Melba Kurman, auteur en Hod Lipson, Cornell University universitair hoofddocent mechanische en ruimtevaarttechniek, is co-auteur van "Gefabriceerd: de nieuwe wereld van 3D-printen"(John Wiley & Sons, 2013) en toonaangevende stemmen op het gebied van 3D-printen. Ze hebben dit artikel bijgedragen aan WordsSideKick.com Expert Voices: Op-Ed & Insightsals onderdeel van hun nieuwe LiveScience-serie waarin problemen en ontwikkelingen in 3D-printtechnologie worden belicht.
Vergeleken met de Verenigde Staten en Europa is China langzaam begonnen als 3D-krachtpatser. Maar dat gaat snel veranderen.
Tijdens een recente boekentour in China zagen we uit de eerste hand hoe 3D-printen (uitgesproken als "san D da eeng" in het Chinees) de verbeelding van mensen prikkelt. Onlangs zaten Chinese astronauten in 3D-geprinte stoelen op hun historische ruimtevlucht. Elke stoel met print was speciaal op maat gemaakt voor de unieke maat en vorm van die astronaut. Op industrieel gebied is China nu de thuisbasis van zeven 3D-printerfabrikanten, waaronder een model op consumentenniveau genaamd de UP !. En het in de Verenigde Staten gevestigde Stratasys (het grootste 3D-printerbedrijf ter wereld) heeft ongeveer 150 werknemers in dienst in Hong Kong en is van plan een kantoor in Beijing te openen.
Niet iedereen in China heeft het potentieel van 3D-printtechnologieën omarmd. Terry Gou, de spraakmakende voorzitter van Foxconn, was een uitgesproken scepticus over het idee dat 3D-printen een nieuwe industriële revolutie zal veroorzaken. Gou creëerde onlangs een media-buzz toen hij verslaggevers vertelde dat "3D-printen een gimmick is. Als het echt zo goed is, dan schrijf ik mijn achternaam 'Gou' achteruit." In de Chinese cultuur is het een gewaagde verklaring om de spelling van je achternaam aan te passen.
Gou maakt een geldig punt. De Chinese 3D-printindustrie zal fabrieken en massaproductie niet vervangen. Als iemand betwijfelt of massaproductie er is om te blijven, hoeven ze alleen maar een industriële robot in actie te zien.
In Beijing liepen we naar een productiebeurs vlak naast een 3D-printconferentie. Gou zou hebben genoten van de demo's van ultramoderne, robotachtige, snelle massaproductie-machines. Een paar meter verwijderd van een bijeenkomst van experts die sprak over de volgende industriële revolutie en 3D-printen, zagen we op de beursvloer industriële robots zo snel onderdelen plukken, plaatsen en monteren dat een menselijke arbeider in vergelijking traag leek - om nog maar te zwijgen van een nog langzamer bewegende 3D-printer. (Zie videoclips.)
Op korte termijn zal 3D-printen geen deuk maken in het Chinese massaproductie-imperium. In China zullen, net als in de Verenigde Staten, in massa geproduceerde goederen - waar de jouwe hetzelfde is als die van iedereen en dat is ok - altijd gemaakt worden met traditionele fabrieksmachines. In plaats daarvan zal 3D-printtechnologie als katalysator dienen om China's evolutie naar hightech fabricage en aanverwante diensten te vergemakkelijken.
3D-geprinte producten zullen blijven kruipen in de medische, tandheelkundige en ruimtevaartindustrie waar klanten bereid zijn een premie te betalen voor op maat gemaakte producten. In industrieën die niet zijn gebouwd op "markten van één", zal 3D-printen productontwerpers helpen het ontwerpproces te versnellen. In feite is en blijft de consumentenelektronica-industrie een van de zwaarste gebruikers van 3D-printen om productontwerpconcepten uit te testen en te verfijnen. En dat is geen truc, meneer Gou.
Op weg naar hightech productie
Om de opwinding over 3D-printen in China te begrijpen, helpt het om naar het 12e (en huidige) vijfjarenplan van het land te kijken. De Chinese economie wordt centraal gestuurd door de regering, die om de vijf jaar brede doelen stelt voor de natie. China wil de komende vijf jaar evolueren van "de fabriek voor de wereld" naar een kennisgestuurde economie gebaseerd op innovatieve producten en processen.
Hier zijn enkele van de belangrijkste doelen uit het vijfjarenplan die betrekking hebben op 3D-printen:
- Behoud een sterke massa-productiebasis, maar ga de waardeketen op naar producten met een hoge marge van geschoolde arbeidskrachten in de biotech, nieuwe materialen, IT en gespecialiseerde, hoogwaardige productie;
- Vergroten van de basis voor onderzoek en ontwikkeling (O&O) en investeren in universiteiten;
- Ontwikkeling van de biotechnologie- en medische-apparatenindustrie en uitbreiding van de productie van hoogwaardige apparatuur, met name voor lucht- en telecommunicatieapparatuur; en
- Verminder de groeiende inkomensverschillen tussen laagbetaalde, ongeschoolde arbeiders en de groeiende midden- en hogere klassen van China.
De voordelen van een grote binnenlandse bevolking
Kijkend naar de toekomst, zal de enorme bevolking van China de acceptatie van 3D-geprinte productie versnellen. De enorme binnenlandse consumentenmarkt van China wordt steeds verfijnder in zijn smaak. Deze steeds rijkere consumentenbasis zal nieuwe en op maat gemaakte producten vereisen die geavanceerde engineering- en fabricagemogelijkheden vereisen.
De Chinese regering investeert in hoger onderwijs in afwachting van een verschuiving naar een hoger opgeleide maakeconomie. China staat binnenkort voor dezelfde arbeidsuitdagingen waarmee de Verenigde Staten al worstelen. Door meer van haar bevolking op te leiden, hoopt de Chinese regering de potentieel verwoestende dubbele impact van fabrieksautomatisering en banen die verloren zijn gegaan aan nog goedkopere arbeidsmarkten te verminderen. Het resultaat is dat het geschoolde personeelsbestand van China snel groeit. Het aantal studenten dat instroomt en afstudeert aan Chinese universiteiten is enorm gestegen - van 1,6 miljoen nieuwe studenten in 1999 tot 7,5 miljoen in 2012 - volgens het China National Bureau of Statistics.
Universitaire onderzoeksprojectteams aan Chinese universiteiten hebben evenveel middelen. Bij een enkel onderzoeksproject op een technische afdeling van een van de beste universiteiten van China werken mogelijk 50 afgestudeerde studenten aan verschillende nuances van hetzelfde probleem. China heeft miljoenen nieuwe universitair afgestudeerden, een grote consumentenpopulatie en goed gefinancierd wetenschappelijk onderzoek. Het resultaat is een enorme hoeveelheid intellectuele paardenkracht die de wetenschappelijke en industriële kennisbasis van de natie snel zal verrijken.
Toch staat China ook voor unieke uitdagingen. Chinese R & D- en 3D-printerfabrikanten blijven westerse bedrijven nog steeds achter bij de ontwikkeling van nieuwe materialen voor 3D-printen.
Een andere uitdaging is open communicatie. Internet is een belangrijk onderdeel van de snelle innovatie die digitale productie kenmerkt. Toch censureert de Chinese overheid het internet nog steeds met een filtersysteem dat soms de Grote Firewall wordt genoemd.
Terwijl de vindingrijkheid van Chinese internetgebruikers blijft groeien, en hun vastberadenheid om openlijk te spreken, heeft de Chinese regering gereageerd door haar inspanningen op te voeren om onenigheid op het web te bestrijden. Censoren van de overheid belemmeren de snelle verspreiding van nieuwe ideeën die voortkomen uit de collectieve drukte van Twitter, YouTube, Facebook, Google Nieuws en zoekopdrachten op internet.
Een andere uitdaging die misschien niet uniek is voor China, is het feit dat toeleveringsketens voor massaproductie niet geschikt zijn voor 3D-geprinte productie. Massaproducenten gebruiken centraal gestuurde, of wat sommigen omschrijven als "monolithische toeleveringsketens", om commodity-producten te produceren. Zo'n centraal beheerde aanpak zal niet goed werken, aangezien zeer gespecialiseerde 3D-geprinte onderdelen een steeds grotere rol gaan spelen in massaproducten.
Als productiebedrijven in de toekomst proberen kleine hoeveelheden op maat gemaakte 3D-geprinte onderdelen in hun traditionele toeleveringsketens te introduceren, wordt nauwkeurig en responsief voorraadbeheer van cruciaal belang. Een operationele strategie die geschikt is om miljoenen eenvoudige en identieke broodroosters te maken, zal geen 3D-geprinte componenten kunnen bijhouden voor complexe eindproducten
Ten slotte zal China, om de 3D-printtechnologie diep in zijn ontwerp- en productieprocessen te integreren, agressief haar intellectuele eigendomswetten moeten herzien. Er kunnen echter veranderingen plaatsvinden. In afwachting van de evolutie van China van een grotendeels in de fabriek gevestigde economie naar een economie die is gebouwd op high-end productie- en kenniswerk, begint de Chinese regering haar intellectuele eigendomswetten aan te scherpen. Wereldwijd managementadviesbureau McKinsey & Co. meldt dat in 2012: "Het Chinese ministerie dat belast is met de vervolging van schendingen van intellectuele-eigendomsrechten, heeft onlangs aangekondigd dat het in 2012 2.347 zaken heeft behandeld, een stijging van bijna 40 procent ten opzichte van 2011 en in die twee jaar $ 2 heeft opgelost miljard aan schendingen. "
De nationale agenda van China heeft zijn ogen stevig gericht op het bouwen van een kenniseconomie waarin 3D-printtechnologieën een cruciale rol zullen spelen. De Chinese cultuur waardeert zelfdiscipline, hard werken en respect voor autoriteit, overtuigingen die China in staat hebben gesteld snel te transformeren tot 's werelds grootste economie. Het zal interessant zijn om te zien hoe de Chinese fabriek voor de wereld 3D-printtechnologieën aan het werk zet.
LiveScience.com.
