑printers voor consumenten begonnen aan te bieden, gecombineerd met de media‑hype, betraden giganten als General Electric (GE.TO ) en Hewlett Packard de markt, en nu ziet de industrie toepassingen in de echte wereld op gebieden zoals:

• Prototyping en productontwikkeling
• Productie
• Medisch
• Lucht- en ruimtevaart
• Bouw
• Automotive
• Onderwijs
• Onderzoek en meer

Op deze manier verstoort het traditionele markten om andere bedrijven te helpen het ontwerp sneller af te ronden, meer te produceren en sneller te innoveren.

In de wereld van additieve productie of 3D‑printen werken bedrijven aan het verbeteren van de prestaties van 3D‑printers om specifieke processen en toepassingsgevallen mogelijk te maken. Vooruitgang op dit gebied vermindert de energiebehoefte van additieve productieprocessen en verbetert de beweging van de printer. Deze ontwikkelingen leiden tot een verlaging van de kosten van 3D‑printen en helpen de technologie breder toegankelijk te maken.

Gegeven de populariteit van 3D‑printers en innovatie als standaard in additieve productie, werken veel startups aan het verbeteren van de technologie. Zo heeft de Finse startup Brinter een modulaire bioprinter ontwikkeld voor de medische en life‑science‑industrieën. Hun bioprinter ondersteunt een reeks bio‑inkten en is uitgerust met ingebouwde UV‑licht voor desinfectie, waardoor onderzoekers organen, kankermodellen en gepersonaliseerde geneesmiddelen kunnen printen.

In de VS heeft startup Verde Mantis een desktop‑3D‑printer ontwikkeld die gemakkelijk te gebruiken is en een plug‑and‑print‑modus biedt. Deze printer beschikt ook over een ingebouwde camera, een zelf‑nivellerend platform en een Raspberry‑Pi‑module.

Andere vooruitgangen in 3D‑printers omvatten Hybrid PhotoSynthesis (HPS)‑technologie die SLA (laser) en DLP combineert om te profiteren van hun resolutie en snelheid, waardoor betere resultaten in hars‑3D‑printen worden behaald. Naast de verbetering van de 3D‑printer zelf, ontwikkelen bedrijven ook nieuwe materialen.

UpNano is zo’n bedrijf dat UpFlow heeft gecreëerd voor de eerste micro‑3D‑print van microfluidische apparaten op hun printer, waardoor medtech‑startup Fertilis een celkweekapparaat voor de IVF‑markt kon ontwikkelen.

Automatisering, vooruitgang in software, metalen 3D‑printen en de opkomst van de digitale toeleveringsketen zijn andere trends in deze sector. Er blijven echter uitdagingen bestaan in de vorm van schaalbaarheidsproblemen, technologische beperkingen en de kosten van apparatuur, materialen en voor‑ en nabewerking.

3D‑printen krijgt eindelijk de aandacht na lange tijd in de schaduw te hebben gestaan, wat volgens voorstanders uiteindelijk massaproductie van alles mogelijk maakt, van luchtvaartonderdelen tot medische apparatuur.

3. Stratasys

Opgericht in 1989, staat Stratasys bekend om het leveren van oplossingen voor diverse industrieën en pronkt met de oprichter die een van de allereerste 3D‑printers heeft gemaakt. Het beursgenoteerde bedrijf heeft een marktkapitalisatie van $1 miljard, terwijl de aandelen handelen tegen $14,51, een stijging van 22,34 % dit jaar. De omzet van het bedrijf over de laatste 12 maanden (TTM) bedraagt 630,579 miljoen, met een EPS (TTM) van -1,61, een P/E (TTM) van -9,03 en een ROE (TTM) van -4,82 %.

Onlangs ontving het bedrijf een ongewenst overnamebod van Nano Dimension Ltd. (NNDM ) voor alle aandelen die het momenteel niet bezit, tegen $16,50 per aandeel contant, wat het bedrijf een waardering van $1,1 miljard geeft. Dit kwam nadat Stratasys de voorgestelde fusie van $1,8 miljard met Desktop Metal beëindigde vanwege de meerderheid van de aandeelhouders die de deal afwezen. Nano Dimension bezit ongeveer 14 % van de aandelen van het bedrijf en heeft dit jaar meerdere pogingen ondernomen om de resterende aandelen over te nemen.

Wat betreft de nieuwste Fusion Deposition Modeling (FDM)‑printer van het bedrijf, de F3300, die is ontworpen voor schaalbaarheid, werkte Stratasys samen met ATI om een aangepaste tool‑changer te bouwen waarmee de gebruiker één van de vier extruders tegelijk kan inzetten. Dit biedt de gebruiker meer flexibiliteit wat betreft extruder‑redundantie, evenals de mogelijkheid om meerdere kleuren in één onderdeel te printen en twee verschillende resoluties te combineren. Het bedrijf heeft aangekondigd dat Toyota de eerste klant zal zijn die de nieuwe Stratasys F3300 3D‑printer aanschaft.

Klik hier voor de lijst van beste 3D‑print- en additieve productiestocks.

Conclusie

De wereld verandert in een snel tempo, en daarmee blijven bedrijven in de additieve productie op maat gemaakte materialen ontwikkelen en de prestaties van 3D‑printers verbeteren, terwijl de robotica‑wereld doorbraken ziet die ze intelligenter maken en hen in staat stellen efficiënter met mensen te interageren.

We kunnen verwachten dat we in de toekomst nog meer geavanceerde producten zullen zien, waarbij de vooruitgangen in beide velden de potentie hebben om vele industrieën te veranderen, nieuwe kansen voor werk en onderwijs te bieden en ons dagelijks leven te verbeteren.