In 2009 maakte Karolien Kempen een proefschrift over de mogelijkheden van 3D-printing. Nu zetten communicantjes zelfs al 3D-printer op hun verlanglijstje, maar toen was het nog een gloednieuwe en piepjonge technologie. “Dat 3D-printing innovatie zou boosten en producten zou maken die we niet op de conventionele manier kunnen fabriceren, had ik zien aankomen. Maar dat we nu voeding en zelfs organen printen, nee, dat had ik nooit durven voorspellen.”

Sneller en dus meer innoveren

Karolien Kempen is een autoriteit als het op 3D-printing aankomt. Na een academische carrière - na haar proefschrift voltooide ze ook nog een doctoraat over 3D-printing - maakte ze vorig jaar de stap naar het bedrijfsleven. Bij Atlas Copco maakt Kempen vandaag als Technology Engineer Additive Manufacturing deel uit van een team dat 3D-printing doorheen de hele organisatie moet uitrollen.

Momenteel past haar werkgever, die compressoren en luchtbehandelingssystemen maakt en wereldleider is in het leveren van industriële productiviteitsoplossingen, het 3D-printen overwegend toe op twee grote domeinen. “Het eerste is innovatie: prototypes bouwen”, verduidelijkt Kempen. “3D laat ons toe om sneller en dieper te innoveren, om de trial and error die eigen is aan elke innovatie nog veel verder door te drijven. Vroeger kostte het ons gemiddeld zes weken om een prototype te bouwen. Als dan bleek dat er nog aanpassingen nodig waren, wat meestal het geval is, waren we nog eens zes weken kwijt. Nu rolt een prototype zes uur later uit de printer. We kunnen onze nieuwe prototypes dus veel vaker en veel sneller bijsturen. En dus meer innoveren.”

Gereedschap printen

Het 3D-printen stimuleert ook de innovatie van onderuit, benadrukt Karolien Kempen. “Laatst worstelden twee van onze arbeiders met een praktisch probleem. Samen hebben ze vier handen, terwijl ze voor één bepaalde handeling eigenlijk vijf handen nodig hadden. Ze hebben zelf een schets gemaakt van een tool die hun werk kon vergemakkelijken. Vroeger zou het veel tijd en geld hebben gekost om die schets in een prototype te gieten, waardoor we er vaak niet eens aan begonnen zouden zijn. Terwijl het nu eerder is: ‘laat het ons eens proberen’. Nog dezelfde dag hebben we een nieuwe, onmiddellijk bruikbare tool geprint.”

3D-printing stimuleert ook de innovatie van onderuit

Daarmee raakt ze meteen de tweede belangrijke toepassing aan van 3D-printing: tooling. “Met 3D krijg je exponentieel meer mogelijkheden. Onze mensen klaagden over gereedschap dat enorm zwaar was. Door middel van 3D-printing hebben we een gelijkaardige tool gemaakt die vijf keer minder woog. Je kan immers evengoed een tool produceren die hol is van binnen, je moet niet meer beginnen werken vanuit een vierkante blok materiaal, of het nu ijzer of metaal is. Zo kunnen bedrijven het werk van hun medewerkers fors verlichten en aangenamer maken.”

‘Designers, vergeet alles wat je geleerd hebt!’

3D-printing betekent niet alleen een technologische omwenteling, het vraagt ook een totaal andere mindset van bedrijven, meent Kempen. “Bij het ontwerpen van nieuwe producten vertrekken designers al decennialang van de mogelijkheden van de productie. Design for manufacturing. Die denk- en werkwijze moeten ze loslaten. Eigenlijk moeten ze alles vergeten wat ze ooit geleerd hebben. Met 3D-printing zijn er geen obstakels meer, letterlijk élke vorm is mogelijk. Nu maken designers in hun ontwerpen gaten rond, omdat ze nu eenmaal geboord moeten worden. 3D-printers hebben dat soort limieten niet meer. The sky is the limit.”

Met 3D-printing zijn er geen obstakels meer, letterlijk élke vorm is mogelijk

Maar het zijn niet alleen de designers die hun denken en werken moeten omgooien. Het hele bedrijf moet mee. “Neem de aankoopdienst: 3D-printing zal de basismaterialen die nodig zijn en dus aangekocht moeten worden radicaal veranderen”, stelt Kempen. “Ook de logistiek zal transformeren. Nu sturen wij wisselstukken vanuit de fabriek in Wilrijk per boot of per vliegtuig - als het dringend is - naar onze fabriek in India. In de zeer nabije toekomst heeft diezelfde fabriek in India 3D-printers staan en kunnen wij gewoon een digitaal ontwerp doormailen. Minder tijdrovend, minder duur en véél beter voor het milieu.”

Serieproductie als kantelmoment?

De volgende toepassing – na prototypes en tooling – is de serieproductie met 3D-printers. Dat is het kantelpunt, waarop de impact van 3D-printing pas echt op grote schaal voelbaar zal worden. Wordt de fabrieksband dan – samen met alle arbeiders die hem bemannen en bevrouwen – vervangen door printers waar alle producten in één stuk uitrollen? “Dat is het beeld dat bij veel mensen leeft, maar dat zal dus niét gebeuren”, beklemtoont Karolien Kempen. “3D-printing zal misschien een klein deel van de conventionele productie overnemen, maar zal vooral dingen printen die we nu nog niét kunnen maken. Het zal een aanvulling zijn op de conventionele productie, maar zal ze nog lang niet verdrijven.”

Tooling, een belangrijke toepassing van 3D-printing

“Bij conventionele producten bepaalt het aantal operaties - het aantal acties of handelingen dat nodig is om het product te maken - voor een groot deel de prijs. Bij 3D-printing is dat anders, daar is het vooral het volume dat de prijs bepaalt: als het designwerk gebeurd is, kost een heel ingewikkeld product met een volume van 10 liter grosso modo evenveel als een vierkante blok van 10 liter. Soms vragen onze collega’s of we geen buizen of cilinders of platen 3D kunnen printen? Ja, natuurlijk kunnen we dat. Maar dat kost ons wel drie keer meer dan wanneer we ze gewoon kopen bij een van onze leveranciers.”

Voorlopig kan 3D-printing voor heel veel producten qua prijs en efficiëntie lang niet tippen aan conventionele productie

“Ik zeg niet dat die verhoudingen niet kunnen veranderen, maar voorlopig kan 3D-printing voor heel veel producten qua prijs en efficiëntie lang niet tippen aan conventionele productie. In de fabriekshal van de toekomst zullen 3D-printers deel uitmaken van de lopende band, maar ze zullen hem zeker niet zomaar vervangen.”

Voorbij de hype cycle

Toen Karolien Kempen zich bijna tien jaar geleden voor haar proefschrift als een van de eersten in ons land begon te verdiepen in 3D-printing had ze nooit verwacht dat de technologie zo’n vaart zou lopen. “Dat we tegenwoordig hele huizen kunnen printen, had ik toen misschien nog net durven voorspellen. Maar dat we voeding zouden printen, en dat wetenschappers al bezig zijn om organen te printen, dat leek toen niet alleen futuristisch. Het leek gewoon totaal ondenkbaar. Op tien jaar tijd staan we véél verder dan ik ooit had durven denken.”

Voor 3D-printing vind ik het persoonlijk niet slecht dat we weer met onze voeten op de grond staan. De technologie kan veel en zal nog veel meer kunnen, maar de mogelijkheden worden soms ook overschat

3D-printing is ondertussen op grote schaal doorgebroken. “Met een eenvoudig model van pakweg 200 euro - het type 3D-printer dat ik kinderen tegenwoordig al hoor vragen voor hun plechtige communie (lacht)- kan je al heel veel. Nu hebben we betere en duurdere modellen, maar we hebben ook lang geprint met een desktopmodel dat gewoon op ons bureau stond. Dat volstond om de eerste prototypes af te drukken, of om eens een keer iets uit te proberen dat je mee kon nemen naar een vergadering in plaats van de zoveelste saaie Powerpoint.”

“Maar samen met de brede doorbraak van 3D-printing is ook de hype cycle een beetje voorbij. Als mensen beseffen dat een nieuwe technologie niet de oplossing is voor àlles, dan spelen ze hun interesse kwijt. Voor 3D-printing vind ik het persoonlijk niet slecht dat we weer met onze voeten op de grond staan. De technologie kan veel en zal nog veel meer kunnen, maar de mogelijkheden worden soms ook overschat.”