5 CAD-Trends in 2023

In 2023 blijft de CAD-markt gedreven door de behoeften van fabrikanten die inspelen op unieke macro-economische trends. Deze trends zagen we tijdens de COVID-19-pandemie versnellen, maar ze treffen grote ondernemingen en kleine bedrijven op verschillende manieren. 

De inflatie swingt momenteel de pan uit. Grondstoffen en onderdelen zijn duurder dan ooit en er wordt uitvoerig bericht over tekorten in de toeleveringsketen die de fabrikanten parten blijven spelen. Een andere belangrijke macrotrend is de sterkte van de dollar ten opzichte van de euro. Naarmate de euro wegzakt, voelen fabrikanten die grondstoffen in euro’s inkopen aanzienlijke margedruk. Fabrikanten die producten verkopen in Europa maar zaken doen in US dollars, zien hun omzet afkalven. Dit heeft allemaal gevolgen voor de winstgevendheid en zet druk op de investeringsplannen van fabrikanten die hun bedrijf willen laten groeien.

Zijn er regionale verschillen tussen bijvoorbeeld de VS en Europa?  
Kleinere bedrijven over de hele wereld zetten agressiever in op de nieuwe mogelijkheden van opkomende technologieën dan hun grotere concurrenten. Grotere Europese bedrijven blijven eerder terughoudend bij de invoering van nieuwe technologieën in de kern van ontwerp en engineering. Daarentegen zoeken ze nog steeds de grenzen op van geavanceerde fabricagemethoden. In Noord-Amerika is er wat meer evenwicht. Sommige bedrijven trachten de geavanceerde fabricageprocessen weer in eigen land door te voeren, en sommige markten, zoals lucht- en ruimtevaart en defensie, zullen agressief op zoek gaan naar nieuwe technologieën voor ontwerp en engineering.

In combinatie met andere macropolitieke uitdagingen zorgen deze twee trends voor onzekerheid over de economische vooruitzichten voor 2023. Hoewel deze golf van onzekerheid de hele markt zal beïnvloeden, zijn grote en middelgrote bedrijven beter gewapend om deze risico’s het hoofd te bieden. Zij weten immers dat je tijdens een recessie moeten blijven investeren om te kunnen profiteren van de onvermijdelijke opleving. Grote en de middelgrote ondernemingen hebben hun uitgaven voor productontwikkeling tijdens de COVID-19-pandemie zelfs grotendeels gehandhaafd of zelfs verhoogd. Kleinere ondernemingen hadden doorgaans lagere marges, een kleinere financiële buffer en minder mogelijkheden om de kosten door te berekenen. In deze periode hielden ze de hand dan ook vaker op de knip. Als deze macrotrends aanhouden, verwachten wij in 2023 minder uitgaven van kleinere bedrijven.

Voor 2023 verwachten we vijf megatrends voor productontwikkeling: 

1. Ontwerpprocessen worden aangedreven door simulatie 
2. Innovatie ondersteunen met opkomende technologieën
3. De digitale thread door het hele ontwerpproces toepassen
4. Voordelen benutten van Cloud Computing en SaaS
5. Investeringen in opleiding

In 2023 verwachten we een aanhoudende impuls voor Simulation Driven Design (SDD) in de markt. In plaats van simulatietechnologie hoofdzakelijk aan het einde van het ontwerpproces toe te passen, verwachten wij dat ontwerpers en ingenieurs deze technologie gedurende het gehele ontwerpproces zullen gaan gebruiken. Door deze verschuiving worden simulatietoepassingen nu zo vroeg als haalbaar in het productontwikkelingsproces gebruikt. Organisaties kunnen ontwerpen van hogere kwaliteit ontwikkelen en de kosten beter in de hand houden. En dit dankzij weloverwogen beslissingen eerder in het ontwerpproces. Bovendien maakt dit meer innovatie mogelijk: bedrijven kunnen immers veel meer potentiële ontwerpen onderwerpen aan digitale tests. Dankzij deze verleidelijke cocktail van hogere kwaliteit, meer innovatieve en kosteneffectieve ontwerpen, gekoppeld aan nieuwere en gebruiksvriendelijke technologieën zoals real-time simulatie, zal SDD sneller ingang vinden.

Bedrijven zijn al jaren voorstander van SDD, maar de instrumenten hiervoor waren niet op elkaar afgestemd en de processen onvolledig, waardoor deze inspanningen werden afgeremd. Meer inzetten op simulatie blijft echter een procesverandering die werk en inzet vergt, zoals bij alle veranderprocessen het geval is. Door simulatietechnologie rechtstreeks te integreren in de bestaande CAD-tools van ontwerpers en ingenieurs wordt het grootste obstakel aangepakt. Ontwerpers en ingenieurs kunnen nu simulatiehulpmiddelen gebruiken, zowel met het native CAD-model als binnen hun huidige ontwerpprocessen. 

Deze diepgaande integratie maakt de digital thread mogelijk. Dankzij deze integratie worden wijzigingen en updates die tijdens de SDD worden aangebracht, onmiddellijk opgenomen in de digital thread. Het belang hiervan valt niet te onderschatten. De waarde van de “enige bron van de waarheid” in de hele waardeketen wordt zo versterkt. Het zorgt voor consistentie door fouten te voorkomen en zorgt voor efficiëntie door de procescycli
te verkorten. 

We zien dan ook een gestage groei van nieuwe accounts die investeren in deze technologieën. En, nog belangrijker, een bredere toepassing en uitbreiding binnen bestaande accounts. Bedrijven profiteren van een grotere wendbaarheid omdat zij ontwerpen snel kunnen valideren en vorderingen boeken, de kwaliteit kunnen verbeteren, de markt sneller kunnen bedienen en met meer vertrouwen kunnen ontwerpen. Ook klanten verkennen een breder gamma aan ontwerpconcepten dankzij simulatietechnologie die dure prototypes vervangt. Dit vergroot de kans om optimale producten te krijgen.

Nieuwe ontwerptechnologieën zoals generatief ontwerp en additive manufacturing stimuleren innovatie op het vlak van productontwikkeling. Dankzij deze technologieën ontstaat er veel meer ruimte om bepaalde ontwerpdoelstellingen te behalen. Kortom, de mogelijkheden zijn ruimer en worden naar een hoger niveau getild. Veel grotere bedrijven zijn weliswaar bezig met experimenten en trachten deze nieuwe technologieën in hun werkstromen te integreren, maar het zijn de kleinere, wendbare bedrijven die het voortouw nemen.

Generatieve ontwerpalgoritmen hebben een open geest. Ze worden niet gehinderd door het menselijk denkproces. Gebruikers definiëren het ontwerpprobleem, en de engine genereert een reeks optimale oplossingen die vaak ondenkbaar zijn voor een mens. In een tijdsbestek van een paar uren of dagen kan deze technologie iets bereiken wat ontwerpers weken of maanden zou kosten, mochten ze de tijd en het budget krijgen om zoveel mogelijkheden te onderzoeken. Omdat de generatieve technologie de focus verlegt van het creëren van geometrie naar een betere definitie van het probleem, kunnen ingenieurs zich richten op wat zij het beste kunnen: engineering. Door deze technologie in de CAD-taal te verankeren, dankzij het native CAD-model, kunnen ingenieurs generatief ontwikkelde ontwerpen opnemen in hun bestaande ontwerpen. Dit levert een wendbaar proces op, dat de voordelen van parametrische CAD ten volle benut. Hierdoor wordt generatief ontwerp een drijvende kracht achter echte innovatie en geen semi-nutteloze, tijdelijke oplossing die losstaat van de rest van het proces.

Via additive manufacturing kunnen bedrijven unieke ontwerpen ontwikkelen die met geen enkele andere fabricagetechnologie haalbaar zijn. Deze mogelijkheid heeft vele bedrijven er het afgelopen decennium toe gebracht te experimenteren met additive manufacturing en dit heeft verbazingwekkende resultaten opgeleverd. 

Zo ook bij Advanced Engineering Solutions. Het bedrijf heeft het ontwerp voor een nieuw type warmtewisselaar van een helikopter
helemaal geoptimaliseerd.

Met behulp van rasterstructuren die enkel met behulp van additieve technologie konden worden geproduceerd, werd een warmtewisselaar ontworpen en vervaardigd die half zo groot was als het origineel en toch vier keer zoveel koelvermogen leverde. 

Deze use case is het soort innovatie dat steeds meer klanten ertoe aanzet tools voor additive manufacturing rechtstreeks in hun ontwerpproces te integreren. Net als bij generatief ontwerpen doorbreekt een op zichzelf staande oplossing de digital thread, waardoor ontwerpers geen baat hebben bij het native CAD-model en er veel dubbel werk ontstaat.

Om echt innovatief te zijn, moeten gebruikers werken in het native CAD-model, aan de hand van technologieën die volledig zijn geïntegreerd in hun bestaande workflows. Ontwerpers willen keer op keer uiterst nauwkeurige resultaten en uitgekiende verbanden kunnen leggen tussen alle aspecten van hun ontwerp, ongeacht de oorsprong van de geometrie of de beoogde fabricagetechniek. Zonder integratie zitten ontwerpers vast aan een onderbroken keten van tools en kunnen zij niet ten volle profiteren van de voordelen en de kracht van parametrische CAD. Innovatie wordt mogelijk gemaakt door integratie. Bij echte innovatie maakt men optimaal gebruik van de beste technologie voor elke ontwerptaak, voor alle onderdelen van het ontwerp, zonder de functionele interactie tussen die verschillende onderdelen uit het oog te verliezen. 

Bedrijven zijn zich al jaren bewust van de waarde van de modelgebaseerde organisatie, waarbij het gebruik van het CAD-model in de hele organisatie wordt opgeschaald. Het doel is de efficiëntie te verhogen en de foutenlast te verlagen door een digital thread te spannen tussen functies en door de hele organisatie. 

Wat is de digital thread? Een digital thread creëert een gesloten lus tussen de digitale en fysieke wereld om producten, mensen, processen en plaatsen te optimaliseren. Het is een manier om gegevens te ontsluiten – een enkele bron van waarheid. Wanneer deze thread in de volledige waardeketen wordt toegepast, kan deze consistentie creëren en samenwerking bevorderen door verschillende functies af te stemmen op een robuuste reeks gegevens. De dataset beschikt over real-time datasynchronisatie, zodat informatie beschikbaar is voor alle gebruikers upstream en downstream.

De meeste bedrijven blijven nog steeds vasthouden aan meerdere, los van elkaar staande tools bij het ontwerpproces. Hierdoor wordt de keten van digitale tools doorbroken, hetgeen de flexibiliteit en de efficiëntie ondermijnt en de foutenlast verhoogt. Naarmate de concurrentie toeneemt en de leveringsproblemen aanhouden, moeten bedrijven manieren vinden om betere producten sneller en tegen lagere kosten op de markt te brengen. Deze bedrijven zijn zich bewust van de voordelen van een digital thread door het productontwikkelingsproces om de volledige waarde van het 3D CAD-model te benutten. Door een digital thread voor het productontwikkelingsproces te gebruiken, hoeven er geen gevens meer uitgewisseld te worden tussen de verschillende tools. Deze gegevensoverdracht kost immers tijd, energie en verhoogt de kans op fouten. Gebruikers moeten de hele tijd van systeem veranderen. En hierdoor wordt de digital thread doorgeknipt, waardoor handmatig en gefragmenteerd werk nodig is. Meer dan ooit zien we dat klanten volledig associatieve deliverables bouwen die herbruikbaar zijn en ook gemakkelijk kunnen worden bijgewerkt wanneer ontwerpen evolueren.  

Een uitstekend voorbeeld van deze groeiende trend is het aansturen van productieresultaten vanuit het CAD-systeem, waarbij losstaande oplossingen voor het bepalen van freesbanen worden geëlimineerd. Net als zoals het gebruik van niet-geïntegreerde ontwerptools problemen oplevert, leidt deze loskoppeling tot onnodige wrijving, vooral naarmate ontwerpen evolueren. Door deze deliverables uit de CAD-tool te halen, nemen bedrijven een wrijvingspunt weg, blijven associatieve koppelingen bestaan en worden onnodige gegevensoverdrachten vermeden. Zo zijn onderdelen sneller klaar voor productie in de fabriek en daalt de kans op fouten. 

In 2023 zal naar schatting 50% van alle uitgaven voor bedrijfsapplicaties naar SaaS-toepassingen gaan. Bedrijven blijven dus investeren in SaaS en de cloud, en zij verwachten dan ook van softwareleveranciers dat zij op hun beurt investeren in functionaliteiten die gebruikmaken van wat SaaS en de cloud kunnen bieden. Ontwerpsoftware vormt hierop geen uitzondering en de eerste plaats waar veranderingen te verwachten zijn, is in de licenties en het gebruik. Beeld je in dat je alle gebruikersrechten kunt beheren en alle software voor het volledige bedrijf kunt inzetten, ongeacht de locatie, aan je eigen bureau met behulp van een lichtgewicht webportaal. Voor grote ondernemingen betekent dit een aanzienlijke tijdsbesparing en vermindering van de complexiteit, terwijl er meer controle mogelijk is.  

Een ander vlak waarop we aanzienlijke verbeteringen verwachten, is samenwerking. Door ontwerpsoftware te combineren met de kracht van de cloud kunnen meerdere gebruikers tegelijkertijd aan hetzelfde ontwerp werken in een gedeelde omgeving. Dit maakt het ook veel gemakkelijker om teams uit te breiden met mensen van buiten het bedrijf (verkopers, partners, enzovoort) en om de intellectuele eigendomsrechten te beschermen.  

Toegang tot flexibele rekenkracht zal ook een belangrijk voordeel bieden aan engineering-ontwerptools. Dankzij cloud computing kan de kracht van technologieën zoals generatief ontwerp drastisch opgeschaald worden. We zien nu al dat bedrijven gebruikmaken van elastische computertechnologie om de ontwerpruimte te vergroten met behulp van generatieve technologie. Hierbij worden honderden mogelijke oplossingen onderzocht in de tijdspanne die men vroeger nodig had om er één te onderzoeken. 

Ten slotte krijgen klanten die overstappen op SaaS automatisch en regelmatig toegang tot nieuwe mogelijkheden en hoeven ze zich nooit meer zorgen te maken over het plannen van een upgrade naar een nieuwere  versie.

De laatste trend die we zien aankomen in 2023 bestaat al lang: opleiding. We zien een heropleving in het belang van opleidingen. Meer bedrijven richten zich immers op de digital thread die door de waardeketen loopt. Bedrijven worden gedwongen om goede modelleerpraktijken te hanteren, omdat ze 3D-modellen moeten kunnen afleveren van hoge kwaliteit die onmiddellijk klaar zijn voor productie. 

Door best practices in teams te bepalen en te benutten, door middel van effectieve training, worden het hergebruik van ontwerpen en de samenwerking ook doeltreffender. Ontwerpers willen bestaande ontwerpen kunnen hergebruiken omdat dit tijd en energie bespaart. Maar als de modelleerpraktijken die zijn gebruikt om die ontwerpen te maken gebreken vertonen of onbegrijpelijk zijn voor de volgende ontwerper, dan is het hergebruik ervan aanzienlijk minder waardevol. 

De andere uitdaging die meer bedrijven ertoe aanzet in opleiding te investeren, is het groeiende tekort aan technisch talent. Volgens sommige voorspellingen zullen er tegen 2030 zelfs miljoenen technici te weinig zijn. Alle bedrijven, ongeacht hun omvang, voelen het tekort nu al en hebben ingezien dat zij hun ontwerpers zo effectief mogelijk moeten inzetten. Deze concurrentie om technisch talent benadrukt ook het belang om dit talent te behouden. Ontwerpers die hun marktwaarde willen verhogen, zullen een andere baan zoeken om toegang te krijgen tot opleidingen en kwalificaties. Omgekeerd vereisen sommige bedrijven bepaalde kwalificaties om hun geloofwaardigheid te bewaken en hun betrouwbaarheid aan klanten te tonen. 

Wat zijn de verschillen tussen de vooruitzichten van vorig jaar en die voor dit jaar?
Dit jaar staat de transformatie van het productontwikkelingsproces op de voorgrond. Dit blijkt uit de toenemende belangstelling voor opleidingen over nieuwe en efficiëntere ontwerpprocessen die worden ondersteund door nieuwe technologieën. Bovendien zien we bij engineering meer interesse in een versnelde invoering van SaaS. Bedrijven die al lang geïnteresseerd zijn in SaaS, onderzoeken nu de mogelijkheid om dit concept in hun productontwikkelingsprocessen op te nemen voor meer flexibiliteit, samenwerking en toegang tot rekenkracht in de cloud.

Al deze factoren maken opleiding in 2023 dubbel zo belangrijk. Goed opgeleide ontwerpers die gedeelde processen gebruiken zullen duidelijkheid brengen, het ontwerpproces versnellen, de kwaliteit verbeteren en meer samenwerking en innovatie stimuleren. Uiteindelijk willen bedrijven kunnen beschikken over efficiëntere, productievere technici die hoogwaardige, direct produceerbare ontwerpen afleveren die herbruikbaar en nuttig zijn in de hele waardeketen. Zij willen dat die ontwerpen tijdens het hele productontwikkelingsproces digitaal worden getest aan de hand van geïntegreerde simulatietechnologie. Natuurlijk willen ze voor deze ontwerpen gebruikmaken van de allernieuwste technieken voor additieve en generatieve productie. Zelfs met deze geavanceerde technologieën die diep in de CAD-omgeving zijn geïntegreerd, is een basisopleiding over de toepassing ervan verreweg de meest efficiënte weg naar volledige productiviteit. Zo beschikken technici en ontwerpers over de nodige kennis en middelen om de digitale thread intact te houden. ■