Victor Verboeket

Additieve productie (Additive Manufacturing, AM) – ook bekend als 3D printing – is een van de digitale technologieën die deel uitmaken van de vierde industriële revolutie. Het doel van dit proefschrift is om het potentieel dat AM levert voor het verbeteren van voortbrengingsketens (Supply Chains, SCs) te onderzoeken. In de academische literatuur wordt het gebrek aan kennis over de effecten die AM heeft op het ontwerpen van SCs als een gemis beschouwd. Om dit gemis te overbruggen, bestaat dit proefschrift uit zowel theoretisch als empirisch onderzoek. Na de introductie in hoofdstuk 1 volgt het centrale gedeelte van dit proefschrift (hoofdstukken 2 tot en met 5). Elk van deze hoofdstukken bestaat uit één academisch artikel. Het integreren van het theoretische en empirische onderzoek gebeurt in hoofdstuk 6 via de ontwerpgerichte onderzoeksstrategie (Design Science Research, DSR). DSR maakt gebruik van de CIMO-logica. Hiermee wordt beschreven hoe interventies (I), in een bepaalde context (C), leiden tot resultaten (O), veroorzaakt door specifieke mechanismen (M).

Het artikel in hoofdstuk 2 bestaat uit een systematisch literatuuronderzoek. Uit dit onderzoek blijkt dat de mogelijkheid om complexe vormen te produceren een van de belangrijkste voordelen van AM is. Dit maakt het namelijk mogelijk om lichtgewicht producten te realiseren en om functionaliteiten direct in het eindproduct te integreren. Ook een voordeel is de mogelijkheid om dichtbij de plaats van gebruik te produceren. Voor AM zijn immers geen product specifieke machines en gereedschappen nodig en digitale ontwerpen zijn gemakkelijk te verplaatsen. Al deze eigenschappen kunnen de SC korter en simpeler maken. Met name voor kleine producten en korte series kan AM zorgen voor kostenverlaging en snellere levertijden. Dit artikel verrijkt de academische kennisbasis door de ontwikkeling van 18 proposities, een conceptueel model en een onderzoeksagenda. Ook is een routekaart toegevoegd met daarin de problemen die het uitrollen van AM belemmeren en die dus moeten worden opgelost.

Het artikel in hoofdstuk 3 maakt gebruik van de literatuursynthese en de CIMO-logica. Dit artikel draagt bij aan de academische kennisbasis door het construeren van zes theoretische AM-SC-mechanismen. Deze mechanismen kunnen worden ingezet voor het ontwerpen van beter presterende ketens waarin AM wordt toegepast.

Het artikel in hoofdstuk 4 combineert casestudy-onderzoek met scenario-analyse. Het beschrijft een onderzoek naar het herontwerpen van een keten rondom chirurgische gereedschappen die gebruikt worden in universitaire medische centra. Daarbij is gekozen voor een gedistribueerde in plaats van een centrale AM-productie. Uit de resultaten blijkt dat deze verandering de levertijd verbetert. De kosten worden echter significant hoger door noodzakelijke investeringen in machines en gebouwen bij alle gedistribueerde locaties. Met andere woorden: de problemen rondom hoge machinekosten, dure nabehandeling en een lage productiesnelheid moeten worden opgelost vóórdat gedistribueerde AM interessant genoeg wordt om gecentraliseerde AM-productie te vervangen. Dit artikel verrijkt de academische kennisbasis door het expliciteren van de factoren die een rol spelen bij de beslissing voor gecentraliseerde of gedistribueerde AM-productie van gepersonaliseerde medische producten.

Het artikel in hoofdstuk 5 combineert ook een casestudyonderzoek met scenario analyse. Dit artikel beschrijft een onderzoek waarbij AM geïmplementeerd wordt in traditionele productie van orthopedische schoenen. De resultaten van dit onderzoek: bij het gebruik van AM als vervanger van de traditionele productie van gereedschappen en componenten, nemen de kosten toe en wordt de levertijd langer. Maar wordt AM gebruikt voor productie van de volledige orthopedische schoen, dan wordt de levertijd juist veel sneller. De kosten zijn dan vergelijkbaar met de traditionele productie. Op dit moment is de kwaliteit van AM-geproduceerde orthopedische schoenen echter onvoldoende, zijn de productiekosten te hoog en moet het traditionele vakmanschap in het digitale ontwerp worden geïntegreerd. Dit artikel verrijkt de academische kennisbasis door het nauwkeurig uiteenzetten van de noodzakelijke voorwaarden voor AM bij ontwerpen van aanzienlijk beter presterende ketens van gepersonaliseerde medische producten.

Hoofdstuk 6 gebruikt DSR om een brug te slaan tussen theorie en praktijk. Dit gebeurt door de resultaten van de hoofdstukken 4 en 5 te vertalen in empirische CIMO-redeneerketens en ze te vergelijken met de theoretische mechanismen uit de literatuursynthese van hoofdstuk 3. Dit hoofdstuk verrijkt de academische kennisbasis door het (gedeeltelijk) bevestigen van de aanwezigheid van vier van de zes theoretische mechanismen. De empirische mechanismen gelden voor situaties waarin geen voorraad wordt gehouden. Echter, deze mechanismen zijn uit te breiden met elementen die relevant zijn in situaties waarin wel voorraad wordt gehouden. Daarmee zijn de mechanismen toe te passen om aanzienlijk beter presterende ketens – mét AM-productie – te ontwerpen.

De belangrijkste conclusie van dit proefschrift: AM biedt geweldige mogelijkheden voor het ontwerpen van aanzienlijk beter presterende ketens. Daarvoor moeten echter een aantal problemen worden opgelost. En wordt AM alleen gebruikt om stukjes van de keten te vervangen, dan kan dit de prestatie van de totale keten zelfs verslechteren. Met andere woorden: om de specifieke voordelen van AM optimaal te benutten, is een volledig herontwerp van bestaande ketens noodzakelijk. De mechanismen die in deze dissertatie ontwikkeld zijn, kunnen als gereedschap dienen voor het (her)ontwerpen van de SC om zo de bestaande SC-structuren radicaal te veranderen.