14 " De terugkeer van lokale duurzame productie naar de stad" KEES MACHIELSE Rotterdam Rijnmond Ontwikkelt Lector Transitie van de haven / Kenniscentrum Mainport Innovation Rotterdam Rotterdam, 4 juli 2033. "Ik werk snel mijn maaltijd naar binnen, speciaal afgestemd op mijn dieet. Gelukkig zijn de laatste jaren de vorm en de smaak aanzienlijk verbeterd zodat ook voor de snelle hap een maaltijd aantrekkelijk uit mijn 3D-printer komt. Ondertussen werk ik door aan mijn ontwerp voor een slim waterafvoersysteem. Ik maak daarbij gebruik van recent ontwikkelt gedigitaliseerde materialen. Hierdoor is het mogelijk om bijvoorbeeld leidingen te produceren die afhankelijk van het wateraanbod zelf hun capaciteit aan kunnen passen door de wijze waarop ze zijn geprogrammeerd. Ik verwerk in mijn ontwerp een ingenieus drukmetingsysteem dat door een vriend is uitbedacht. De uitdaging voor mij zit er in om het leidingenstelsel dat ik er mee moet produceren te koppelen aan het netwerk van 3D-printers dat ik in Rotterdam kan benutten. Hierdoor kan ik zowel in tijd en transport mijn directe productiekosten zo laag mogelijk houden. Op termijn kan ik dit netwerk via een systeem van early warning sensoren verwerkt in het leidingenstelsel zelfstandig opdrachten laten verstrekken om benodigde reparaties te laten uitvoeren. Handig, want dan hoef ik het alleen maar te monitoren of het goed gaat. Ik heb al uitgevogeld hoe ik zoveel mogelijk gebruik van gerecycled materiaal kan maken. Toch handig om zo dichtbij het werelds grootste circulair grondstoffencenter te hebben in het havengebied. Gek idee eigenlijk dat zo'n 20 jaar geleden nog metalen platen of gerede pijpleidingen via de haven werden getransporteerd terwijl het nu helemaal is getransformeerd tot een plek waar de variëteit aan grondstoffen de aantrekkelijkheid van de haven bepalen. Ik word door mijn retro-deurbel uit mijn overpeinzingen gehaald. Door het raam zie ik de bestelbus van de lokale koerier al staan. Ik hoop dat hij mijn nieuwe drone komt afleveren. Ik heb hem met zoveel nieuwigheden voorzien dat ik hem niet zelfstandig naar mijn huis durfde te laten vliegen. Het via internet gedownloade ontwerp was zelfs voor mijn eigen, toch behoorlijk geavanceerde 3D-printer, te moeilijk om te maken. Ik heb gisteren daarom productiecapaciteit gehuurd bij het "Additive Assembly Center" (AAC) op RDM, gespecialiseerd in het snel en betrouwbaar 3D-printen van complexe producten. Ik doe gespannen de voordeur open." " 3D-printing als innovatieve motor voor Rotterdam." Dit fictieve verhaal over het gebruik van 3D-printers in Additive Manufacturing Rotterdam klinkt futuristisch en is dat ook. Niettemin vindt In de kern is 3D-printing een door een computer momenteel op vrijwel elk onderwerp dat in het verhaal aangestuurde productiewijze. De basis is een 'printer', voorkomt onderzoek plaats op basis waarvan onze toekomst de grondstof waarvan het product gemaakt moet worden en en de inzet van 3D-printers mede vorm krijgt. Een toekomst een digitaal bestand dat het ontwerp dat moet worden geprint als deze zou dus weleens dichterbij kunnen zijn dan we bevat en de printer aanstuurt. Een wezenlijk verschil met ons kunnen voorstellen. In dit artikel wordt deze mogelijke meer traditionele complexe productieprocessen is dat het een toekomst nader verkend. Daarvoor zal eerst worden product in een keer in een driedimensionale vorm maakt door ingegaan op wat 3D-printing is, wat er nu al mee kan, welke het laagje voor laagje op te bouwen. Daarom wordt het in het ontwikkelingen er zijn en welke mogelijke consequenties deze Engels Additive Manufacturing genoemd. Het wordt dus niet ontwikkelingen hebben. Ook wordt ingegaan op de vraag of zoals bij de meest voorkomende productiesystemen gesneden het een hype is of dat het een structurele ontwikkeling betreft of gestanst uit materialen. Er zijn meerdere methodes om die past bij de transitie waarin de economie zich bevindt. 3D-prints te maken. Een veel gebruikte methode is het werken Het artikel eindigt met een toekomstbeeld van Rotterdam en met zeer fijne poeders zoals gips, metaal, plantaardige stoffen, haar haven en met een aantal suggesties hoe nu al voor polyester en dergelijke waarin de printerkop telkens lagen van te sorteren op die mogelijke toekomst. deze poeder 15
16 17 met elkaar verbindt. In een andere methode wordt via de printkop gesmolten plastic (polymeren) laagje voor laagje gespoten. Bij een derde methode (stereolithografie) wordt gebruik gemaakt van vloeistoffen. Ook hier wordt laag voor laag geprint en elke laag wordt met UV-licht tot een vaste substantie gemaakt. Direct voordeel van al deze printtechnieken is dat er veel minder restafval is, wat vergeleken met bestaande productieprocessen wel tot zo'n 40% besparing kan leiden. Het allergrootste voordeel is echter dat met 3D-printing in principe elke vorm gemaakt kan worden en dat het ook snel kan èn door iedereen die een printer heeft. 3D-printing is al langer zeer populair bij ontwerpers die voordat een product in productie gaat eerst een prototype willen maken of die een uniek product hebben ontworpen. Moesten voorheen aparte mallen gemaakt worden, onderdelen in elkaar gezet en dergelijke, met een 3D-printer kunnen die stappen achterwege gelaten worden. Een aanzienlijke tijdwinst wordt hierdoor behaald met als sprekend voorbeeld een drone die als prototype een week na ontwerp op de tekentafel al proefvluchten maakte, waar voorheen een half jaar overheen ging. Omdat 3D-printing in deze tak van sport al een geaccepteerde aanpak is, wordt het ook wel rapid prototyping genoemd; maar dit betreft dus een toepassing in een specifieke productiefase en doet geen recht aan de vele andere toepassingen waarbij een 3D-printer al wordt gebruikt. Enkele andere voorbeelden Met name in de medische sector is het gebruik van 3D-printers sterk toegenomen. Zo worden al ruim zes miljoen kronen en bruggen jaarlijks door 3D-printers geproduceerd. Welhaast vergelijkbaar met massaproductie, echter elke kroon of brug is gelijktijdig uniek, afgestemd op de vorm van de kaak waar ze in geplaatst moeten worden. Sinds het begin van deze eeuw wordt er geëxperimenteerd met het printen van weefsels, gebruikmakend van levende cellen. De helft van de oorapparaten wordt met 3D-printers gefabriceerd. Het eerste bionische oor is eveneens al met behulp van een 3D-printer gemaakt. De verwachting is dat er ook andere organen zo kunnen worden geprint. Dit kan door lichaamseigen stamcellen en DNA als basisgrondstoffen te gebruiken waardoor persoonseigen maatwerk met aanzienlijk minder kans op afstoting mogelijk wordt. In de creatieve sector, zoals de sieradenbranche, is het gebruik van 3D-printers populair. Begrijpelijk omdat zeer artistieke vormen mogelijk worden die voorheen niet realiseerbaar waren. De eerste kledingstukken, variërend van een bikini tot een jurk, zijn al met behulp van een 3D-printer gemaakt. Ook in de sportschoenenbranche, of breder: in de vrije tijdsector zijn de eerste flinke stappen gezet. Met als voordeel dat straks elke klant zijn eigen schoen op maat kan krijgen, inclusief de kleur of print. Ook in de industrie, variërend van de vliegtuigbouw tot de spuitgieterij wordt al menig onderdeel met behulp van 3D-printers gemaakt. Het Amerikaanse GE Aviation is zo'n 10 jaar geleden begonnen met het onderzoeken van toepassingen van 3D-printing bij het maken van onderdelen voor vliegtuigen. Gecombineerd met volgende generaties grondstoffen, zoals ceramic matrix composites (CMCs), worden al onderdelen voor hun nieuwste motoren gemaakt. Deze zijn lichter, duurzamer en goedkoper dan de onderdelen die voorheen werden gebruikt. Naast de eerder genoemde protypen, zoals drones, is 3D-printing ook groeiend in de onderhoudsindustrie. Jay Leno, de presentator van de Amerikaanse Late Night Show, presenteerde al trots hoe hij versleten onderdelen van zijn oldtimers scant en vervolgens weer opnieuw uitprint. Een particulier voorbeeld weliswaar, maar wel typerend voor de toepassingsmogelijkheden. In eigenlijk elke branche zijn de eerste toepassingen van 3D-printing wel te vinden. In Nederland zijn bijvoorbeeld de eerste ontwerpen gemaakt en worden grote printers gebouwd voor het maken van een complete woning. Maar ook voor de voedselbranche zijn door TNO de eerste 'prints' gemaakt waarmee eten kan worden geproduceerd. Interessante toepassingsgebieden In een advies aan de Engelse regering, opgesteld door het Big Innovation Centre (2012), wordt ingegaan op een aantal sectoren die zeer waarschijnlijk aanzienlijk door de komst van 3D-printing beïnvloed zullen worden. De opstellers van dat rapport verwachten bijvoorbeeld dat in de textiel & kleding, medisch & farmacie, meubels, plastic & rubber gerelateerde industrie, elektronica & computer (onderdelen), machinebouw, en veel eenvoudig productiewerk (bijvoorbeeld van speelgoed) een aanzienlijke transformatie zal plaatsvinden door de komst en inzet van 3D-printers. Voor meer hoogwaardige productieprocessen, zoals de automotive industrie of de chemische industrie, voorziet het advies slechts op onderdelen in het productieproces toepassingsmogelijkheden voor de inzet van 3D-printers. De huidige productieprocessen zijn te complex en ingewikkeld om vervangen te worden door een 3D-printer. De juistheid van deze inschattingen is lastig te controleren. GE Aviation bijvoorbeeld is behoorlijk enthousiast over de mogelijkheden en impact die 3D-printers hebben op hun toekomstig productieproces. Terwijl zij toch in een sector opereren die de Engelse onderzoekers als hoogwaardige productie bestempelen en waar dit soort nieuwe toepassingen minder verstrekkende gevolgen zouden hebben. In welke sectoren op korte termijn kansrijke toepassingsmogelijkheden voor 3D-printer gerelateerde productie ontstaat, zal sterk afhangen van de snelheid waarop de kwaliteit van de prints toeneemt, de snelheid waarmee geprint wordt en het soort materiaal dat ervoor gebruikt kan worden. Het ligt voor de hand te verwachten dat producten die de volgende kenmerken hebben op korte termijn al met behulp van 3D-printers zullen worden gefabriceerd: Producten die in kleine hoeveelheden worden gemaakt Producten die snel gemaakt moeten worden (tijdkritisch) Producten met een grote onzekerheid over afname Producten met een korte levenscyclus Producten die in veel verschillende uitvoeringen aangeboden worden Producten die complex zijn en op maat moeten worden gemaakt Financiële verwachtingen De financiële sector, variërend van investeerders (inclusief crowdfunding initiatieven) als Kickstarter, beleggers en banken houden in ieder geval rekening met een aanzienlijke stijging van omzet die met behulp van 3D-printtechnologieën de komende jaren zal worden gerealiseerd. Zij maken daarbij onderscheid in bedrijven die 3D-printers of vergelijkbare machines maken (zoals Makerbot, Ultimaking, Stratasys, 3D Systems) en omzet die met behulp van die machines kan worden gerealiseerd. Het Amerikaanse onderzoeksbureau Wohlers voorziet dat in 2015 wereldwijd voor 3,7 miljard dollar aan machines en materialen voor 3D-printing wordt besteed. In 2019 zal dat zijn opgelopen tot 6,5 miljard dollar. De Engelse Technology Strategy Board (2012) verwacht wereldwijd in 2020 een markt van ruim 100 miljard euro waar het de omzet van met 3D-printing gemaakte producten betreft. Ongeacht de juistheid van dit soort prognoses, is de boodschap duidelijk: het gebruik van 3D-printers zal de komende jaren een stormachtige groei doormaken. En die groei zal niet alleen in de industrie plaatsvinden. Ook bij particulieren zullen 3D-printers een plek gaan veroveren in hun huishoudens, waardoor het productieproces van industrie naar consument verschuift. In de financiële prognoses wordt overigens met deze op particulieren gerichte groei en verschuiving nauwelijks rekening gehouden. 100KGarages is een voorbeeldproject van zo'n verschuiving. 100KGarages kent een andere manier van productie en distributie. Het heeft iets weg van een veiling of marktplaats. Als je een ontwerp wil laten uitprinten, dan kan je een klus aanbieden. De aangesloten 'fabbers' kunnen hier vervolgens op reageren en bieden. Zij produceren het ontwerp vervolgens vanuit hun garage bij jou in de buurt met behulp van 3D-printers of andere computergestuurde apparatuur. Eigenlijk een voorbeeld van 'social manufacturing'. Een project als 100Kgarages op hun beurt 'concurreert' weer met bedrijven via wie consumenten hun ontwerp kunnen laten maken zoals het Nederlandse Shapeways, 3D Hubs of printshops als 3DSVP in Haarlem ('commercial manufacturing'). Daarnaast zijn er ook nog op hobbyisten en onderwijs gerichte initiatieven zoals Fablabs en Techshop, waar particulieren zelf hun ontwerpen kunnen printen; soms met ondersteuning van op die plekken aanwezige instructeurs. 4D-printers en gedigitaliseerd materiaal De stand van de techniek en toepassingen van de 3D-printer nu wordt door veel deskundigen vergeleken met de eerste matrix-printers die ruim 30 jaar geleden in huishoudens verschenen. De algemene verwachting is echter ook dat de ontwikkeling veel sneller zal gaan en de impact veel groter zal zijn dan van de inktjet- en laserprinters zoals die nu thuis worden gebruikt. Naast ontwikkelingen die de komende 5 jaar vrijwel zeker zullen plaatsvinden als fijnere spuitmondjes, snellere productietijd, grotere printers, betere printkwaliteit, meer soorten bruikbare grondstoffen en het ontstaan van netwerken van 3D-printers (lokaal en wereldwijd) zijn er ook nog twee andere fundamentele ontwikkelingen gaande. De eerste is wat ook wel de 4D-Printer genoemd wordt. Dit is niet zomaar een verbeterde versie van de 3D-printer maar een 'printer' die ook bewegende producten kan maken, in feite dus een zeer slimme assemblage-printer. Niet alleen een onderdeel, maar een compleet werkend product kan dan in één keer worden geprint. Ook het assembleren wordt dan geschrapt uit het productieproces. Het geheel wordt nog interessanter als daarbij gebruik wordt gemaakt van slimme en programmeerbare materialen. De tweede fundamentele ontwikkeling of zoals Neil Gershenfeld (hoogleraar/directeur Centre for Bits and Atoms, MIT) het stelt: de echte doorbraak draait om het vermogen "to turn data into things and things into data". Deze doorbraak begint relatief begrijpelijk doordat materiaal andere eigenschappen krijgt door bijvoorbeeld verhitting. Hierdoor zou het mogelijk zijn met dezelfde grondstof (zoals grafeen) zowel de case van een telefoon te maken en door een deel sterker te verhitten een geleidende functie te geven waardoor het als onderdeel van een processor kan gaan functioneren.
18 ST RUCT URELE ECONOMISCHE PROCESSEN "Op het moment dat 3D-printers aan elkaar worden gekoppeld worden ze een krachtig onderdeel van het 'Internet of Things'. Omdat eigenlijk op elke plek en elk moment met een 3D-printer iets gemaakt kan worden." Een stap verder is dat materiaal geprogrammeerd wordt om een bepaalde vorm aan te nemen. Op TED.com staat een interessante bijdrage van Skylar Tibbits (onderzoeker MIT) waarin hij laat zien hoe een paar vierkantjes ('chips') door er energie aan toe te voegen (in dit geval schudt hij met een kelk waarin de vierkantjes liggen) zich zelf assembleren tot een soort 8-hoek, zoals ze vooraf waren geprogrammeerd. Of zoals hij dat zelf zegt: "Self-assembly is a process by which disordered parts build an ordered structure through only local interaction." Op MIT gaan ze nog verder in hun onderzoek: ze proberen als het ware materiaal tot eentjes en nullen terug te brengen waardoor grondstof ook 'gedigitaliseerd' wordt en in feite te anlyseren tot op het niveau van één cluster van atomen. Het grote verschil met bestaande 3D-printers is dat compleet functionerende systemen van groot tot klein kunnen worden geproduceerd, waarbij vaste en bewegende onderdelen opgenomen zijn, evenals sensoren en elektronica. Een dergelijke 'assembler' veroorzaakt ook geen afval. Immers, een product dat gemaakt is van digitaal materiaal kan na gebruik weer worden teruggebracht tot herbruikbaar digitaal materiaal. Dit bedoelt Gershenfeld als hij spreekt over "turning things into data". Blinded by the Light Het is begrijpelijk dat bovenstaande ontwikkelingen en toepassingen als de derde Industriële Revolutie worden bestempeld. Na de stoommachine/lopende band en digitalisering/internet kan de 3D-printer wederom de wijze waarop we dingen maken en gebruiken fundamenteel veranderen. De vraag is of dit ook zo is of dat we verblind worden door de technologische mogelijkheden. Er is nog heel wat in te brengen tegen deze verwachting. Industrieel vervaardigde producten, zeker massaal geproduceerd, zijn nog aanzienlijk goedkoper dan gemaakt met een 3D-printer. Op dit moment is nog maar een relatief beperkt aantal grondstoffen bruikbaar. Het is nog lastig om grote producten te printen. Ook is de kwaliteit van de geprinte producten niet altijd hoogwaardig genoeg en is vaak nog een nabewerking noodzakelijk. De repeteerbaarheid van dezelfde prints is nog onbetrouwbaar en 3D-printers zelf zijn duur. En tot slot is opvallend dat nog maar een beperkt aantal bedrijven en dat geldt zeker voor de regio Rotterdam, gebruik maakt van deze nieuwe technologie. Waardoor de vraag ontstaat of er voldoende draagvlak is voor een snelle opmars. Daarnaast zijn er vragen te stellen of de gemiddelde consument wel zelf spullen thuis wil printen en of dat er strenge wetgeving komt om excessen - zoals het printen van wapens tegen te gaan waardoor de doorbraak stagneert. Van economies of scale (control) economies of scope (flexibility) economies of speed (time to market) economies of concepts (design) economies of connection (complexity) Maar er komt ook een aantal structurele ontwikkelingen in onze economie en samenleving samen in de opkomst van de 3D-printer, dat maakt dat het veel meer is dan zomaar een technologische verbetering. Die structurele ontwikkelingen zouden juist de veroorzakers van grootschalig gebruik van 3D-printers kunnen betekenen. Een majeure ontwikkeling betreft de wijze waarop bedrijven zich weten te onderscheiden van hun concurrenten en de wijze waarop ons economische productiewijze en daarvan afgeleid je logistieke systemen de afgelopen 100 jaar zijn gevormd. Deze ontwikkeling start met de eerste Industriële Revolutie waar het efficiënt massaal produceren het credo vormde, met Ford als lichtend voorbeeld (economies of scale). Ruim in de twintigste eeuw werden hier relatief snel op elkaar volgende nieuwe werkwijzen aan toegevoegd of er voor in de plaats gezet, beginnend met het flexibel produceren in kleine eenheden en meer op maat (economies of scope). Het belang om sneller dan concurrentie op marktveranderingen in te spelen werd hier aan toegevoegd (economies of speed), gevolgd door onderscheid te maken in ontwerp en gebruikersgemak van producten (economies of concepts), waar met name Apple mee heeft weten te scoren. Nu en in de nabije toekomst is het benutten van (zelforganiserende en complexe) netwerken en van co-creatie Makerspace om de steeds complexere productontwikkeling aan te kunnen, het onderscheidend vermogen om succesvol te zijn (economies of connection). Een 3D-printer herbergt veel van bovenstaande aspecten in zich en is als het ware een "logische uitkomst" van deze in grote lijnen geschetste ontwikkelingen. In meer bedrijfseconomische begrippen benoemd, zou gezegd kunnen worden dat met een 3D-printer het KlantOrderOntkoppelPunt (KOOP = moment waarop productie wordt gestart uitgaande van de klantenwens c.q. -aankoop) vrijwel helemaal aan het begin van productielijn is komen te liggen, namelijk bij het ontwerp. Terwijl het KOOP aan het begin van de eerste Industriële Revolutie werd gekenmerkt door het produceren voor een eigenlijk onbekende klant (economies of scale). In logistieke termen wordt deze fundamentele omdraaiing ook wel ketenomkering genoemd. De 3D-printer past ook logischerwijs in de manier waarop waardecreatie plaatsvindt. Was vroeger een consument een consument en een producent de partij die toegevoegde waarde creëerde. Tegenwoordig zijn consument steeds meer onderdeel van het waardecreatieproces. Een voorbeeld daarvan is de IKEA-klant die zelf zijn gekochte spullen uit het magazijn haalt en dit niet gebeurt door een medewerker van IKEA. Of dat we gelijktijdig produceren en consumeren zoals het plaatsen en bekijken van filmpjes op YouTube. Futuroloog AlvinToffler beschreef dit opkomende verband tussen consument-producent dertig jaar geleden al als prosumer. De 3D-printer is bij uitstek het middel waarmee iedereen een maker kan en zal worden, ook voor zichzelf als consument. De 3D-printer voegt zoals in het voorgaande al een aantal keren is benoemd, iets wezenlijks toe aan de zoektocht naar meer duurzame productie. Zeker als de digitalisering van materiaal doorbreekt, wordt het zeer wel mogelijk een circulaire economie te ontwikkelen waarbij cradle-to-cradle gemeengoed is. De digitalisering kent ook nog een ander aspect, dat ook wel 'The Internet of Things' wordt genoemd. Internet bestaat niet alleen uit mensen die willen e-mailen of praten via sociale media. Op de achtergrond is een hele andere conversatie aan de gang. Miljoenen apparaten 'praten' met elkaar om de fysieke wereld aan de gang te houden. Op het moment dat 3D-printers aan elkaar worden gekoppeld worden ze een krachtig onderdeel van het 'Internet of Things'. Omdat eigenlijk op elke plek en elk moment met een 3D-printer iets gemaakt kan worden (loskoppeling tijd-ruimte), versterkt het vanzelfsprekend de eveneens al langer zichtbare ontwikkeling dat onze samenleving steeds minder noodzakelijkerwijs verbonden is aan een specifieke plek of tijdstip. Locatie wordt minder belangrijk, connectie daarentegen belangrijker. 3D-printers geven de vrijheid om weer in de eigen regio te gaan produceren. Zo verkleinen ze bijvoorbeeld ook de noodzaak om in lage loonlanden te blijven produceren, zoals nu nog vaak wordt ingegeven door massaproductie op basis van 'ouderwetse' productietechnieken en -processen. President Obama heeft in zijn tweede inaugurele rede aangekondigd 35 miljoen dollar uit te trekken om te stimuleren dat met inzet van 3D-printing weer meer productie in de Verenigde Staten zal gaan plaatsvinden. Een renaissance van "Made in America". Mogelijk ook een wenkend perspectief voor Nederland, en in het bijzonder Rotterdam, om de maakindustrie een hernieuwde kans te bieden 19
20 HA VEN VA N R O TT ERDAM ANNO 2013 Business transitie / Talent-transitie HBusiness A VENtransitie VA N/ Talent-transitie R O TTER D A M A N N O 2 0 31 zakelijke diensten control centers binnenvaart biochemie petrochemie golfenergie goederentrein containerterminals derde maasvlakte vrachtverkeer biobrandstoffen kolencentrales duurzame scheepvaart scheepsbouw industrie constructies algen Bij die zoektocht wordt gebruik gemaakt van scenario's. Scenario's zijn kwalitatieve, in zichzelf consistente beschrijvingen van mogelijke toekomsten die onderling wel sterk van elkaar verschillen. Scenario's zijn gebaseerd op ontwikkelingen waar geen invloed op mogelijk is ('het komt op je af, of je het leuk vindt of niet') maar wel een groot effect hebben op het vraagstuk waar ze voor gemaakt worden. In dit geval de toekomstige Rotterdamse (haven)economie. Deze ontwikkelingen worden aangeduid als drijvende krachten. Wat op basis van een bepaald toekomst (scenario) wel kan, is gegeven de geschetste context verticale landbouw te bedenken welke interessante kansen kunnen worden opgepakt en om te proberen eventuele negatieve consequenties tot een minimum te beperken. advanced logistics internationale handel offshore Toekomst voor stad en haven van Rotterdam De vraag die bovenbeschreven ontwikkelingen oproept, is wat deze voor de Rotterdamse economie in de stad en de haven kunnen gaan betekenen Biedt de komst van 3D-printers Rotterdam en in het bijzonder de haven, nieuwe industriële mogelijkheden Draagt ze bij aan het realiseren van nieuwe werkgelegenheid of een andersoortige economie Welke kennis is nodig om optimaal gebruik te maken van de nieuwe mogelijken Maar ook, welke niet gewilde effecten kunnen mogelijk gaan plaatsvinden Om meer grip te krijgen op mogelijke kansen en bedreigingen zijn vier scenario's gemaakt die zijn gebaseerd op onderzoek naar de opkomst van de 3D-printer, uitgevoerd door het Kenniscentrum Mainport Innovation van de. In het Kenniscentrum wordt ook op andere terreinen onderzoek uitgevoerd naar transities en mogelijke gevolgen daarvan voor de positie van de haven & stad en arbeidsmarkt c.q. talentontwikkeling. Bovenstaand figuur visualiseert die transitie-zoektocht. maakindustrie ASSENSTELSEL 3D-SCENARIO S 6. slimme grondstoffen Om tot van elkaar afwijkende toekomstbeelden te komen worden twee, voor het voorliggende vraagstuk essentiële drijvende krachten vastgesteld en in een assenstelsel geplaatst. Voor het vraagstuk van de 3D-printer is de mate waarin concepten wel of niet juridisch/economisch beveiligd zijn als as gekozen en de mate waarin grondstoffen c.q. materialen echt slim worden of min of meer gewoon blijven zoals we ze nu al kennen. Voor elk kwadrant is vervolgens een scenario uitgewerkt (zie afbeelding over assenstelsel 3D-scenario's Rotterdam). Hoewel elk scenario anders is, worden in elk toekomstverhaal wel uitspraken gedaan over dezelfde soort vraagstukken en aspecten. Dit is om per scenario gemakkelijker de verschillen te duiden. Vraagstukken die in elk scenario aan de orde komen, naast uiteraard het belang van (on)beschermde concepten (= eigendom) en (slimme) grondstoffen, betreffen ondermeer: 1. Waar en door wie wordt geproduceerd Vindt productie bijvoorbeeld nog wel plaats in lage-loon landen of meer in de directe eigen omgeving, zoals thuis dan wel in printcentra in de wijk 2. Welke verkoopkanalen zijn er en wat wordt er dan verhandeld Zijn er bijvoorbeeld nog wel winkels, wat wordt via internet verhandeld 3. Welke verdienmodellen passen in die werelden, bijvoorbeeld als alle ontwerpen vrij verkrijgbaar zijn waar kan een ontwerper dan geld mee verdienen i-train i-services/apps olie-opslag DE SIG N E D AS SE M B L E D concepten beschermd 7. concepten onbeschermd FA B R IC AT E D PRINTED standaard grondstoffen 4. 5. Wie kunnen er wat mee, wie zijn mogelijke spelers Worden de 3D-printerfabrikanten de grote ondernemingen, of stappen bestaande ondernemingen als HP, Epson en Siemens of verkopers als Amazon juist in deze activiteit. Of is de toekomst aan de prosumer Hoe zien logistieke systemen eruit Wordt supply chain management bijvoorbeeld minder complex omdat alles veel lokaler wordt gemaakt, welke voorraad is nog nodig en waarin (grondstoffen, halffabrikaten), is de containermarkt nog wel groeiend 8. Wat is de positionering van de haven Nog steeds internationaal georiënteerd, maar dan wel op grondstoffen, is de haven tot een productiehaven omgevormd of aanzienlijk in omvang afgenomen vanwege de lokale markten en vergaand hergebruik van materiaal Wat zijn de consequenties voor de arbeidsmarkt Bijvoorbeeld als er minder fabrieken zijn en winkels, waar werken mensen dan nog, welke sectoren groeien (bijvoorbeeld de recyclingsector) en wat voor soort banen zijn er dan Hoe duurzaam is de samenleving Wordt door de mogelijkheden van zelf printen juist niet heel veel geprint waardoor de afvalberg alleen maar groter wordt, terwijl 3D-printen op zich juist duurzamer is qua restafval In het volgende overzicht staan kort de vier scenarios beschreven zoals die in het onderzoek van het Kenniscentrum Mainport Innovation worden benoemd. Het is niet mogelijk om alle vier de scenario's in dit artikel uitgebreid te beschrijven. Het vierde scenario, Rotterdam Assembled, zal als voorbeeld uitgebreider worden beschreven. In dit scenario wordt ten opzichte van de huidige situatie de meest afwijkende economie beschreven. Dit geeft juist stof tot nadenken en maakt in ieder geval ook duidelijk dat bestaande zekerheden weleens ter discussie kunnen komen te staan door de opkomst van de 3D-printer. 21
22 23 3D-PRINTEN EN DE HAVEN VAN ROTTERDAM: DE SCENARIO S ROTTERDAM FABRICATED De 3D-printer is onderdeel van productieprocessen, maar echte bruikbaarheid blijft beperkt tot prototyping en gadgets. Kosten massaproductie blijft lager en daarmee interessanter. Thuisgebruik vindt op beperkte schaal. 3D-printing in nichemarkten doet het wel goed (medisch, kunst e.d.) Vervuiling blijft toenemen omdat er te gemakkelijk prints worden gemaakt. Wet & regelgeving is sterk gereguleerd, maar ontduiking vindt regelmatig plaats. Grote ondernemingen domineren de 3D-markt, grondstoffen zijn voldoende voorhanden. De haven blijft gefocusset op bestaande activiteiten zoals energie en containers en heeft geen aparte positie ingenomen op het gebied van grondstoffen. ROTTERDAM PRINTED 3D-printing is een serieuze bedrijfstak geworden, en is tevens doorgebroken in het thuisgebruik omdat het onmogelijk bleek om ontwerpen/ concepten juridisch te beveiligen. Hierdoor is een open source economie ontstaan. Het verdienmodel voor ontwerpers is vergelijkbaar met dat van kunstenaars. Een enkeling breekt door en verdient goed, maar de meeste hebben een lastig bestaan. Omdat het thuisgebruik is toegenomen en daarmee helaas ook het onnodig veel printen met verkwisting tot resultaat, is er wel een negatieve neerslag in de detailhandel ontstaan. In de maakindustrie hebben, door het belang van de thuismarkt, éénpitters en het kleinere MKB bestaansrecht gekregen. Massaproductie heeft een flinke knauw gekregen. De haven is in omvang afgenomen en heeft veel moeite om voldoende (grondstoffen)stromen naar zich toe te trekken. ROTTERDAM DESIGNED De 3D-printer is onderdeel van onze samenleving geworden. In huishoudens als in productieprocessen speelt het een rol van betekenis. Massale productie vindt nog steeds plaats, maar de prijzen zijn na verloop van tijd wel sterk gedaald om te kunnen blijven concurreren met een-opeen-productie. Met name ook omdat op het vlak van duurzaamheid de regel- en wetgeving sterk is aangescherpt, onder meer op het gebied van reductie van afval is de 3D-printer populair geworden. Het eigendomsrecht is redelijk in goede banen geleid. Mede doordat er materialen worden gebruikt die nauwelijks te scannen zijn en daarmee slecht te kopiëren. Ontwerpen zijn ook voorzien van watermerken die niet te kraken zijn en ook kan je alleen mails versturen met een identiteitskenmerk. Daardoor is alles traceerbaar en controleerbaar. De haven opereert in vele kleine lokale supply chains en doet het goed op de internationale grondstoffen markt. Containers hebben aan belang ingeboet. ROTTERDAM ASSEMBLED De 3D-printer is volledig doorgebroken, in zowel productieprocessen als in thuisgebruik. Consequentie: veel bestaande verhoudingen zijn overhoop gehaald, veel beroepen verdwenen. Wel nieuw werk, maar kleiner in omvang. Ondanks een kleiner bruto nationaal inkomen kunnen we door de 3D-printer toch veel van wat we willen hebben zelf produceren. Handel draait om ontwerpen en grondstoffen, ook recyclebare grondstoffen. 3D-printer fabrikanten zijn grote belangrijke ondernemingen geworden. Eigendom is hybride geregeld: soort basisprijs, daarna open om eigen aanpassingen toe te voegen. De haven is omgeturnd tot een grondstoffenhaven incl. recycling ervan, met een beperkte capaciteit op containers en andere gerede producten. Hergebruik van materialen is sterk toegenomen: de haven als "mijn" is werkelijkheid geworden. Rotterdam Assembled In Rotterdam is in 2031 de 3D-printer volledig doorgebroken, in zowel productieprocessen maar vooral in het thuisgebruik. Iedereen maakt er wanneer nodig gretig gebruik van; soms zelfs wat teveel, maar omdat producten ook weer gemakkelijk gerecycled kunnen worden heeft dat relatief weinig gevolgen voor het milieu. Weliswaar is het energiegebruik door de vele 3D-printers sterk toegenomen, maar de opwekking van duurzame energie gelijktijdig ook. Consequentie van deze ontwikkeling was wel dat de grote bedrijven van weleer minder belangrijk zijn geworden, er zijn een aantal geheel nieuwe spelers opgekomen, maar vooral dat de consument, of beter gesteld de prosumer, de grootste 'bedrijfstak' is geworden. Ook zijn veel beroepen in omvang verminderd of zelfs verdwenen. Wel is er nieuw werk ontstaan, maar kleiner in omvang. Kleinschalige industriële productie heeft de overhand gekregen zover nog een bestaansrecht naast de 'prosumer-productie'. Deze industriële productie is vooral gericht op zeer speciale producten en niche-markten. Meer op menselijke maat gerichte dienstverlening, inclusief vrije tijd- en vermaakgericht, is als alternatieve werkgelegenheid ontstaan voor het ontbreken van voldoende werk in de maakindustrie. Over het algemeen is de omvang in werk afgenomen en verdienen de mensen gemiddeld aanzienlijk minder dan zo'n 20 jaar geleden. Gelukkig genoeg is de behoefte aan meer geld ook verminderd omdat mensen zich toch kunnen voorzien van hetgeen ze willen hebben via zelf-printing. Handel draait om ontwerpen en grondstoffen, ook recyclebare grondstoffen. Eigendomrechten zijn hybride geregeld: soort basisprijs, meestal de eerste gebruiker of opdrachtgever, daarna open voor iedereen om eigen aanpassingen toe te voegen. Een aantal ontwerpers verdient erg goed, zoals dat vroeger voor een aantal kunstenaars gold, maar het merendeel moet met aanzienlijk minder genoegen nemen. Ontwerpen en producten zijn met geavanceerde scanners ook goed te reproduceren. Het is niet gelukt materiaal van eigenschappen te voorzien waardoor scanning ervan onmogelijk werd. Alle pogingen dat te realiseren werden al snel na invoering gekraakt. 3D-printer fabrikanten zijn grote belangrijke ondernemingen geworden. Ze hebben de strijd met oude reuzen als Siemens en Samsung gewonnen omdat ze slimme allianties met onderzoekscentra zijn aangegaan en veel meer kennis met elkaar hebben gedeeld via zogenaamde Makerspace. Ook zagen ze eerder dat de prosumer-markt zou ontstaan en hebben daar tijdig op voorgesorteerd. In de haven heeft een sterke reductie plaatsgevonden van het aantal aan- en afgevoerde containers en andere gerede producten. De haven is omgeturnd tot een grondstoffenhaven inclusief recycling van afgedankte producten, hoewel ook daar een afnemende markt ontstaat omdat slimme grondstoffen ook gemakkelijker her te gebruiken zijn. Hergebruik van grondstoffen is niettemin sterk toegenomen: de haven als "mijn" is werkelijkheid geworden. Dit heeft ook geresulteerd in meer productiegerichte activiteiten, inclusief een groot print- en assemblage centrum waar de gehele Randstad gebruik van maakt, omdat er een aantal speciale printtechnieken wordt toegepast. Het nieuwe complex vormt ook nog de spil in het stedelijk-regionale netwerk dat vele duizenden printers met elkaar verbindt, inclusief dat van vele particulieren, waardoor social manufacturing een begrip is geworden. De supply chain is eenvoudiger geworden en daarmee het gehele logistieke proces. Veel gaat nog maar slechts over korte afstanden. Voorraden zijn er nog maar in beperkte mate. Loka0le koeriers worden daarvoor ingezet, de grote internationale transportbedrijven van weleer zijn in omvang gedecimeerd of failliet gegaan. Wel heeft de logistieke branche oog gekregen voor het belang van het organiseren van betrouwbare data voor de vele ontwerpen die wereldwijd worden verstuurd of van het internet worden geplukt. De haven heeft zich nog een rol weten te verwerven doordat grondstoffen nog wel internationaal worden getransporteerd en omdat ze tijdig een aantal allianties is aangegaan met belangrijke grondstoffenleveranciers en onderzoekscentra die bezig waren met het ontwikkelen van slimme grondstoffen. Juist die grondstoffen hebben een speciale behandeling nodig die de haven van Rotterdam zich eigen heeft gemaakt. Is de haven nog wel overeind gebleven, de binnenstad van Rotterdam heeft aanzienlijke klappen opgelopen. Dit proces werd al jaren eerder ingezet door het verdwijnen van winkels omdat mensen er steeds minder kochten. Daarna werd dit proces versterkt doordat het algehele inkomen en daarmee de bestedingsruimte van de gemiddelde inwoner van Rotterdam afnam. De dynamiek van de binnenstad kwam daardoor onder druk te staan. De kantorenmarkt was al veel eerder in elkaar gestort. Voldoende alternatieven ontstonden er niet, maar daar stond tegenover dat op wijken buurtniveau juist wel meer activiteiten ontstonden. Tijdelijk gebruik van leegstaande panden heeft gelukkig nog wel de leefbaarheid van het centrum gered. Ook de ontmoetingsplekken van ontwerpers en hobbyisten brengt een levendigheid die soms nog aan het oude stadscentrum doet herinneren. "Wat nu te doen" Bovenstaand verhaal schetst een mogelijke toekomst. Op basis van dit en de andere drie scenarioverhalen is het mogelijk een backcasting te doen: als het ware terugkijken naar het heden met de vraag "wat kan nu gedaan kunnen worden om in te spelen op één of meer van de vier geschetste toekomsten". Een ding lijkt zeker: de 3D-printer en aanpalende ontwikkelingen hebben heel veel potentie om een transitie in onze samenleving te veroorzaken. Het is daarom verstandig daar anno 2013 serieus aandacht aan te schenken. Gelijktijdig speelt daarbij de vraag, wat kan bijvoorbeeld de haven van Rotterdam dan specifiek doen, wat is haar rol Ongeacht in welke mate de 3D-printer onze samenleving op zijn kop zet, lijkt extra aandacht voor het belang van 3D-printing geschikte, al dan niet slimme, grondstoffen, inclusief recycling van afval tot herbruikbare grondstoffen, een te verdedigen koers. 3D-printing heeft ook veel energie nodig. De blijvende aandacht voor de energiesector is daarmee een continue factor voor de haven. Het maken van een duurzaamheidsslag door meer aandacht voor lokaal opgewekte energie te hebben, zou daar onderdeel van moeten uitmaken. Dit sluit goed aan bij de groei van veel lokale printers in de toekomst. Ook is het aannemelijk te maken dat het aangaan van contacten met fabrikanten van 3D-printers, hoe klein ze nu nog zijn vergeleken met huidige spelers in de haven, tot inzichten kan leiden die op dit moment nog niet worden gezien. Nieuwe verdienmodellen zouden een specifiek onderwerp in die verkenning moeten worden. Als kenniscentrum op de willen wij een bewustwordingsproject starten door een mobiele 3D-printer in de haven rond te laten rijden om spare parts te laten maken bij bedrijven die acuut om een onderdeel verlegen zitten. Hoewel het aantal bedrijven dat nu werkt met 3D-printers in Rotterdam beperkt is, lijkt het starten van een Rotterdams 3D-platform, in het bijzonder in de maintenancesector, eveneens de moeite waard om de mogelijkheden in Rotterdam verder te verkennen. En misschien moet er wel een gedurfd pilot-project worden gestart. Net zoals GE Aviaton het beeld heeft dat in de toekomst een vliegtuig met behulp van 3D-printers gebouwd kan worden, zou dat in Rotterdam een schip kunnen zijn! Heeft u vragen naar aanleiding van het rapport of wilt u het hele rapport bestellen, mail naar c.machielse@hr.nl