Evolve to AM: met die aanpak gaat het Fraunhofer Project Centre bij de Universiteit Twente de Nederlandse maakindustrie op weg helpen met 3D-printen. Het gaat namelijk niet om het kopen van een 3D-printer. Het gaat om het voordeel dat je uit Additive Manufacturing (AM) haalt, zo betoogde professor Ian Gibson tijdens Additive World Conference in Eindhoven. Geld verdienen met 3D-printen is echter nog niet zo gemakkelijk, bleek gaandeweg de dag.
AM biedt mogelijkheden, maar verdient ook nog aandacht
Geld verdienen met AM nog niet gemakkelijk
Additive Industries heeft dit jaar voor de zevende keer Additive World Conference georganiseerd. Een evenement dat zich stilaan ontwikkelt in de richting van een plek waar de AM-community, die de Nederlandse metaalprinterfabrikant wereldwijd opbouwt, samenkomt. Als Additive Manufacturing ter sprake komt, gaat het vaak al gauw over de kosten. Zeker de metaalprinters vergen een flinke investering. Ian Gibson, wetenschappelijk directeur van de Fraunhofer dependance in Enschede, vindt dat daar de discussie in het begin helemaal niet over hoort te gaan. “De printer is niet het verhaal. Het is een zware investering. Ons doel is bedrijven door het proces begeleiden zodat ze uiteindelijk de aanschaf kunnen rechtvaardigen.” Het Fraunhofer Project Center bij de universiteit Twente werkt heel nauw samen met het Fraunhofer IPT in Aken, waar op de onderzoekscampus veel verschillende printtechnologieën aanwezig zijn. Ian Gibson, die al meer dan 25 jaar ervaring heeft met Additive Manufacturing, zegt hierover: “In plaats van een machine te kopen, koop je bij ons capaciteit. Samen gaan we door het designproces en pas als je vertrouwen in het proces hebt, breng je de technologie naar je eigen fabriek.”
DOORBRAAK KOMT ER
Bij het Fraunhofer gelooft men absoluut in de mogelijkheden van 3D-printen. “Personaliseren van producten, kortere ontwikkeltijden, aerospace waar gewichtsbesparing een rol speelt, de medische industrie; Additive Manufacturing heeft verschillende drivers”, zegt Gibson. Maar er is nog veel werk te doen. In Aken onderzoekt men bijvoorbeeld de verspaanbaarheid van 3D-geprinte onderdelen. De materiaaleigenschappen zijn immers anders dan die van gietstukken. Corrosie is ook zo’n punt dat aandacht vergt, met name vanwege de porositeit. “Geen zaken waar we ongerust over moeten worden, want met gieten heb je een hogere porositeit. Maar we moeten wel begrijpen wat het resultaat van het proces is.”
“VIJFTIEN PROCENT AFKEUR IS NIET ABNORMAAL. DAT BETEKENT 50.000 EURO OPERATIONEEL VERLIES PER JAAR”
KOSTPRIJS COMPLEXE ZAAK
Er zijn namelijk veel factoren van invloed. Ook op de kostprijs, laat Manuel Michiels, market innovation manager bij Materialise zien. Bij het Belgische bedrijf staan inmiddels meer dan 180 3D-printers, het merendeel kunststof, maar ook enkele metaalprinters. Op deze laatste machines wordt vooral titanium geprint. Gemiddeld duurt zo’n printjob dertig uur. De machine zelf heeft dan ook grote invloed op de kostprijs. Maar, zo zegt Michiels, er gaan ook de nodige kosten zitten in de voorbereiding en het nabewerken. 300 minuten werkvoorbereiding voor één buildjob, nog eens drie uur voorbereiding van de machine en een kleine vier uur nabewerken, zoals support verwijderen. Wie de kosten wil terugdringen, doet er dus goed aan om naar het voor- en natraject te kijken. Materialise heeft vorig jaar e-Stage software uitgebracht. Hiermee wordt op een intelligente manier de supportstructuur in het 3D-model geplaatst. Dat levert tot negentig procent tijdsbesparing op ten opzichte van het handmatig aanbrengen van support in een CAD-model. De structuren die de software aanbrengt, laten zich gemakkelijker verwijderen doordat ze op een bepaalde manier worden geprint. “Deze structuren kun je afbreken, dat spaart tijd.” Met deze aanpak kun je volgens Manuel Michiels de gemiddelde kostprijs van een buildjob met tien procent reduceren. Een grotere besparing is mogelijk door het percentage afkeur te verminderen. “Vijftien procent afkeur is niet abnormaal. Dat betekent 50.000 euro operationeel verlies per jaar”, zegt Manuel Michiels.
Simulatie van het printproces kan niet alle problemen voorkomen, maar wel veel. Bij Materialise schat men in dat het percentage afkeur gehalveerd kan worden. Tobias Brune, die bij SMS Group de AM-activiteiten coördineert, denkt dat het belang van de kosten afhangt van de sector waarvoor je werkt. “In de olie- en gasindustrie gaat het vaak om snelheid; onderdelen moeten zo snel mogelijk geleverd worden. Kosten zijn dan niet het belangrijkste.” Ook Kristian Arntz, directeur van het Aachen Center for Additive Manufacturing, een van de partners van Fraunhofer Project Center, vindt dat vooral naar de totale meerwaarde van AM gekeken moet worden. “Het gaat om de beste oplossing. En dat is vaak een combinatie van technologieën. En in die procesketen hebben we nog veel te doen.”
KWALITEIT EN CERTIFICERING
Kwaliteit en certificering zijn bijvoorbeeld twee andere zaken waar de AM-industrie hard aan werkt. Gemakkelijk is dat echter niet. Medische producten, zoals implantaten, lenen zich als geen ander voor 3D-printen vanwege de personalisatiemogelijkheid. Het probleem is echter dat de huidige regelgeving gebaseerd is op standaarden, die geen ruimte bieden voor gepersonaliseerde producten. Kristian Arntz, denkt dat de oplossing ligt in de validatie en certificatie van het proces, niet het product. Hetzelfde als de verspanende industrie in de vliegtuigbouw doet. “Willen we aantallen produceren met Additive Manufacturing, dan moeten we de workflow certificeren.”
Daan Kersten, CEO van Additive Industries, verwacht dat kunstmatige intelligentie hierin een rol gaat spelen. “Data driven AI-toepassingen zijn dichterbij dan we denken.” Mark Vaes, CTO bij Additive Industries, zegt dat men het proces steeds beter begrijpt, waardoor machine-to-machine validatie dichterbij komt. “We zijn er nog niet, maar we kunnen de machine steeds beter beheersen.” In zijn ogen gaan kwaliteit en productiviteit hand in hand: als je de kwaliteit weet te verbeteren, verbetert ook de productiviteit. Valeria Tirelli, CEO van de Italiaanse fabrikant van hydrauliekcomponenten, Aidro Hydraulics, wijst naar het Joint Innovation Programm, een Europees
AM-project, waarin ook Berenschot en Additive Industries participeren. Doel van dit Europese programma is richtlijnen te ontwikkelen voor AM-componenten voor de olie- en gasindustrie. Ook Utkarsha Ankalkhope van het MTC en National Centre for AM in Groot-Brittannië erkent dat certficering niet eenvoudig is. “De innovatie van vandaag is het kwalificatieprobleem van morgen.” Samen met partners zoals Autodesk wordt er in Bristol, waar de beide centra gevestigd zijn, aan oplossingen gewerkt.
“WILLEN WE AANTALLEN PRODUCEREN MET ADDITIVE MANUFACTURING, DAN MOETEN WE DE WORKFLOW CERTIFICEREN”
NOG GEEN MONEYMAKER
De luchtvaart- en medische industrie zijn de koplopers als het om concrete toepassingen van 3D metaalprinten gaat. GKN, waartoe ook Fokker Aerospace behoort, print al heel veel voor de grote OEM’ers in de luchtvaartindustrie. “Maar vooral voor testen”, aldus Tom Hope, manager AM Centre, waar zowel laser poederbedtechnologie staat als 3D-cladding systemen. In zijn ogen start alles met het materiaal. “De toekomst zit in materiaal gebaseerd design for Additive Manufacturing.” Wat Hope hiermee bedoelt, toont hij aan de hand van een foto van een werkstuk uit één van de GKN-laboratoria. Het volledig metaal geprinte onderdeel heeft in de onderste helft andere mechanische eigenschappen dan bovenin, ondanks dat het in één keer van één materiaal is geprint. Dat is de toekomst, die heel nieuwe mogelijkheden gaat brengen.
Stryker, de fabrikant van medische apparaten, heeft in Ierland een eigen fabriek waar bijna honderd 3D-printers staan. Momenteel zit de jaarproductie op enkele honderdduizenden AM-stukken per jaar. Aanvankelijk vooral voor orthopedische ingrepen, nu ook voor rugoperaties. Een klein deel hiervan is klantspecifiek: het ontwerp wordt aangepast aan de patiënt, legt Dale Swarts, chief engineer of AM bij Stryker uit. De designs worden afgeleid uit data van MRI’s en CT scans. “Dat is nog geen moneymaker, maar daarmee maken we de zorg wel beter.”
