De toekomst van 3D-printen in een circulaire economie

De voordelen van 3D-printen zijn groot en al veelbesproken. Met de technologie wordt zowel kleinschalige productie als massaproductie mogelijk. Maar minstens zo belangrijk zijn de duurzame eigenschappen van de productietechnologie. Er wordt bijvoorbeeld niet meer materiaal gebruikt dan nodig is, waardoor er geen afval ontstaat tijdens het productieproces. Tegelijkertijd is het niet langer nodig om voorraden aan te houden omdat producten lokaal kunnen worden geproduceerd. En dat scheelt weer transport-gerelateerde CO2-uitstoot omdat goederen niet vanuit een ander continent worden geïmporteerd.

'Bij het uitrollen van een nieuwe technologie hoort ook een verantwoordelijkheid'

Da Silva illustreert de voordelen met een voorbeeld van een grote autofabrikant. “Elke OEM (Original Equipment Manufacturer) heeft een ruime voorraad aan auto-onderdelen nodig, die in verschillende magazijnen op locatie zijn opgeslagen. Er ligt al gauw meer dan een miljard aan kapitaal. Deze voorraad hebben zij nodig maar uiteindelijk wordt de helft nooit gebruikt. Bedenk je eens hoeveel er bespaard kan worden op de CO2-voetafdruk en magazijnkosten als de autofabrikant overstapt op 3D-printen.”

Helft van producten gemaakt met 3d-printen

Dat is precies wat de grote producenten voor ogen hebben. Adidas en Volkswagen zijn voorbeelden van bedrijven die al vol inzetten op de productietechnologie. Zo wil Adidas 3D-printen gebruiken om de komende jaren miljoenen gepersonaliseerde sportschoenen te maken terwijl Volkswagen in 2018 begon met het 3D-printen van verschillende auto-onderdelen zoals de knop op de versnellingspook. “Het laat zien dat 3D-printen niet langer alleen wordt gebruikt voor prototyping maar dat er een verschuiving naar productie plaatsvindt”, vertelt Da Silva. “Ook in andere sectoren worden grote stappen gemaakt. In de medische sector ontwikkelen de toepassingen zich het snelst. Daar wordt de technologie gebruikt om gehoorapparaten en gebitsprotheses te maken.”

Toch is het aandeel van 3D-printen in de totale wereldwijde productie nog relatief klein. ING verwacht dat daar verandering in komt. Een rapport van de bank uit 2017 voorspelde dat op basis van het huidige groeitempo, in 2060 de helft van alle producten met 3D-printers wordt gemaakt. Da Silva vindt het lastig om te voorspellen hoe snel de industrie op technologie overstapt. “Het wordt nu nog op een kleine schaal gebruikt maar uiteindelijk is het zeker redelijk om aan te nemen dat de hele industrie het gaat toepassen.”

Circulaire en biobased materialen

Kunnen de lage kosten en het lokaal produceren ertoe leiden dat er juist meer wordt geproduceerd, of op minder eco-efficiënte plaatsen? Da Silva denkt van niet. “Het maakt niet uit waar er geproduceerd wordt. Wat telt is dat er minder transport nodig is. De volumes blijven hetzelfde afgezien van de industriële groei.”

'Het zijn de materialen die er nog niet zijn'

Maar waar wel meer aandacht voor moet komen, en snel, is het gebruik van duurzame materialen. “Bij het uitrollen van een nieuwe technologie hoort ook een verantwoordelijkheid. Als we ons nu niet op de duurzaamheid van materialen richten, voordat de technologie mainstream wordt, dan creëren we een probleem voor de volgende generaties”, stelt Da Silva.

De productietechnologie is namelijk per definitie duurzaam maar de gebruikte materialen (nog) niet. Volgens Da Silva is slechts een klein deel van de materialen die nu voor 3D-printen wordt gebruikt duurzaam te noemen. Thermoplastics zijn bijvoorbeeld relatief eenvoudig te recyclen maar thermosets niet. “Een duurzaam materiaal is circulair en uiteindelijk biobased. Maar op dit moment zijn er heel weinig materialen die dit zijn. Neem bijvoorbeeld een auto. Van een auto die uit 3.000 onderdelen bestaat, zijn er maar 10 recyclebaar en de rest niet”, schetst Da Silva. Om dit op te lossen moet de hele keten, inclusief materiaalleverancier en producent, de koppen bij elkaar steken om samen te innoveren.

Vandaag al beginnen

Er is volgens Da Silva geen gebrek aan bewustzijn onder de producenten: “het zijn de materialen die er nog niet zijn.” Da Silva twijfelt overigens of alle materialen in de toekomst biobased zullen zijn. “We hebben bij elk product een grondige analyse nodig over wat de juiste oplossing is. Het is namelijk niet gezegd dat biobased altijd de beste oplossing. Want stel dat er heel veel fossiele olie gebruikt moet worden om een geschikte toepassing van biobased grondstoffen te maken?”, legt Da Silva uit. “Als het niet mogelijk is om het product biobased te maken dan moet het in ieder geval circulair zijn.”

'Als biobased niet mogelijk is dan in ieder geval circulair'

De Sustainable Development Goals (SDG's) kunnen als een kompas dienen bij de ontwikkeling van 3D-printen. Da Silva en zijn team richten zich bijvoorbeeld op SDG 3 (gezondheid en welzijn), SDG 9 (industrie, innovatie en infrastructuur), SDG 12 (verantwoorde consumptie en productie) en SDG 13 (klimaatactie). Meer concreet betekent dat: materialen ontwikkelen die gezondheid en welzijn respecteren, het terugbrengen van transport en afval met gedecentraliseerde productie, het produceren en consumeren op een meer verantwoorde wijze en het terugbrengen van de uitstoot van broeikasgassen.

Alles samen is het een behoorlijke uitdaging. En het kan ook nog een tijdje duren voordat alle materialen werkelijk duurzaam zijn. “De ontwikkeling van nieuwe materialen is zeer complex en neemt lange tijd in beslag. Daarom moeten we er in samenwerking met de industrie vandaag al mee beginnen”, besluit Da Silva.

Lees ook het interview met Rob Idink, managing director van HP: '3D-printen heeft komende 10 jaar grote impact op duurzaamheid'