Building a 3D-printer and define the business models that makes it useful

I wrote an article on this blog at the end of 2013 in Swedish, an article found here. My article is about Business Models for 3D-printers and gives some clues on how to define where to find business opportunities, and also some suggestions on products and what kind of scenarios to look for when starting up a 3D-printer track or pilot in a businness. There is much more than that to be said about it, and I recommend to click the link at the end of this article for that.

Having written about it, I felt that it was time to actually do it in real life, by building a 3D-printer basically from scratch. So, I did. And my choise of platform became the Velleman K8200 kit, one of a couple of different offsprings of several open source projects both on hardware and on software that have developed solutions for 3D-printing. The basic concept was RepRap, and that is found on the net for anyone wanting to read the history. The price helped me to make my choise, at about SEK 8000 including tools and spare parts, there is few other that can compete in quality/price.

The build process was, even though it’s down to soldering cables to be connected to the circuit borard, adjust parts down to 0.2mm precision and read and work from more than 600 pages of low level instruction in the assembly manual, fairly stright forward. That is, if all parts are okey out of the box, and for me that was not the case. A circuit board for the X-motor driver came with some kind of error, and replacement parts did turn out to be difficult to get – a surprise considering that the parts are marketed in Sweden thru Kjell & Co that have most parts in their catalogue.

That was actually the main reason that I did choose to buy the Velleman 3D-printer, because spare parts in electronics should be easily available when you run into something that requires modification or replacement. In reality, that was not entirely true, but I do love the quility of the parts, they are solid and genuinely of a high quality. And the best of it all: you can print new parts for your 3D-printer, on your 3D-printer. There is a huge eco-system of spare parts on the net.

kugg

 

Stepper motor

My assessment after building the printer is that it could be done in 4-8 hours, if it’s done on an essambly line with professional people focusing on different parts. A single individual with knowledge in electronics and software, could probably do it in 1-2 days, if trained sufficiently. First time will obviously take longer, build 10 will be done with a factor of 1:10 compared with the first.

The result will look something like this.

The assembly manual, found here is 619 pages, and also includes the fine tuning, software installation and configuration – and also the fairly hard and difficult task of finetuning the hardware to 0.2mm precision.

The manual do have some smaller errata, but that is very much covered by the forums that support the Velleman projects. Fram a question is asked on the internet, answers will be coming in within hours, not days.

Software for the printer is worth mentioning. Repetier Host 0.84 is the open source software that allows to handle and fine tune all electronics on the printer. There is also software built in into Windows 8.1

 

tww8

Windows 8.1, on my computer – a spare part for the printer. From finding the item to load, slice and start printing – 2-3 minutes.

3D-blogg

 

Repetier Host 0.84, on my computer, disconnected at the time. Any changes here will show up on the printer within millisecs

After connecting to the 3D-printer hardware, loading a 3D blueprint generated as G-code, and setting motors, heatbed, extruder and other settings, the printer will push the PLA or ABS plastic thru the extruder layer by layer in, usually, 0.20 mm thick layers. That means that the precision is really good, but also that printing time will be several hours even for fairly small items.

Oh, talking about items, and that’s what this printer is for, you find a huge library of items and blueprints to print from at Thingiverse.com. I’ve seen somewhere that they have some 200.000 things to print, but I’ve never been able to confirm that.

thingi

 

What Thingiverse don’t have is the weapons that are circulated on the internet, but you will find a huge variety of stuff for many different scenarios on Thingiverse. I do not endorse printing weapons btw, it’s fairly likely you would be raided by authorities and run into some really bad publicity, as others have experienced. Building birdhouses and printing gifts are more likely to make you a happy person, considering that people usually give you something back if you are friendly. Same actually goes for doing bad stuff, because doing bad stuff usually returns bad stuff, so I recommend you to stick to giving away cute stuff that makes everyone smile.

The other reason to print stuff is to make a business of it, and I’m looking forward to see how this market will take off, and when. It’s been boiling for years as a potential big thing, but the hype has not hit the consumer markets yet. The market wait, as I interpret it, on the right guy (sorry ladies) with the right business model and the best timing. And something, a thing, that everyone needs. The price on the printers will also need to get down, and a printer must run everything automagically – that’s also required. There is no room here for technical difficulties, the masses asks for perfect tech that always work, with one push on a button.

One use that I want to see now, on the education market, is to realise mathematical models into physical objects and also the overall use of 3D-printers. There is a need for designers in 3D that can trandsform this tecnology into real life business in those businesses where it is starting to get traction.

A more detailed build instruction in Swedish is found here:

As of August 19 2014, I still have som fine tuning to do before starting the prints on my own printer. Other projects also have priorities higher than this, but I do hope to be able to start doing lots of stuff before the autumn sets in and make me even more busy. When it comes to business models and consumer markets, that’s unchartered territories, and I hope that I can be a part of the discovery on that, somewhere, sometime soon. One business is to modify the Velleman and build a more consumer friendly version, something that has been done by others, and is totally legit, because the whole concept, alla hardware and all software needed is open source, to be picked up on the net and in hardware stores, and modified for the best of humanity and the market.

Best bet for educating yourself on the tecnology for free is found here on Microsoft Virtual Academys course on 3D-printing – 3D Printing Essentials.

The future is described here, in The Telegraph

3D-printing in space

 Dremel is trying to take the lead in consumer 3D-printing.

Replikering och teleportingvisioner

Advertisements

Affärsmodeller – 3D-skrivare

3D-skrivarna är på väg att slå även i Sverige, efter att ha fått sitt genombrott i många andra länder. Just denna vecka, när jag skriver detta i slutet av november 2013, har den första 3D-skrivarbutiken öppnat i Stockholm, en säker vallfärdsort för alla tekniknördar.

Den naturliga frågan när en ny produkt med potential att bli ett paradigmskifte är: vad ska jag göra med den?

Den första och enklaste tanken är vad man kan skriva ut för föremål till sig själv. Den andra vad man kan skriva ut för att sälja till andra. Och där brukar de flesta stanna. Idéerna landar oftast i design från Thingiverse och då mobiltelefonskal, mindre prylar och cool design.3d1

Det jag skulle göra med en 3D-skrivare är något annat, och jag vill exemplifiera det i denna artikel med utgångspunkt från den mest perfekta verksamhet jag känner till där en 3D-skrivare redan nu, med några enkla handgrepp i affärsverksamheten, kan bli produktiv och skapa den första vågen 3D-skrivare inom retail, i ‘customer-facing’ säljsituationer.

Verksamheten är en av mina favoritbutiker: Designtorget ( http://www.designtorget.se ). Delar av deras sortiment är, eller kan vara, produkter i plast som är utskrivbara i ABS eller PLA-plast.

Hur skulle detta kunna se ut?  Detta är en tänkbar miljö att inspireras av: 3D-skrivare in action.

3D-skrivare med en överkomlig prislapp, så långt de kommit nu tekniskt, skriver ut föremål i hård plast som håller för hårdhänt behandling. Det finns skrivare som skriver ut i andra material, med de kommer med en prislapp som är riktigt dyr, och som kräver mycket kompetens och arbete av användaren.

Vi håller oss till en helt vanlig 3D-skrivare, vi har ett scenario: en designbutik som säljer ett antal föremål som är, eller kan vara, designade och tillverkade i olika former av plast. De flesta i små storlekar, mindre än 20 cm på någon ledd. Enskilda personer och små företag är de som står för, och äger, designen. Förutom dem finns det också föremål som är nedladdningsbara gratis på nätet, jag återkommer till dem senare.

3d2

Därmed kommer vi till de affärsmodeller jag skulle överväga i ovanstående scenario:

* Print-on-demand. Med 1 eller flera 3D-skrivare i butiken så kan man skriva ut en design på beställning. Fördel: inget lager, ingen producent, inga logistik, förpacknings- och transportkostnader. Miljövänligt! Och billigare. Fördel är också att jag kan låta kunden välja färg, och kanske storlek på designen. Nackdel är väntetiden för utskrift. En väntetid som kan vara ganska lång.

* Print-for-shop. Samma fördelar som ovan: Men här pratar vi utskrift för att hålla ett litet sortiment i butiken att köpa direkt. Om kunden känner att väntetiden för en design är för lång, då kan det färdigutskrivna föremålet vara det kunder köper istället. JIT, irl.

* Buy-a-design-in-shop. Man köper inte produkten. Man köper ritningen, tar hem den, och skriver ut på sin egen skrivare. Om designen sedan läcker ut på nätet så är det ett problem. Det finns kopieringsskydd, men det behöver implementeras och bedömas för sig i ett projekt.

* Buy-a-design-on-the-web. Samma som ovan, men med global potential. Kräver webshop, men öppnar upp för mångmiljonmarknad. Som kompensation för utebliven produktförsäljning blir affärsmodellen att sälja många designer/ritningar för ett lågt pris. Men potentialen ligger i apparnas härad: en helt rätt och unik produkt som blir en hit kan generera mångmiljonintäkter genom uppskalningen av marknad.

* Design-in-shop. Anpassa en design, lägg till eller dra ifrån, ändra storlek, eller välj färg(er). Eller skapa helt nya produkter vid en kunddator. Anpassa med företagslogga för presentmarknaden.

* Add-designs.  Skriv ut designs som ligger ute på nätet, på en 3D-skrivare i butiken. Ökar sortimentet i butiken till nästan oändligt antal prdukter.

* Buy-new-design. Efterfråga helt ny produkt. Skicka ut förfrågan till designers, globalt, och begär in designförslag.

* Copy-spare-parts. Servicefunktion där plastdelar kopieras och skrivs ut on-demand. Här finns det framtida potential. Designprylar i all ära, men den företagsamme som hittar  stora leverantörer av produkter där plastdelar i ABS eller PLA kan vara reservdelar kan hitta affärer i den nischen.

* Shop-manufacturing. Här tänker jag mer konceptuellt – varje enskild produkt bör värderas i en kalkyl: blir det billigare att massproducera denna produkt i butik? Om svaret är ja, då kanske vi får se en 3D-skrivare i ett skyltfönster snart som tillverkar små prylar 24/7/365 med full automatik.

* Designer-manufacturing. Designern skriver själv ut och levererar till butik.

* Designer-manufacturing-to-shop. Designern kopplar upp sig mot butiks skrivare och skriver ut vid behov eller på beställning.

* Buy-a-printer-with-designs. Sälj billiga 3D-printers med paketerade designritningar från verksamheten samt ritningar tillgängliga via webben och ritprogram samt material.

* Build-a-community. En naturlig fortsättning på att sälja skrivare. Skapa en community inom ett land där ritningarna finns, användarna kan interagera och dela designs och kreativiteten flöda.

* Add-ABS-PLA-as-alternative. Addera utskriftsalternativet i plast till befintliga produkter av andra material. Markera som alternativ i butik, på web.

shoes3d

3D-utskrivna skor

* Dress-and-shoes. Det finns tillräckligt med design på marknaden för att bygga en liten kläd- och skobutik. En speciell nisch är att det går att anpassa storlekar till de som har speciella behov. Skor i storlek 65 blir en möjlighet, inte en omöjlighet.

* 3D-scanning. En separat tjänst, troligen från underleverantör, som kan påverka alla ovanstående affärsmodeller. Kan också vara specifika produkter.

* Shop-in-shop. Ett hörn med en leverantör som säljer 3D-skrivare och tillbehör i designbutiken. B2B i sin renaste form.

* Test-a-design-on-market. Skriv ut en batch produkter, lägg ut i butik, se om det säljer. Tröskeln för att testa konsumenternas intresse försvinner nästan.

* FPS 

* E2E

* (c)-trading

* Superdesigner

* Kickstarter investments

* 3D-printing Design Academy, migration kick-start eller beginners

Alla dessa affärsmodeller är fristående från varandra. De kräver sina egna kalkyler, utrullningar, marknadsanalyser, kompetenser och affärsplaner. Det gäller också att säkra rättigheter, avtal, tekniska möjligheter, kvalité och kompetens för varje enskild produkt och dess processer. Sammantaget är det en hel del pusselbitar som ska vara på plats, men å andra sidan är detta en emerging market med en enorm potential. Som med så många andra marknadsnischer så är huvudfrågorna: kan jag ta lead och komma ut först i loppet? Hur skär jag pengar för att täcka investeringarna? Hur skyddar jag min position och får momentum som håller mig i topp? Hur blir jag top-of-mind?

Svaret är ganska givet i mitt exempel: en verksamhet typ Designtorget. Men det är en berättelse som berättas i ett annat sammanhang, en annan dag. Project E.

Customized toys

Figulo, 3D-utskriven keramik

Inspirerande design

MakerBot Replicator in action

Form1

Mänskligt: Robohand, Sydafrika

Och till slut den självklara frågan: kan man skriva ut 3D-skrivare på en 3D-skrivare? Svaret är, delvis: ja.