Wisselstukken voor het machinepark: ofwel heb je er te veel van liggen, ofwel te weinig. En nét dat ene vitale stuk is net niet meer beschikbaar bij de leverancier. Het maken, opslaan en verzenden van reserveonderdelen is een bron van tijdrovende en dure problemen voor leveranciers en klanten. De productie ervan zorgt voor inefficiëntie in de toeleveringsketen aangezien deze onderdelen worden geproduceerd zonder dat gegarandeerd is dat ze ooit in gebruik zullen worden genomen. Het aanhouden van voorraden van zelden bestelde onderdelen is bovendien zo duur dat leveranciers ze vaak gewoon niet meer aanbieden.

Met de komst van additieve productie (beter gekend als Additive Manufacturing of AM) staat er op dat vlak veel te veranderen. Deze technologie stelt leveranciers nu al in staat om onderdelen op aanvraag te produceren, dicht bij de plaats waar de onderdelen nodig zijn. Natuurlijk brengt zo’n vernieuwing wel wat vragen met zich mee.

Bij het gebruik van conventionele productiemethoden moeten de leveranciers van reserveonderdelen een afweging maken tussen hun dienstverleningsniveau en hun kosten. Naar schatting zijn 10 à 20 procent van de reserveonderdelen die in voorraad liggen, verouderd of zullen nooit worden gebruikt. Om aan alle behoeften van een klant te voldoen, moet een leverancier van reserveonderdelen een uitgebreid netwerk van leveranciers, productie, verkoop en klanten beheren – wat belangrijke strategische beslissingen vereist.

Gezien deze uitdagingen en kosten, is het geen verrassing dat reeds een aantal bedrijven 3D-printen beschouwen als mogelijke technologie voor het maken van wisselstukken. 3D-printen is namelijk aan het uitgroeien tot een gamechanger voor onderdelen met een laag volume, maar evengoed voor complexe onderdelen met een hoog volume en onderdelen die dankzij 3D-printen de efficiëntie en effectiviteit tijdens het gebruik verbeteren.

Rainer Rohr, directeur Materialen bij BASF liet onlangs een opmerkelijk statement optekenen: “In the future we will not buy spare parts anymore, but data.” Het idee is eenvoudig: dankzij 3D-printing hoeven reserveonderdelen niet meer fysiek in een magazijn gestockeerd te worden. In plaats daarvan worden de virtuele printbestanden van reserveonderdelen opgeslagen in databases die als “virtueel magazijn” fungeren. Wanneer een onderdeel nodig is, kan men vervolgens het item naar de dichtstbijzijnde 3D-printer sturen.

Te mooi om waar te zijn?

Hoewel de 3D-printtechnologie nog steeds aan sneltempo evolueert, komen nog zeker niet alle stukken in aanmerking om geprint te worden. Experts schatten dat op dit moment het aantal reserveonderdelen die vervangen kunnen worden door geprinte versies op maximaal 2%, maar dat aandeel stijgt zienderogen.

Geprinte vervangonderdelen moeten aan dezelfde eigenschappen voldoen als de originele onderdelen zoals die uit de fabriek gerold kwamen. Certificatie en garantie kunnen dan een uitdaging vormen. Sterkte en vermoeiingseigenschappen van geprinte stukken zijn ook niet altijd duidelijk. De technische eigenschappen van geprinte onderdelen zijn sterk afhankelijk van de gebruikte technologie: Er bestaan ondertussen minstens 15 verschillende 3D-print technologieën. Die hebben elk varianten met specifieke eigenschappen, productiesnelheden, resoluties, materiaalmogelijkheden. Het komt er dus op aan om met de juiste parameters te bepalen welke stukken in aanmerking kunnen komen.

De onderdelen die het meest geschikt zijn voor 3D-printen zijn vaak kleinere onderdelen, hoewel grotere onderdelen printen zeker ook mogelijk is. Zeker voor complexe onderdelen maakt het volume van het onderdeel weinig verschil: ingewikkelde structuren vormen voor een printer dan weer minder een probleem in vergelijking met de traditionele fabricagemethodes.

Tenslotte speelt de prijs van geprinte vervangingsonderdelen ook vaak een rol. Daardoor zijn stukken met een grote toegevoegde waarde (bijvoorbeeld in de automobiel, luchtvaart of medische sector) vaak de meest aangewezen stukken om te gaan 3D-printen.

Toegevoegde waarde

Net daarom gaan veel bedrijven in de auto- en luchtvaartsector al aan de slag met het concept: een select aantal reserveonderdelen voor hun voertuigen worden nu al geprint op vraag. Zo stelt Mercedes-Benz Trucks verschillende onderdelen digitaal ter beschikking van haar klanten. Het verkrijgen van reserveonderdelen voor een ouder type voertuig kan een moeilijke klus zijn. Wanneer de restvoorraad van een fabrikant op is, zijn de enige echte opties meestal een autosloopbedrijf of een zoektocht op de tweedehandsmarkt.

Om aan dat probleem tegemoet te komen print Mercedes-Benz Trucks zowel kunststoffen als metalen onderdelen voor oudere Mercedes-trucks en Unimogs. De 3D-geprinte onderdelen zijn net zo sterk als de originele gegoten aluminium versies. Het bedrijf beweert ook dat 3D-printen kosteneffectiever is dan de productie van de onderdelen opnieuw opstarten met conventionele methoden. Dat maakt het perfect voor het produceren van reserveonderdelen, die meestal alleen in kleine partijen worden besteld. Het betekent ook dat Daimler die onderdelen compleet op aanvraag kan maken, in plaats van grote voorraden op te slaan.

Globale kijk is belangrijk

Ook geven productiekwesties zoals haalbaarheid en productiekosten niet het hele verhaal. Het volledige potentieel van 3D-printing wordt pas duidelijk als bedrijven rekening houden met de effecten ervan op de gehele toeleveringsketen, en uiteindelijk ook met de total cost of ownership (TCO) en de potentiële voordelen van radicale veranderingen in productontwerp.

Spoorwegmaatschappij Deutsche Bahn (DB) stond voor de uitdaging om een steeds groter wordende hoeveelheid reserveonderdelen voor langere tijd in meerdere magazijnen te moeten opslaan om haar treinvloot (met voertuigen ouder dan 40 jaar) operationeel te houden. Gezien de impact van opslag- en vervangingskosten op de TCO, was de onderneming vastbesloten om de omvang van haar voorraden te verminderen en het risico op onverwachte kosten (die ontstaan doordat vervangingsonderdelen in kleine partijen op maat moesten worden geproduceerd) te vermijden. De onderneming onderzocht verschillende technologieën en identificeerde 3D-printen als meest veelbelovende optie. Vervolgens werkte het samen met 3D-print experts om de technologische en economische haalbaarheid verder te evalueren. De oefening toonde aan dat de geselecteerde reserveonderdelen die voldeden aan alle tests van de spoorwegen met succes geprint konden worden bij een gereduceerde TCO – en dat de technologie binnenkort een zeer aantrekkelijke optie wordt om de levensduur van het rollend materieel te verlengen.

Conclusie

Uit een rapport van PwC blijkt dat zowel leveranciers van reserveonderdelen als hun klanten verwachten dat het aantal ge-3D-printe onderdelen drastisch zal toenemen; het consultancybureau verwacht dat over vijf jaar 85 procent van alle leveranciers van reserveonderdelen 3D-printen in hun bedrijf zullen hebben geïntegreerd.

De wil van leidinggevenden in diverse branches om 3D-printing te integreren in hun productontwikkeling en onderdelenactiviteiten is groot. De impact van de technologie zal echter aanzienlijk variëren, afhankelijk van de fase in de levenscyclus van het product waar deze technologie wordt gebruikt en de aard van het te maken onderdeel.

De operationele voordelen van het printen van reserveonderdelen zijn duidelijk.

In de eerste plaats zal het aantal reserveonderdelen dat bedrijven in voorraad moeten hebben aanzienlijk afnemen, aangezien 3D-printing bedrijven in staat stelt om van make-to-stock naar make-to-order over te schakelen en tegelijkertijd de levertijden te handhaven of zelfs te verbeteren. Productieonderbrekingen als gevolg van gereedschapswisselingen kunnen tot bijna nul worden gereduceerd. En zelfs als extra bewerking nodig is, wordt de totale insteltijd aanzienlijk verkort.

Ten tweede kunnen onderdelen worden vervaardigd in de buurt waar ze nodig zijn. Daardoor zijn onderdelen beschikbaar wanneer klanten ze nodig hebben, met kortere doorlooptijden en minder logistieke planning.

Bij deze scenario’s hoeft niemand een voorraad reserveonderdelen aan te houden. Er is weinig of geen productieonderbreking voor veranderingen in de machinewerking, omdat de fabrikant niet echt onderdelen verkoopt, maar klanten het 3D-bestand aanlevert voor het maken van het onderdeel. Toch is het weinig waarschijnlijk dat alle vervangonderdelen die momenteel op stock liggen zullen vervangen worden door hun digitale broertjes: de hinderpalen zijn simpelweg te groot. En hoewel men druk in de weer is om deze barrières aan te pakken, zal er nog steeds een belangrijke rol weggelegd zijn voor opslagplaatsen van reserveonderdelen.

Het loont in dat licht zeker de moeite nu al aan de slag te gaan met onderzoek naar 3D-printen, om later niet achter de feiten aan te hollen. Analyseer uw onderdelenportefeuille: de analyse kan betrekking hebben op belangrijke prestatie-indicatoren zoals voorraaddagen, minimale bestelhoeveelheid, doorlooptijden en totale kosten. Dergelijke analyse stelt u in staat om duidelijk te identificeren waar 3D-printen het grootste voordeel zal opleveren. Extreem oude of zelden benodigde onderdelen zijn het meest geschikt voor digitalisering en eventueel 3D-printen. Dat is logisch: nieuwere en vaak benodigde onderdelen kunnen ook op voorraad worden gehouden om gemakkelijk toegankelijk te zijn, omdat er een constante vraag naar is; onderdelen die zelden nodig zijn, mogen echter niet ten koste van de fabrikant in fysieke voorraad worden gehouden. Zelfs voor oude en zelden gebruikte onderdelen blijft er wel de uitdaging om onderdelen te ‘transformeren’ in 3D-printbare modellen, en  daar komt vaak een stuk reverse engineering aan te pas.