3D Print magazine december 2020

Page 1

7e JAARGANG EDITIE 4 • december 2020

print magazine

Informerend en inspirerend over 3D in de industrie

Is coronapandemie het omslagpunt voor de AM-industrie? Oliebedrijf Equinor wil digitale spare parts

Waarom printen we niet gewoon alles?

Multilasertechnologie om cost per part te reduceren

Met Flam3D nieuwsbrief


Reparatie, remodeling en productie met één systeem

3D metaalprinten zonder supportmateriaal Met de unieke DMT® 3D metaalprinttechnologie van InssTek biedt Dormac een printtechnologie die geschikt is voor het aanbrengen van metaalpoeders op een bestaand werkstuk en het compleet opbouwen van nieuwe werkstukken. Leverancier van verspanende metaalbewerkingsmachines sinds 1954

Dormac CNC Solutions l Breeuwhamer 25 l 1648 HG De Goorn +31 (0)229 54 24 85 l info@dormac.nl l www.dormac.nl

LEERING.NL/ ADDITIVEMANUFACTURING

POST-PROCESSING Efficiënt geautomatiseerd stralen, ontpoederen, verdichten én vergladden met de Normfinish 3D Excel, in combinatie met de PostPro3D.

STRALEN - REINIGEN - GEREEDSCHAPPEN EN MACHINES


Colofon print magazine 2020

Waarom 3D printen we niet alles? De 3D printindustrie mag over aandacht dit jaar niet klagen. Het is alweer enkele jaren geleden dat er in de gewone media zo vaak over deze technologie geschreven werd. Ook in menige directiekamer staat het onderwerp nu op de agenda, omdat dit voorjaar productielijnen stilvielen doordat grenzen dicht gingen of bedrijven verplicht werden de deuren te sluiten. De aandacht is dan toch nog iets positiefs dat 2020 heeft gebracht, naast alle ellende van het coronavirus. De aandacht is een belofte voor de toekomst; de problemen door de vele maatregelen is de realiteit van nu. En die raakt ook de 3D printindustrie. Waarom 3D printen we nog steeds niet alles, als de technologie zoveel problemen oplost? Erik Tempelman, Universitair Hoofddocent aan de TU Delft, plaatst deze vraag boven een artikel over manufacturing and design. Aan het eind van het hoofdstuk geeft hij zelf het antwoord: Kint = Kmat + Kinv/N + dKm&m/dN + Kv&p Het draait om de kosten. Die zijn voor serieproductie vaak nog te hoog, uitzonderingen daargelaten. Toevallig of niet: op Formnext Connect kwam dit punt regelmatig terug in presentaties. Ondanks de talloze voordelen van AM-technologie, uiteindelijk zijn lagere kosten per geprint onderdeel noodzakelijk om de sector te laten groeien, zegt Xiu Xiaoshu, oprichter en CEO van Farsoon. Enkele fabrikanten van 3D metaalprinters denken met méér lasers de kosten per onderdeel fors te kunnen verlagen. Anderen zoeken het in integratie van processtappen.

Het 3D Print magazine verschijnt vier keer per jaar en is een uitgave van Made-in-Europe.nu en 54U Media, uitgever in de metaal. Dit magazine informeert over nieuwe ontwikkelingen in 3D printen, reikt praktische how to informatie aan en toont best practices. Het wil behalve informeren ook bijdragen aan de leercurve die bedrijven door moeten in de transitie naar deze nieuwe technologie, maar spreekt tevens ook de professional aan, die al meer ervaring heeft. Het magazine wordt verspreid onder maakbedrijven uit zowel de metaal- als kunststofverwerkende industrie en engineeringbureaus en productontwikkelaars. Het 3D Print magazine verschijnt naast de website, de nieuwsbrieven en de online digimagazines van Made-in-Europe. De totale oplage van 3D Print magazine bedraagt 4.000 exemplaren.

Redactie

Franc Coenen (hoofdredacteur) Schuttersdreef 72 6181 DS Elsloo Tel: +31 46 4333123 Email: franc.coenen@3dprintmagazine.eu Uitgeverij 54U Media Prinsenweide 26 7317 BB Apeldoorn T: +31 (0) 55 360 10 60 F: +31 (0) 55 360 08 60 I: info@54umedia.nl E: www.54umedia.nl Advertentie-exploitatie Vincent Span T: +31 (0)55 360 62 27 M: +31 (0)6 511 93 408 E: v.span@54umedia.nl

Waar de fabrikanten de kosten moeten verlagen, moeten gebruikers hun blik verbreden. Erik Tempelman concludeert dat de Design for Manufacturing ontwerper kritisch moet kijken hoe de waardeketen verkort kan worden, want daar is veel te halen. Additive Manufacturing is één productietechniek met een groot potentieel, dat nog onvoldoende wordt gezien, zoals uit de andere voorbeelden in deze editie blijkt. Maar uiteindelijk draait het om kosten. Integrale kosten, maar daar maken de productiekosten wel een aanzienlijk deel van uit.

Harold Draaijer T: +31 (0)55 360 64 20 M: +31 (0)6 51 19 31 32 E: h.draaijer@54umedia.nl

Franc Coenen

Vormgeving en opmaak Rijnier van Kesteren

Hoofdredacteur 3D Print magazine

7e JAARGANG EDITIE 4 • december 2020

franc.coenen@3dprintmagazine.eu

54U Media

Alle advertentiecontracten worden afgesloten conform de Regelen voor het Advertentiewezen, gedeponeerd bij de rechtbanken in Nederland (exemplaar op aanvraag kosteloos verkrijgbaar).

Drukkerij Senefelder Misset, Doetinchem Copyright Niets van deze uitgave mag worden overgenomen, tenzij met uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van de uitgever.

print magazine

Informerend en inspirerend over 3D in de industrie

Coverfoto

Is coronapandemie het omslagpunt voor de AM-industrie? Oliebedrijf Equinor wil digitale spare parts

Waarom printen we niet gewoon alles?

Multilasertechnologie om cost per part te reduceren

Met Flam3D nieuwsbrief

Bedrijven zoeken naar het verlagen van operationele kosten. 3D printen van tooling is daar een middel voor, merkt men bij Stratasys. Het Franse Rustin 3D print dit gereedschap voor de productielijnen van Alstom met een Fortus 450mc met Ultem 9085 om gewicht te besparen.

print magazine december 2020

3


Is de coronapandemie het omslagpunt voor de AM-industrie?

Formnext Connect is digitaal gegaan, maar met op mainstage live gasten op het podium. Aan de discussies, presentaties en een op een gesprekken werden door bijna 9.000 mensen deelgenomen. (Foto Mesago)

4

print magazine december 2020


Of worden verwachtingen gehypt en is de AM-technologie nog steeds niet klaar voor serieproductie?

Formnext Connect was dit jaar de graadmeter om te kijken waar de AM-industrie staat. Dat levert een wisselend beeld op, van optimistische geluiden dat de pandemie Additive Manufacturing helpt definitief door te breken tot sprekers die de verwachtingen temperen. En van multilasertechnologie tot uiteindelijk de heilige graal om Additive Manufacturing daadwerkelijk op te schalen: lagere cost per part.

print magazine december 2020

5


De toekomst brengt een mix van reshoring, distributed manufacturing en dual sourcing Bij Siemens zijn de Additive Manufacturing activiteiten dit jaar sterk gegroeid. “Terwijl de markt worstelt, zien wij groei”, zegt Karsten Heuser, Vice President AM bij het Duitse technologieconcern. ”We zien met name een verschuiving richting applicaties.” Resilience supply chains, het buzzword sinds wereldwijd de aanleveringsketens afgelopen voorjaar abrupt tot stilstand kwamen. Deze boodschap hoor je de laatste maanden telkens opnieuw. Bedrijven houden hun supply chain modellen tegen het licht en zoeken naar oplossingen om deze minder kwetsbaar te maken voor onderbrekingen, of die nu door een virus komen, door geopolitieke spanningen of om cyberaanvallen, drie belangrijke oorzaken van onderbrekingen zo meldt 3D Hubs op basis van een onderzoek. Ook bij de start-ups staan de applicaties tegenwoordig op de voorgrond, zegt Arno Held van AM Ventures, het beleggingsvehikel van de familie Langer (EOS). Dit is overigens een trend die hij al een jaar bespeurt. “De teams weten hoe ze gebruik moeten maken van de AM-technologie en hoe ze hiervoor moeten ontwerpen. Wij zien echt de beweging naar de productie.”

Reshoring valt wel mee

Wie tussen de regels van de vele presentaties op Formnext Connect door oplette, viel het misschien op dat verwachtingen over hoe de pandemie AM helpt doorbreken niet door iedereen gedeeld wordt. Jennifer Johns, die aan de universiteit van Bristol onderzoek doet naar supply chain trends, denkt dat de wens wel eens de vader van de gedachte kan zijn. Ook haar valt het op dat veerkrachtige supply chains en reshoring, zodat landen weer voor de eigen bevolking kunnen gaan produceren, trending topics zijn. Er komt zeker productie uit het verre Oosten terug. Net zo zeer groeit het bewustzijn dat bedrijven kwetsbaar zijn vanwege de lange supply chains. Covid-19 heeft dat duidelijk gemaakt. Maar, merkte Jennifer Johns op: het zijn vaak politieke

discussies. “Dat beïnvloedt hoe we de realiteit zien.” Volgens haar zijn het de kleine series die terugkomen naar het Westen en nieuwe producten waarvoor men hier productiemogelijkheden zoekt. “Wat aan werk terugkomt, is niet zo groot als we horen, lezen en denken.” Reshoring is geen universeel proces. Zij ziet voor de toekomst een gemengd beeld: reshoring, distributed manufacturing en dual sourcing, om in geval van een onderbreking een tweede leverancier in een andere regio achter de hand te hebben. In alle drie deze modellen kan Additive Manufacturing een rol spelen, denkt zij. Kritische geluiden waren er ook te horen van de kant van Boston Consulting Group. De AMbedrijven zijn te veel bezig met het vergroten van hun marges en te weinig met het bouwen van ecosystemen. Met dit laatste kunnen ze de totale AM-markt vergroten. En dan krijgt ieder vanzelf een groter stuk uit de taart.

Investeringen blijven achter

OEM’ers die naar supply chain veranderingen kijken, investeren nog niet direct in AM-capaciteit. Dat staven allerlei marktonderzoeken momenteel. Ook bij Trumpf ziet men dat de markt voor laser poederbed metaalprinters al twee jaar stagneert. Groei is er alleen in het topsegment en aan de onderkant, de low cost systemen, waar Aziatische spelers steeds meer concurrentie bieden. “Onzekerheid door Covid-19 leidt momenteel tot het doorschuiven van investeringen”, zegt Johannes Schleifenbaum van Aachen Center for Additive Manufacturing. “Dat is niet goed voor een jonge technologie.” Hij blijft wel optimistisch voor de toekomst, want hij ziet dat additive manufacturing de aandacht trekt van steeds meer sectoren. En het Akense instituut, gelieerd aan de RWTH Aachen en de Fraunhofer instituten, ziet een groeiende instroom van studenten die hun curriculum willen verrijken. Veel AM-technologie is echter nog onvoldoende uitgerijpt, vindt men bij de VDMA, de Duitse machine- en

Trumpf heeft de TruPrint 1000 voor het 3D printen van koper vrijgegeven voor de verkoop. De interesse is groot, aldus de machinebouwer. Onder andere vanuit de automotive industrie kijkt men naar deze 3D metaalprinter voor het printen van zuiver koper. Omdat ook metalen als goud geprint kunnen worden, is er eveneens interesse vanuit de sieradenindustrie.

6

print magazine december 2020


installatiebouwers. Weliswaar gaat het TRL-niveau van veel AMtechnologieën omhoog, maar het MRL-niveau (Manufacturing Readiness Level) is vaak nog laag, stelt Markus Heering, directeur VDMA. “Met sommige systemen is het een enorme uitdaging om betrouwbaar en herhaalbaar onderdelen uit de 3D printer te halen. Daarnaast hebben we de designs nodig om Additive Manufacturing succesvoller en economisch levensvatbaar te maken.”

Technologie eenvoudiger maken

Bovendien lijkt het met awareness nogal mee te vallen afgaande op de ervaringen van de VDMA. Markus Heering: “70 tot 80 procent van de machinebouwers weet amper iets van AM. De meeste ideeën tot nog toe komen van overheden en onderzoeksinstellingen.” Ook Douglas Wood, president van AMT, de Amerikaanse koepel voor de technologiebedrijven, vindt dat bedieningsgemak van de machines nu aandacht moet krijgen. Hij pleit ervoor om de technologie robuuster en gemakkelijker bedienbaar te maken, twee aspecten die van wezenlijke invloed zijn op het MRL-niveau. “Maak het simpel en betrouwbaar in gebruik. Bedrijven verwachten een ready to go technologie.” De enorm hoge waardering van bepaalde Amerikaanse spelers in de markt zijn de brandstof om deze ontwikkelingen mee te versnellen. “Desktop Metal bijvoorbeeld kan met de honderden miljoenen dollars die het heeft ontvangen een enorme stap vooruit gaan zetten en exponentieel versnellen, de technologie naar bredere toepassingen brengen.” Overigens gelooft Douglas Wood dat Additive Manufacturing het omslagpunt heeft bereikt. Wat nog steeds een knelpunt vormt, is het gebrek aan standaarden. “Standaarden worden het kritisch punt”, zei Carl Dekker, oprichter en CEO van het Amerikaanse Met-l-Flo, dat voor derden kleine series en bridge manufacturing doet. “Standaarden stellen ons in staat om te specificeren hoe je een product maakt

Het Nederlandse atum3D heeft een van de grootste DLP-printers op de markt gebracht. Met een Z hoogte van 450 mm denkt men onder andere aan het 3D printen van medische steunzolen. Met BASF is hiervoor een speciaal hars ontwikkeld.

en hoe je een goed product krijgt. Dan hoeven we niet meer alles te certificeren. Standaarden helpen deze industrie echt vooruit.”

Cost per part

Daarnaast zijn de kosten nog altijd een drempel voor veel partijen. “We hebben veel bereikt qua robuustheid van het proces. Sommige sectoren zoals de dentale industrie beginnen met AM traditionele processen te vervangen”, zegt Klaus Parey, die bij machinebouwer Trumpf de AM-activiteiten leidt. De sleutel tot een bredere inzet, ligt bij de kosten per onderdeel, stelt Parey. Trumpf staat daarmee niet alleen. Lagere kosten per onderdeel zijn nodig om de groei van de AM-markt te versnellen, zegt Xu Xiaoshu, oprichter en CEO van Farsoon. De Chinese fabrikant van zowel AM-systemen voor zowel polymeer als metaal, gaat daarom de Flight technologie die nu alleen in de grootste SLS-

Farsoon ziet in China veel partijen meerdere 3D printers tegelijk kopen, zoals WeNext. Een teken aldus de fabrikant dat de Chinese industrie bezig is op te schalen naar serieproductie met Additive Manufacturing.

print magazine december 2020

7


Bedrijven verwachten een ready to go technologie Is multilasertechnologie de oplossing?

Mimaki brengt de technologie om meer dan 10 miljoenen kleuren te 3D printen naar een kleiner formaat machine. De 3DUJ-2207 heeft een printvolume van 203 x 203 x 76 mm. Hiermee mikt de fabrikant op nieuwe doelgroepen, onder andere ontwerpbureaus en scholen.

machine beschikbaar is, integreren in de kleinere machines. Deze technologie maakt de SLS-printer geschikt voor high performance materialen en verhoogt de productiviteit. Hij ziet ook de noodzaak om bij de 3D metaalprinters de productiviteit te verhogen, zodat de kosten per onderdeel omlaag gaan. Want de machineuurprijs is de grootste kostenfactor. Farsoon gebruikt in de grootste 3D metaalprinter, het FS621M systeem, vier lasers van elk 500 W. Het wil deze multilaser technologie ook eventueel gaan toepassen in de polymeermachines. “Met de Flight technologie kunnen we de productiviteit al verdubbelen, met vier lasers zouden we de productiviteit met een factor 8 verhogen”, zegt Dirk Simon, directeur Farsoon Europe. De uitdaging zit in het stitchen: je hebt met meerdere lasers altijd overlap. Daar mag geen fout ontstaan.

Multilasertechnologie was dit jaar wel een thema op de virtuele editie van Formnext. Het Amerikaanse Velo 3D had vooraf al de nieuwe Sapphire XC gepresenteerd, voorzien van een bouwkamer tot 1000 mm hoog en acht lasers. SLM Solutions haalde tijdens Formnext Connect het doek van de nieuwe NXG XII 600, de nieuwe generatie 3D metaalprinter met 12 lasers voor een 20 keer hogere productiviteit en dito kostprijsreducties per onderdeel. Ook Additive Industries gaat het aantal lasers uitbreiden, net als de bouwkamer, kondigde de Nederlandse fabrikant na afloop van de beurs aan. Eind 2021 moet de nieuwe MetalFab 600 klaar zijn. Maar zijn méér lasers echt de oplossing? Meer lasers zorgen zeker tot een lagere cost per part, zegt Klaus Parey van Trumpf. “Maar het moet zich uitwijzen hoeveel lasers zinvol zijn. Er zijn ook andere mogelijkheden.” Hij noemt een betere straalkwaliteit en variabele spotgrootte; ook daarmee kun je de productiviteit verhogen. “Er is een grens aan de hoeveelheid lasers die je kunt inzetten.” Daarnaast kun je met in-situ kwaliteitscontroles de productiviteit verhogen. Het monitoren van het smeltbad is een oplossing voor kwaliteitsborging in het proces. Klaus Parey wijst tot slot op de noodzaak om het feitelijke 3D printen te integreren in een geautomatiseerd proces. “Er zijn veel mogelijkheden om de productiviteit te verhogen.”

End-to-end oplossing

Op dit laatste punt hebben Siemens en EOS de afgelopen tijd veel vooruitgang geboekt. In de virtuele referentiefabriek van Siemens hebben ze nu een volledig geautomatiseerd AM-proces

HP en Additive Manufacturing Technologies zetten een stap op het vlak van automatiseren van post processing. AMT en HP bundelen hun krachten om end-to-end Multi Jet Fusion print- en nabewerkingsoplossingen te leveren aan onderdelenfabrikanten en industriële partners. De PostPro-systemen zijn compatibel met HP’s volledige materiaalportfolio van Jet Fusion printers.

8

print magazine december 2020


HP en AM Solutions (Rösler) hebben een geautomatiseerd uitpakstation voor de Jet Fusion 5200 3D printer: het HP 3D Automatic Unpacking Station. Met een tillift plaatst de operator de Cooling Unit in het uitpakstation. Het uitpakken van de onderdelen gebeurt eveneens geautomatiseerd. Afhankelijk van de geometrie van de onderdelen kan méér poeder worden teruggewonnen dan momenteel.

gerealiseerd, inclusief het ontpoederen van de bouwkamer van de EOS P500 printer en het veredelen van het oppervlak met de technologie van Dyemansion. “Industrialisering werkt niet alleen met een 3D printer en ontwerp software”, zegt Karsten Heuser van Siemens. De digitale tweeling speelt een cruciale rol in het aan elkaar knopen van de processtappen. Met de digital twin van zowel de machine als het product, kan Siemens de layout van de AM fabriek zodanig optimaliseren dat de kosten per onderdeel bij het lasersinteren van polymeren met tientallen procenten dalen. De drie bedrijven realiseren hiermee vooral een end-toend systeem voor additieve productie van kunststof onderdelen op een industriële wijze. Voor kleinere AM-fabrieken zet EOS de Formiga P110 in. Door de integratie van EOSprint in Siemens NX kan ook deze compactere metaalprinter geïntegreerd worden in de software om het hele proces te sturen en controleren. Markus Heering van VDMA denkt echter dat de branche er nog niet is qua het koppelen van alle machines en software in het hele proces. “Volgend jaar zullen we een stap verder zijn.”

Scholing

De marktkansen zijn helder; de stappen om die te verzilveren ook. Toch ziet Markus Heering van de VDMA nog een andere uitdaging: opleiden. Aan de Europese universiteiten ontbreekt het aan een gemeenschappelijk niveau, zodat snel duidelijk is welke competenties iemand heeft. “De meeste universiteiten hebben werktuigbouwinstituten die Additive Manufacturing op een hoog niveau toepassen, maar ze hebben AM niet geïntegreerd in hun studies. Dat is een probleem. We hebben echt een gemeenschappelijk basisniveau nodig.” Carl Dekker van Met-lflo waarschuwt echter dat opleiden niet in de verkeerde richting mag doorslaan. Hij ziet jongeren op de arbeidsmarkt komen die veel van 3D printen weten, maar weinig of niks van de traditionele maaktechnieken. “Soms is het gewoon gemakkelijker om een onderdeel verspanend te produceren. Ik hoop niet dat we straks met een generatie technici opgescheept zitten die andere maaktechnieken niet omarmt.”

Het Fraunhofer Lighthouse project FutureAM legt de basis voor 3D metaalprinten in de toekomst. Een van de doelstellingen was om het 3D printen van grote componenten met een factor 10 te versnellen. Dat is gelukt, wat onder andere gedemonstreerd wordt met een onderdeel van Rolls-Royce engines. Hiervoor gebruikt men een nieuw concept voor laser poederbed metaalprinten met een bouwvolume van 1000 bij 800 bij 400 mm. Ook post processing is geïntegreerd.

print magazine december 2020

9


CECIMO ziet in politieke agenda’s toenemende aandacht voor AM als enabler voor duurzaamheid

Dankzij Additive Manufacturing naar een circulaire economie? Is Additive Manufacturing een enabler voor een duurzame samenleving? Zelfs voor een circulaire economie? Duurzaamheid is in elk geval een thema dat politieke agenda’s steeds meer beheerst. CECIMO bracht daarom onlangs een aantal voorbeelden hoe AM duurzame productie mogelijk maakt, bijeen. Om de aandacht te vestigen op de rol die Additive Manufacturing kan spelen in het verduurzamen van de samenleving en economie. Stewart Lane, die de AM-werkgroep bij de koepelorganisatie van Europese werktuigmachinefabrikanten leidt, denkt dat de Europese Green Deal kansen aan de sector biedt. Want uitgerekend additive manufacturing draagt bij aan het realiseren van de ambities van de Europese Commissie om tegen 2030 bepaalde klimaat- en energiedoelen te bereiken. “We weten dat de samenleving hiernaar kijkt. En dat in een groeiend aantal overheidsagenda’s additive manufacturing gezien wordt als een enabling technology om de agenda te realiseren”, aldus Lane bij de aftrap van de conferentie over Sustainability.

Downsizen voor minder CO2 emissie

Wie hiermee bezig is, is Additive Industries. De Nederlandse fabrikant van industriële 3D metaalprintsystemen, is betrokken bij twee interessante projecten op het vlak van duurzaamheid. Het eerste project wordt samen met een bedrijf uit de olie- en gasindustrie gedaan. “Daar worden onderdelen ontworpen voor bepaalde prestaties. Maar in de olieproductie zie je de volumes verminderen”, aldus Harry Kleijnen, key accountmanager. Voor een van de klanten uit de olie-industrie heeft Additive Industries een impeller voor een pomp herontworpen voor 3D metaalprinten. Dit keer niet om de productiviteit verder

op te drijven, integendeel. “We hebben met het redesign de output van de pomp omlaag gebracht om energie te sparen.” Het gaat hier om een pomp met een continu vermogen van 150 kW. Door de impeller te herontwerpen, is Additive Industries erin geslaagd om het energieverbruik van de pomp met 70% te verminderen. Dat scheelt 770 ton CO2 uitstoot per jaar. Weliswaar is de output lager, maar het oliebedrijf heeft de hoge output niet langer nodig. De gekozen oplossing kan volgens Harry Kleijnen alleen maar geprint worden. Deze impeller past in de bestaande behuizing, zodat dus daaraan geen wijzigingen nodig zijn. Het alternatief zou zijn geweest een compleet nieuwe pomp installeren, wat echter materiaalverspilling zou hebben betekend, hogere kosten en een langere stilstand van de installatie.

Van schroot tot poeder

Het tweede voorbeeld dat Harry Kleijnen aanhaalde, is het al enkele jaren lopend project Scale4Series met SMS Group in Mönchengladbach. De fabrikant van apparatuur voor de staalfabrieken, ontwikkelt met Additive Industries een gesloten poeder supply chain voor de MetalFab1 printer. SMS heeft nu een test gedaan met het gebruik van schroot uit de metaalproductie als feedstock voor de poederinstallatie. Harry Kleijnen zei in een toelichting dat een eerste test is geslaagd. Schoon afval uit een persstraat is gereinigd en daarna in de installatie van SMS verwerkt tot poeder. Als het om spanenafval uit de CNC productie gaat, zal dit waarschijnlijk meer voeten in de aarde hebben, omdat dan verontreinigingen door onder andere koelsmeermiddelen, grondiger aangepakt moet worden. “We hebben eerst het idee geverifieerd. Het is haalbaar. Nu moeten we verder gaan onderzoeken.” Additive Industries heeft de eerste batch poeder die SMS van schroot heeft gemaakt, inmiddels verwerkt op de MetalFab1.

Lokale gedistribueerde productie

Een van de door Aidro 3D geprinte kleppen die bijdragen aan een fors kleinere CO2 voetafdruk in de olie- en gasindustrie.

10

Het thema duurzaamheid kun je vanuit meerdere invalshoeken aanvliegen, zo werd tijdens het CECIMO seminar duidelijk. Alessio Lurosso, oprichter en CEO van de Italiaanse printerfabrikant Roboze, ziet vooral het gedistribueerd 3D print netwerk van de fabrikant als een oplossing om de CO2 uitstoot omlaag te brengen. “Het verschepen van onderdelen over de hele wereld is goed voor 7% van alle CO2 uitstoot in de wereld”, aldus Lurosso. Hij heeft het dan met name over producten die in Azië worden gemaakt en elders in de wereld worden gebruikt. Het aanhouden van magazijnen hiervoor kost nog eens elk jaar $300 miljard. En de transport- en logistieke kosten bedragen $1,6 triljoen. Hij zegt dat Roboze bezig is om naar een circulaire economie te gaan. De sleutel hiervoor is de herhaalnauwkeurigheid waarmee de

print magazine december 2020


Additive Manufacturing kan een rol spelen in de transitie naar een circulaire economie, met een veel kleinere carbon footprint van producten. (foto: Gerd Altmann / Pixabay)

Roboze printers werken. “Nauwkeurigheid en repeatability zijn essentieel”, zegt Alessio Lurosso. Want alleen met printers die in Singapore hetzelfde resultaat printen als in Europa of de VS kun je echt naar een distributed manufacturing netwerk toe, waardoor het verschepen van onderdelen vervalt. Lokaal en gedistribueerd produceren levert volgens hem 50% kostenbesparing op. Het 3D printen met hoog temperatuur materialen is de tweede cruciale factor. Daarmee kan Roboze aluminium onderdelen vervangen door 3D geprinte kunststof delen.

Lagere CO2 emissie dankzij AM

Niet alleen Additive Industries en SMS Group onderzoeken de mogelijkheid om van schroot metaalpoeder te maken. Valeria Tirelli, CEO van Aidro, is met enkele partners in een project

met hetzelfde idee bezig. Zij richten zich op 316L. Als dit lukt, slaat Aidro een dubbele slag: de manifolds die met additive manufacturing worden gemaakt zijn lichter en vergen dus minder energie in de gebruiksfase en worden in een materiaalefficiënt proces gemaakt. Als je dan ook nog eens afval of de componenten aan het eind van de levensduur kunt verwerken tot metaalpoeders, schuif je op richting een circulaire economie. Aidro heeft overigens samen met de Noorse energiemaatschappij Equinor onderzoek gedaan naar de betekenis van het printen van een manifold op de CO2 emissie. 60% gewichtsreductie betekent 80% minder CO2 uitstoot. “De impact is dus echt indrukwekkend”, aldus Valeria Tirelli.

Huizen 3D printen: duurzaam maar nog ver van grootschalige inzet Tijdens het CECIMO seminar zette Jakob Jørgensen, CEO van de Deense fabrikant van betonprinters Cobod, iedereen met de voeten op de grond. 3D betonprinten heeft een grote potentie om de al 60 jaar afnemende productiviteit in de bouw te doorbreken. Hij verwacht dat binnen twee tot vijf jaar per uur per werknemer 10 tot 13 kubieke meter beton geprint kan worden. Dit cijfer ligt gemiddeld in de bouw momenteel tussen de 1,3 en 1,7 kubieke meter. Om echt een deuk in een pakje boter te slaan, moet een veel groter deel van de woning geprint kunnen worden. Nu schommelt dit rond de 25%, dat moet naar 60%. Ook de kosten moeten omlaag. Want volgens de Cobod CEO kloppen veel verhalen op internet over het 3D printen van woningen niet. “De technologie is nog nergens rijp. We gaan daar wel binnen twee tot vijf jaar naar toe.” 3D betonprinten is vandaag de dag nog altijd een moeilijk proces, dat echter wel een bijdrage levert aan lagere CO2 emissies in de bouw.

print magazine december 2020

De woning van twee verdiepingen die bij Kamp C in Westerlo is gebouwd is een voorbeeld van waar we naar toe gaan met 3D betonprinten. In het Belgisch project is eveneens een Cobod printer gebruikt.

11


Duurzaamheid en digitalisering aanjagers AM in olie- en gasindustrie

Equinor wil tegen 2028 digitale magazijnen en supply chains

Het Noorse energiebedrijf Equinor wil tegen 2028 een digitaal magazijn en een digitale supply chain voor spare parts hebben opgebouwd. De implementatie van Additive Manufacturing speelt hierin een cruciale rol. Het Noorse bedrijf is niet de enige die duurzaamheid en digitalisering als de drijvende krachten achter Additive Manufacturing in de olie- en gasindustrie ziet.

Equinor, ging dieper in op de ambitieuze doelstellingen van het Noorse bedrijf. De implementatie van AM speelt een cruciale rol in deze digitaliseringsplannen. Brede Laerum liet eveneens zien dat Equinor de netto nul-doelstelling qua emissie ondersteunt. AM kan een belangrijke bijdrage leveren om de CO2-emissie in het productieproces terug te brengen tot een niveau waarmee Equinor voorop zou lopen in de industrie.

Duurzaamheid en digitalisering: dat zijn de twee aanjagers van Additive Manufacturing in de productie van kleppen voor de olie- en gasindustrie. De Italiaanse VALVEcampus en de Italian Association of O&G Valves Manufacturers hadden het niet voor niets gekozen als thema voor een webinar. Het managen van de toeleveringsketen en de productie en opslag van reserveonderdelen vormen een knelpunt voor de wereldwijde olie- en gasindustrie. Reserve- en vervangingsonderdelen worden traditioneel opgeslagen in magazijnen, nadat ze zijn geproduceerd. De lange levertijd van reserveonderdelen kan voor een olie- of gasfabriek namelijk leiden tot een kostbare downtime van de kapitaalintensieve installaties. Daarom kijken de grote spelers in deze sector naar de digitalisering van zowel magazijnen als supply chains.

Equinor heeft samen met Aidro hydraulics & 3D printing onderzoek gedaan naar de betekenis van Additive Manufacturing op dit punt. De resultaten zijn veelbelovend. Een student van de West-Noorse Hogeschool heeft namens de twee bedrijven een vergelijking gemaakt tussen het CO2-emissie-equivalent van de conventionele productie en de AM-productie. De casestudy gaat uit van het traditionele hydraulische manifold gemaakt met gieten. In eerste instantie is dit ontwerp één op één 3D geprint. Daarna heeft Aidro het manifold herontworpen voor AM. Het CO2emissie-equivalent wordt dan met liefst 80% gereduceerd ten opzichte van het conventionele onderdeel.

Bijdrage aan CO2 emissie

Brede Laerum, Head of AM Strategy and Implementation bij

12

80 procent CO2 reductie dankzij AM

Nieuwe normen nodig

De overgang naar digitale voorraden en on-site, on-demand productie van reserveonderdelen vereist echter een validatie voor elke stap van de toeleveringsketen. Deze workflow vereist een zorgvuldig onderzoek en de vaststelling van nieuwe best

print magazine december 2020


Ook defensie en andere kapitaalintensieve industrieën willen voorraden digitaliseren

practices. David Hardacre, AM Lead Specialist bij Lloyd’s Register, ging op dit aspect in tijdens het online event van de Italiaanse VALVEcampus. Hij sprak onder andere over de normen en eisen die per sector nogal verschillen. De meest kritische punten zijn gekoppeld aan de kwalificatie van AM-materialen, systemen, processen en operators.

AM is duurzamer

Valeria Tirelli, CEO van Aidro hydraulica & 3D printing, ging in haar presentatie dieper in op het thema duurzaamheid dankzij Additive Manufacturing. Ze richtte zich op drie punten die hieraan bijdragen: het lagere gewicht (minder materiaal is minder energie in de productie) en de hogere efficiency hierdoor; het reduceren van CO2-emissie en gasbehandelingsprocessen en tot slot de rol van AM in de circulaire economie. In het project waaraan Aidro meedoet, is het einddoel het creëren van nieuwe onderdelen met behulp van gerecycled materiaal uit de ontmanteling van oude centrales.

API 20S werkgroep ontwikkelt minimumvereisten

Als laatste spreker kwam Carlo De Bernardi, Global Production Valves SME bij ConocoPhillips aan het woord. Hij is tevens voorzitter van API 20S, de werkgroep van het Amerikaanse petroleuminstituut voor de definitie van de minimumvereisten voor het gebruik van AM in de olie- en aardgasindustrie. Hij beschreef het werk van de API 20S-activiteit over de definitie van AM-materialen, -systemen en -procedés om het correcte gebruik in de olie- en gasfabrieken te garanderen. Een ander besproken punt is de beveiliging van de intellectuele eigendom. Wie het webinar wil terugkijken, kan het op Youtube vinden op het kanaal van Valvecampus.

De olie- en gasindustrie is niet de enige sector die naar digitalisering van de voorraad spare parts kijkt. Ook defensie doet dit wereldwijd, zoals duidelijk werd tijdens de Virtual AM for Defense Conference die 3D Print magazine samen met Jakajima heeft georganiseerd. In de eerste sessie presenteerde majoor Stephan Wildenberg van het MatLogCo van Koninklijke Landmacht de aanpak die het samen met DiManEx uitrolt. In een eerste project zijn zo’n 20.000 onderdelen in de magazijnen van de Landmacht geanalyseerd door de software van DiManEx. Hieruit kwam naar voren dat een kwart 3D geprint kan worden. Defensie wil hiermee de inzetbaarheid van het materiaal naar een hoger niveau tillen. Het gaat vaak om materiaal dat al tientallen jaren oud is; leveranciers bestaan soms niet meer, onderdelen zijn niet leverbaar of er moeten minimale hoeveelheden besteld worden. Dat drijft de kosten op.

Certificeringen

Volgens Stephan Ritt (Spee3D Europe) speelt dit probleem in veel industrieën, naast defensie noemde hij ook de energie-, wind- en luchtvaartindustrie. Een punt dat door Onno Ponfoort, consultant bij Berenschot, in deze discussie ter berde werd gebracht, is hoe je omgaat met certificering van onderdelen. Hoewel hij niet ontkent dat onderdelen soms over gespecificeerd worden om concurrenten buiten te houden, blijven certificeringen ook belangrijk als een onderdeel slechts gebruikt wordt om een korte tijd te overbruggen. Berenschot is overigens betrokken geweest bij het Joint Innovations Programa, waar ook Equinor aan heeft meegedaan. Volgens Onno Ponfoort zullen oliemaatschappijen nooit onderdelen inzetten die niet gecertificeerd zijn. In het kader van het JIP project heeft DNV GL wel richtlijnen ontwikkeld om Additive Manufacturing in te zetten voor de olie- en gasindustrie.

Het Australische leger heeft dit onderdeel op locatie geprint tijdens een missie, waarbij de speciale 3D metaalprinter van Spee3D voor defensietoepassingen is gebruikt.

print magazine december 2020

13


Digitale evenementen kunnen de fysieke beurzen nog niet evenaren

Ook een digitale industrie snakt naar persoonlijk contact

AM-Flow was dit jaar een van de winnaars in de start-up challenge van Formnext. De award kwam met de koerier op de Brainport Industries Campus, waar Stefan Rink (CEO, rechts) en Carlos Zwikker (CCO) er niet minder blij mee waren.

Met net geen 9.000 actieve deelnemers, heeft Formnext Connect best veel bezoekers getrokken, zeker vergeleken met andere beurzen die dit jaar naar een digitale variant moesten overschakelen. Hebben de deelnemers net zo gemakkelijk digitaal hun visitekaartje uitgewisseld als op een fysieke Formnext? 14

print magazine december 2020


Plan B bij Additive Industries: een eigen virtuele exporuimte.

Als op de tweede beursdag Trumpf ’s ochtends een persconferentie via Teams belegt, is Klaus Parey, directeur Additive Manufacturing, stellig. Met een digitaal formaat kun je veel bereiken. “Maar ik mis het directe contact. Een beurs is een trefpunt voor de branche, waar je innovatie ziet en voelt, waar je contacten legt.” Tijdens Formnext 2019 kreeg Trumpf meer dan 30.000 bezoekers op de stand. Vermoeiend, maar tegelijkertijd geeft dat energie. Sinds het begin van de pandemie heeft het AMteam van Trumpf de aandacht verlegd naar online werken en ontmoeten. Daarmee is veel bereikt. “Maar dan komt er een punt waarop je elkaar weer in de ogen wilt zien”, zegt Klaus Parey.

het werkte anders dan gehoopt”, zegt Irina Schatorjé, Marketing Manager van Additive Industries. Ze kijkt met dubbele gevoelens terug op Formnext Connect. Ze heeft respect voor het team dat Formnext Connect heeft georganiseerd. “Maar het resultaat valt tegen; de kwaliteit van de leads is niet zoals gehoopt.” Alleen al de Duitse privacyregels maken het onnodig moeilijk om contactgegevens van leads te krijgen, iets dat volgens haar makkelijk opgelost had kunnen worden door bezoekers vooraf toestemming te laten geven contactgegevens te delen met een exposant waarmee ze in gesprek gaan. “Je wisselt toch ook het visitekaartje uit op een fysieke beurs.”

Kwaliteit van leads

Bezoekers in de ogen kijken, het kon, maar wel via een scherm. En dat is toch anders, blijkt uit de reactie van menig deelnemer aan Formnext Connect. De exposanten hebben alle lof voor de organisatie, die in enkele maanden tijd de online variant uit de grond heeft gestampt. Maar er gaat toch niks boven een fysiek evenement, vindt Charléne van Wingerden, Head of Business Development bij CEAD in Delft. “Het was een prima alternatief; we hebben interessante gesprekken gevoerd, het is zinvol geweest dat we hebben deelgenomen. Maar vorig jaar stonden we met onze robot 3D printer op de stand van Siemens. Daarmee trek je aandacht. Dat mis je nu. Digitaal leg je minder snel contact.” Die opmerking hoor je meer. Bovendien was het platform van Formnext Connect zo uitgebreid dat je een hele tijd nodig had om de mogelijkheden te ontdekken. “Het was een complex systeem;

Additive Industries: plan B Samen met haar team, heeft Irina Schatorjé afgelopen zomer al een plan B bedacht, voor het geval Formnext helemaal niet zou doorgaan. Additive Industries heeft tot eind van dit jaar een virtual booth. Een eigen digitale beursvloer, inclusief Techtalks, Round Tables en de Productivity Leadership Challenge campagne, die in de aanloop naar Formnext in 10 afleveringen AM kennis heeft gedeeld. “Daarmee kunnen we veel gerichter werken”, zegt Irina. Het probleem waar namelijk veel marketeers in het digitale tijdperk mee te maken hebben, is dat er een stortvloed van activiteiten is. Potentiële bezoekers worden platgebombardeerd met uitnodigingen, nog afgezien van de mailingen rond een beurs. ”Je moet met de tijd meegaan, maar wel op een slimme manier.” In de virtual booth laat Additive Industries de bezoekers op een manier naar en in de MetalFAB1 kijken die fysiek onmogelijk is, staan on-demand presentaties en kun je afspraken plannen.

print magazine december 2020

15


Hybride concept

“De Duitse AGV is nu eenmaal heel strikt”, zegt Dennis Lieffering, marketingmanager van AM-Flow. “In Duitsland moet je eerst digitaal een handshake maken waarna je uiteindelijk nog naar de contactgegevens moet vragen.” Hij vindt in dit opzicht het Renoplatform, waarop de activiteiten van America Makes draaien, vriendelijker. “Met een vinkje regel je aan de voorkant dat je contactgegevens deelt.” Dennis merkt dat het kwalificeren van een lead digitaal meer tijd kost dan op een fysieke beurs. “Ook al koppelt het matchmaking systeem je, het blijft lastiger peilen bij wie echt de interesse ligt. Op een fysieke beurs kun je sneller inschatten hoe een bezoeker erin staat; nu genereert het systeem leads, maar de kwaliteit is lastig in te schatten.” AM-Flow was dit jaar een van de winnaars van de Formnext Startup Award. Daardoor mocht het Nederlandse bedrijf op main stage pitchen. “Daar hebben we veel positieve reacties op gekregen. Voor veel mensen is het makkelijker om op een andere locatie presentaties te volgen en gericht bedrijven te bezoeken dan tijdens een fysieke beurs.” Precies om dit laatste gelooft Dennis in een toekomst voor hybride evenementen.

Aanwezig zijn niet voldoende

Enkel met een digitale stand meedoen aan een online beurs is echter onvoldoende, zo blijkt. Het onderdeel van Formnext Connect waar Irina Schatorjé super tevreden over is, is de round table discussie met twee klanten over de zin en onzin van kalibratie bij 3D metaalprinten. “Dat heeft veel reacties opgeleverd.” Ook bij CEAD, dat op de onlinebeurs alleen met een digitale stand aanwezig was, heeft men gemerkt dat het geven van presentaties belangrijk is. “We hebben op de eerste dag

Formnext bij de Siemens AM Summit een presentatie gegeven; dan gaan mensen contact zoeken. Daarbuiten blijft het lastiger om mensen te bereiken”, zegt Charléne van Wingerden, die wel blij is met de mogelijkheid om te zien wie van de bezoekers het profiel van CEAD heeft opgevraagd. Het lastige is laten zien waar je mee bezig bent. AM-Flow probeerde tijdens een live expert sessie met CEO Stefan Rink streaming video’s te laten zien vanaf Brainport Industries Campus. Hier staat de complete unit opgesteld met de nieuwste module AM-BAGGING, die automatisch de 3D geprinte onderdelen verpakt nadat deze na identificatie gesorteerd zijn. Dennis Lieffering: “Ik had geen pijn aan mijn voeten na afloop, wel aan mijn ogen van drie dagen naar een scherm staren.”

Formnext 2021: weer live?

Alle drie kijken ze reikhalzend uit naar een fysieke Formnext 2021 in Frankfurt. “Wij realiseren ons nog niet wat dit allemaal met ons doet; hoe belangrijk het sociale aspect is. Het is superlastig uit online dezelfde energie te halen als uit een fysieke beurs”, merkt Irina Schatorjé op. Zij verwacht dat bepaalde virtuele elementen zullen blijven. “Maar het mag niet overheersen.” Bovendien, merkt Charléne van Wingerden op, een fysieke beurs werkt ook als een deadline voor startende bedrijven zoals CEAD. “Begin dit jaar waren er plannen om de nieuwe ontwikkelingen te laten zien. Toen kwam corona en werden alle evenementen afgelast. Er was niet echt een deadline meer. Je gaat niks groots uitpakken als het virtueel is.” Zelfs in een digitale sector als de AM-industrie, blijft zo’n harde datum waarop een innovatie op de beursvloer moet staan, een stimulans.

De regiekamer van Formnext Connect.

16

print magazine december 2020


Roffelsen 3D ontwikkelt en produceert filament op maat voor de maakindustrie

Compounderen voor de 3D printindustrie

Mark Roffelsen (links) samen met Harry Verbakel bij de eerste batch filament die in de pilotfabriek in Eindhoven is gemaakt.

Als 3D printen ingezet wordt voor serieproductie, hebben bedrijven behoefte aan maatwerk materialen. Kunststoffen die exact op de toestemming zijn afgestemd. In die behoefte wil Roffelsen 3D voorzien. De nieuwe tak van het Eindhovense kunststofbedrijf gaat filamenten op maat ontwikkelen en produceren. Als derde generatie in het Eindhovense familiebedrijf heeft Mark Roffelsen vorig jaar een ingrijpende beslissing moeten nemen. Hij heeft afscheid genomen van de activiteit waarmee het familiebedrijf groot is geworden: de productie van waslijnen voor retailers. White label producten voor grote concerns. De opmars van drogers en concurrentie van China hebben hem

print magazine december 2020

daartoe gedwongen. Op dat moment lag er al een plan om in de filamentproductie te stappen. “En met het private label verhaal hebben we veel ervaring.�

Andere propositie

Mark Roffelsen en Harry Verbakel, aangetrokken om de 3D

17


In de Materials Factory heeft Roffelsen een partner die over veel expertise van kunststofformuleringen beschikt en alle testfaciliteiten in huis heeft.

printtak mee op te zetten en de markt te ontwikkelen, zien een gat in de materialenmarkt voor 3D printen. Ze zien de toepassing van FFF printen komende jaren verder groeien. Roffelsen 3D stapt echter niet in deze markt simpelweg omdat de vraag groeit. “Wij hebben een andere propositie dan de meeste filamentproducenten”, zegt Harry Verbakel. Zodra bedrijven de stap naar serieproductie gaan maken, zullen ze een ander filament zoeken dan PLA waarmee nu veel geprint wordt. Ook zullen ze andere hoogwaardigere materialen zoeken dan nu te koop zijn. “De eisen die ze aan filament stellen, lopen sterk uiteen, afhankelijk van de toepassing. Wij gaan in de specifieke materiaalbehoeften van deze bedrijven voorzien.” In eerste instantie is dat met filament en granulaat voor de FDM printtechnologie. In een later stadium sluit hij de productie van poeders niet uit. Onderzoek dat hij gedaan heeft, laat zien dat op dit moment veel materiaalontwikkelingen vanuit een zekere push gebeuren. Grote fabrikanten ontwikkelen filamenten en granulaat op basis van bestaande kunststoffen uit hun portfolio. Die worden dan generiek aan de markt aangeboden. “Wij draaien het om en vragen waar het maakbedrijf behoefte aan heeft.” Dit zal in de automotive industrie heel anders zijn dan in consumentenproducten. De ene keer zijn printeigenschappen wellicht doorslaggevend, bijvoorbeeld geen warping of een zeer constante dikte van het filament, de andere keer de producteisen. Harry Verbakel: “In de Materials Factory kunnen we de materiaaleigenschappen zo tunen dat het precies print zoals de klant wil.” Roffelsen 3D wil de compounder voor de 3D printindustrie worden. “We gaan klantspecifieke formuleringen ontwikkelen, testen en daarna produceren”, aldus Harry Verbakel. Roffelsen 3D is daarbij niet gebonden aan welke grondstoffenleverancier dan ook. Het kan voor elke opdracht basismateriaal bij een andere partij inkopen, bij degene waarvan de basisgrondstoffen de beste match zijn met de toepassing. Waar het bedrijf zich ook mee wil onderscheiden, is de openheid over kwaliteitsbewaking en materiaalspecificaties, inclusief rondheid, toleranties et cetera. Daarvan levert men meetrapporten mee als sectoren dit eisen. “Dat moet je doen om de groei in de industriële 3D printtoepassingen mogelijk te maken”, zegt Mark Roffelsen. Als

18

bedrijven gecertificeerde materialen nodig hebben, bijvoorbeeld een brandwerend filament dat aan de UL94 eisen voldoet, werkt men samen met externe certificeringsinstanties.

Materials Factory

Voor de ontwikkeling van de filamenten en granulaten werkt Roffelsen 3D nauw samen met de Materials Factory op Strijp T in Eindhoven. Hier bevinden zich zowel de laboratoriuminfrastructuur als de kennis en ervaring om kunststofformuleringen te ontwikkelen en te testen. “Er is veel materiaalexpertise aanwezig”, zegt Mark Roffelsen. De relatie tussen de twee partijen bestaat al jaren. Materials Factory ondersteunt bedrijven bij innovaties. Daartoe staan er in Eindhoven niet alleen machines om te compounderen maar ook spuitgietmachines, foliemachines en andere machines om kunststoffen te verwerken. “Ze kunnen vanuit de formulering direct materialen maken en testen. Daar voegen wij nu filament aan toe.” Harry Verbakel zegt dat het accent zal liggen op

Drie activiteiten Roffelsen Kunststoffen is een Brabants familiebedrijf dat groot is geworden met de productie van waslijnen. Die worden nog steeds voor OEM’ers geproduceerd, bijvoorbeeld fabrikanten van droogmolens. De tweede activiteit is de productie van kunststof onderdelen voor de sign industrie, met name voor het bedrukken van groot formaat textiel. Roffelsen produceert voor deze markt de kunststof pees waarmee het textiel in een frame wordt bevestigd. De andere activiteit is gericht op de zeilmakerijen. Hiervoor maakt men onder andere Tirkabels met douanebeugel, anti-vandalisme tape en transparante snoeren voor het sluiten van zeildoek. De verkoop, administratie en management zijn in Eindhoven gevestigd; in de fabriek in Slowakije werken 65 mensen.

print magazine december 2020


functionele eigenschappen voor de applicaties. Materials Factory vertaalt de eisen vanuit het product naar de formulering voor het filament, op een zodanige wijze dat het materiaal ook in de 3D printer optimaal presteert. De eerste batches filament zullen op de pilotlijn in Eindhoven geproduceerd worden. Is de ontwikkeling afgerond, dan wordt de productie overgeheveld naar de fabriek van Roffelsen in Slowakije waar twee volwaardige filamentproductielijnen staan, die vijf dagen in de week 24 uur per dag draaien. Gestart is met een commodity filament als PLA, maar Harry Verbakel en Mark Roffelsen willen zo snel mogelijk overgaan naar hoogwaardigere kunststoffen. “We verwachten dat de bulk van de toepassingen vergelijkbare materialen als voor spuitgieten zal vragen, dus polymeren zoals PP, ABS, PA en polyester”, zegt Verbakel.

De komende tijd wordt nog geïnvesteerd in 3D printcapaciteit.

White label producten

Roffelsen 3D zal naast klantspecifieke filamenten ook bepaalde standaardmaterialen als white label product aanbieden aan derden. Distributeurs kunnen dat onder hun eigen merknaam op de markt brengen. De formuleringen die samen met de industrie worden ontwikkeld, blijven als bedrijven dat willen exclusief voor deze klant. Die kan daarmee een concurrentievoorsprong opbouwen. Uiteraard vergt deze aanpak wel een bepaalde minimale afnamehoeveelheid. Belangrijk is op dit moment vooral het groeipotentieel van de applicatie waarvoor filament ontwikkeld wordt. Mark Roffelsen: “We gaan geen bulk produceren tegen lage prijzen. We kiezen voor de industrie en leggen daarom op het vlak van kwaliteit en performance de lat

hoog. Maar we zijn wel flexibel om ook voor kleinere series te produceren mits er groeipotentieel in zit.” Daarom is de pilotlijn in Eindhoven belangrijk. Hier kunnen kleinere hoeveelheden filament worden geproduceerd. Het opschalen gebeurt dan in de fabriek in Slowakije. Harry Verbakel: “De applicatie moet een groeipotentie hebben, dan willen wij best mee investeren om onze klanten een zo optimaal mogelijke prijs-performance te leveren die de groei van industriële 3D geprinte serieproducten zal stimuleren.” www.roffelsen3d.com

Roffelsen 3D gebruikt de pilotlijn in Eindhoven voor de ontwikkeling van het materiaal en de productie van de eerste batches.

print magazine december 2020

19


Tielt een van de drie locaties wereldwijd waar SPRINT technologie wordt aangeboden

MCAM 3D geprinte oplosbare spuitgietmatrijs

In vier stappen gaat MCAM in Tielt van idee naar een spuitgietproduct.

Mitsubishi Chemical Advanced Materials (MCAM) kan in Tielt, België, binnen een week functionele spuitgietstukken in het juiste materiaal maken voor testdoeleinden, zonder dat de klant moet investeren in een stalen of aluminium matrijs. De Belgische vestiging is wereldwijd één van de locaties waar MCAM de 3D printtechnologie SPRINT aanbiedt als een service. Met deze 3D technologie print je oplosbare spuitgietmatrijzen. Het Japanse Mitsubishi Chemical Advanced Materials heeft een belang genomen in Addifab. Deze Deense scale-up heeft de SPRINT Soluble Printed Injection Tooling - technologie ontwikkeld. Hiermee kun je met UV uithardende hars Freeform spuitgietmatrijzen printen. “Het hars is oplosbaar. De volledige matrijs kan men dus oplossen,

zodat je ondersnijdingen kunt maken en holle delen zonder dat de matrijs deelbaar hoeft te zijn”, zegt Petrus van Damme van MCAM in Tielt. Sinds kort houdt hij zich uitsluitend bezig om deze technologie beschikbaar te maken voor klanten in Europa. MCAM past deze printtechnologie al toe in de VS en op korte termijn ook in Japan. Sinds oktober is de 3D printer en randapparatuur in Tielt operationeel.

Geen riskante vroege investeringen in matrijs

SPRINT is vooral bedoeld in de fase van productontwikkeling wanneer designs getest en producten en materialen gevalideerd moeten worden. Gewoon 3D printen van technische delen biedt dan slechts beperkt een uitkomst, omdat de materialen waarmee geprint wordt veelal niet dezelfde zijn als de uiteindelijke spuitgietmaterialen. Investeren in een stalen of aluminium matrijs is echter riskant, omdat mogelijk designwijzigingen direct tot dure aanpassingen aan de matrijs kunnen leiden. Ook kan het ontwerp van het product nog aanpassingen vereisen. Precies dit dilemma pakt MCAM aan. “De klant hoeft niet te investeren in een stalen matrijs, waardoor kosten lager zijn en we een zeer korte doorlooptijd hebben. Momenteel hanteren we een levertijd voor de delen van twee weken, maar in de toekomst kunnen we nog sneller spuitgietdelen leveren”, zegt Petrus van Damme. Hij rekent op een week, gerekend vanaf de dag dat een gevalideerd 3D CAD-model wordt aangeleverd.

Matrijs lost volledig op

Links een spuitgietproduct uit een originele matrijs, rechts hetzelfde product uit een SPRINT matrijs.

20

De printtechnologie is gebaseerd op een aangepaste Stereolithografie (SLA), en er worden eigen ontwikkelde harsen gebruikt. Het bijzondere aan dit hars materiaal is dat het oplost in een alkalische oplossing. Hierdoor kun je niet deelbare matrijzen ontwikkelen voor volledig ‘Freefrom’ producten. In dit geval kan men echter geen PC, PET en PBT inzetten vanwege de chemische

print magazine december 2020


Bij MCAM in Tielt staan inmiddels de 3D printers en alle randapparatuur voor de productie van de matrijzen.

resistentie gedurende het oplossen van de matrijs. Verder zijn ook in dit geval bijna alle verdere thermoplastische polymeren met en zonder vulling te gebruiken. Petrus van Damme: “Wanneer gekozen wordt voor een geprinte matrijs die wel deelbaar is, zijn er geen beperkingen in materiaalkeuze. Dit inclusief het spuitgieten van gevulde kunststoffen met glas- en carbonfiber, beginnend bij thermoplastische elastomeren tot hoge temperatuur materialen zoals PEEK.” Deze deelbare matrijzen zijn ook aan te raden als de ‘Freeform’ mogelijkheid niet noodzakelijk is, omdat het oplossen van de matrijs enkele dagen kan vergen wat wegvalt indien de matrijs wel gedeeld is.

Stalen moedermatrijs

De 3D geprinte matrijs wordt in Tielt in een stalen moedermatrijs gemonteerd, die gevuld wordt op een standaard spuitgietmachine. MCAM levert hiermee functionele prototypen, geschikt voor het testen van functies en vorm én voor materiaalvalidatie. Volgens Petrus van Damme is het formaat van de onderdelen 80 bij 40 bij 130 mm. Als men kleinere delen dient te printen kan men in één printproces meerdere delen combineren. “Voor deze kleinere onderdelen, zoals een onderdeel van een gehoorapparaat, kan je meerdere componenten in één matrijs spuitgieten.” Doorgaans gaat het om enkele tot zo’n 10 producten per matrijs, afhankelijk van de grootte en vorm van het product.

Sneller naar de markt

De eigenschappen van de spuitgietproducten komen vrijwel overeen met dezelfde materialen verwerkt in een stalen matrijs. Testen door MCAM tonen een iets hogere rek bij breuk vergeleken met producten die gemaakt worden met een stalen matrijs. Een test met een geprinte matrijs gevuld met carbon vezel PEEK laat alleen bij de treksterkte een 1% lagere waarde zien; alle andere testwaarden liggen hoger. Bij 100% ongevulde PEEK liggen de waarden rond de 90% van de kunststof onderdelen uit een stalen matrijs. Deze

afwijking ontstaat doordat het materiaal niet volledig kristalliseert in de niet verwarmde matrijs. De winst van het proces zit in de aanzienlijk lagere kosten en de korte doorlooptijd, benadrukt Petrus van Damme. Voor een Amerikaanse klant heeft MCAM in Phoenix, waar de SPRINT technologie al operationeel is, 2 verschillende designs geprint voor een onderdeel van een operatierobot. Voor elk design werden 10 delen geleverd. Daarmee heeft de klant testen kunnen doen om het beste design te kiezen. Het hele project werd in enkele weken afgerond, kosten $6500. Een tweede voorbeeld uit de VS is het printen en testen van een onderdeel van een golfstick. Conventioneel kost het maken van de matrijzen voor vier prototypes zo’n $72.000 dollar en heeft samen met het testen een doorlooptijd van twee jaar. Nu heeft MCAM voor in totaal $6000 in zo’n drie weken tijd vier prototypes gemaakt, elk met een ander ontwerp. Daarmee kan de producent veel sneller zijn nieuwe product op de markt brengen.

Service voor de markt

Mitsubishi Chemical Advanced Materials heeft een belang genomen in Addifab, waarbij de afspraak is gemaakt dat MCAM de Deense printtechnologie wereldwijd als dienstverlening gaat aanbieden. Petrus van Damme benadrukt hierbij dat het niet vanzelfsprekend hoeft te zijn dat naderhand in Tielt ook de serie wordt geproduceerd. “Wij werken met SPRINT als een echte serviceprovider en bieden deze techniek als een service aan derden aan. Zonder verplichting hier het seriewerk onder te brengen.” Hij vindt dat deze SPRINT technologie goed aansluit op de Matsuura 3D Manufacturing technologie waarmee MACM in Tielt stalen matrijs-inserts kan 3D printen. De beide technieken liggen in elkaars verlengde. “Bij de Matsuura hybride machine praat je nog steeds over een stalen matrijs. Als je het design wilt veranderen, dien je meestal een nieuwe stalen insert te printen wat relatief duur is. Met SPRINT zijn we snel en kunnen we relatief gemakkelijk en tegen lage kosten veranderingen in het ontwerp doorvoeren.”

Enkele voorbeeldproducten die MCAM geproduceerd heeft met de SPRINT matrijzen.

print magazine december 2020

21


FDM Assembly Fixture generator eerste Design for AM Workflow van Stratasys en nTopology

Tooling ontwerpen binnen seconden

Deze box voor de opslag van gevoelige producten is met de nieuwe workflow van nTopology in enkele seconden ontwikkeld en is dan klaar om te printen.

Het ontwerpen van opspangereedschappen en kalibers staat bij veel Stratasys-klanten in de top 5 van de meest frustrerende werkzaamheden. Het vergt vaak uren werk. Dat weerhoudt veel bedrijven ervan om tooling te gaan 3D printen. De samenwerking met nTopology moet hier verandering in brengen. Het designen van jigs and fixtures is een kwestie van seconden geworden. nTopology ontwikkelt de volgende generatie design software, met name om zeer snelle iteraties door te voeren. De New Yorkse start-up heeft een open relatie naar andere bedrijven in de AMindustrie. De Stratasys-engineers zijn een van de gebruikers van het platform. “We werken al een jaar samen en stonden er versteld van hoe snel ze de software oppakten”, zegt Bradley Rothenberg, oprichter en CEO van nTopology. De reden hiervoor is, voegt Pat Carey, VP President of Products and Solutions bij Stratasys, dat de printerfabrikant ziet dat design een van de grote knelpunten is in de verdere industrialisatie van additive manufacturing. Het weerhoudt klanten op te schalen met 3D printen.

Geautomatiseerde workflow

Daarom zijn de teams van nTopology en Stratasys aan de slag gegaan met het ontwikkelen van geautomatiseerde design for

22

AM workflows. De FDM Assembly Fixture Generator is het eerste product dat de twee teams hebben afgeleverd. Ontwikkeld in zestig dagen. Dat het automatisch genereren van een design voor een assemblagetool de eerste workflow is die de beide teams ontwikkelen, is voor Pat Carey voor de hand liggend. Aan de ene kant is één op de vijf 3D geprinte eindproducten een gereedschap. Anderzijds is het ontwerpen van jigs and fixtures tijdrovend. Pat Carey: “Het staat in de top 5 van grootste frustraties bij klanten.” Dat komt vooral doordat de bestaande softwaretools niet in staat zijn om te ontwerpen voor de mogelijkheden van 3D printen.

Eén knopdruk

“De tools uit het verleden zijn niet geschikt om met één druk op de knop een opspangereedschap of een kaliber te designen”, zegt Bradley Rothenberg. “Waarom heb je een design expert nodig om een opspanning te maken? Dat moet met één knopdruk kunnen.” Dat gebeurt in de nieuwe DfAM-workflow. Engineers kunnen het CAD-model van het product waarvoor ze een opspanhulpmiddel nodig hebben naar de FDM Assembly Fixture Generator, die op het nTop Platform draait, slepen. Vervolgens berekenen de algoritmen automatisch het juiste design, rekening houdend met de eisen en het gebruik van de Stratasys Fortus FDM printers voor het printen van de tooling. Ontwerpen wordt gereduceerd tot secondenwerk.

print magazine december 2020


Geen blackbox

De generator is geen black box, benadrukt Bradley Rothenberg. De gebruiker kan zelf nog parameterinstellingen wijzigen. Standaard zijn de printersettings voor twee Stratasys materialen beschikbaar, waaronder Nylon 12 Carbon Fiber, dat het meest gebruikt wordt voor het printen van tooling. Ervaren gebruikers kunnen er eigen materialen aan toevoegen. Bradley Rothenberger bestempelt de oplossing als een recept. “Als je de suiker wilt vervangen door een ander ingrediënt, dan kan dat.” Pat Carey verwacht dat maakbedrijven hiermee forse besparingen gaan realiseren en daardoor eerder naar de FDM printers zullen grijpen als productiemiddel voor de gereedschappen. “Een klant als Boom, dat een supersonisch vliegtuig ontwikkelt, heeft voor de bouw van het prototype duizenden jigs and fixtures nodig. Daarin gaan duizenden uren ontwerpen zitten. Dat geldt voor elke vliegtuigbouwer.”

Meer rendement uit FDM printers

Met de nieuwe software halen de Stratasysklanten dus meer rendement uit hun Fortus 3D printers. Dat is wat Stratasys wil bereiken met deze nieuwe tool, die via nTopology beschikbaar is. “Dit maakt de Fortus FDM machines waardevoller.” Stratasys verwacht dat dit tot een toename van het aantal 3D geprinte gereedschappen gaat leiden. De designoplossing versnelt

Deze opspanning voor een 3D geprinte tank is eveneens ontworpen met de nieuwe geautomatiseerde AM-workflow die Stratasys en nTopology hebben ontwikkeld.

Waarom heb je een expert nodig om tooling te ontwerpen? de acceptatie van 3D printen voor tooling, een deel van de totale markt voor het maken van onderdelen met additive manufacturing die tot 2025 volgens Stratasys groeit naar een wereldwijde omvang van $25 miljard. “Dit is echt een klant gedreven ontwikkeling”, zegt Pat Carey. “We zien een belangrijke verschuiving in de globale maakindustrie; weg van lange supply chains vanuit China naar reshoring.” Stratasys is optimistisch dat deze trend via het 3D printen van tooling op termijn gaat leiden naar het 3D printen van functionele onderdelen voor tal van producten. Daarom zullen er komende tijd samen met nTopology nog meerdere workflows voor het automatiseren van design voor additive manufacturing worden ontwikkeld. www.stratasys.com/ntopology

Een vliegtuigbouwer zoals Boom, klant van Stratasys, kan volgens Pat Carey duizenden uren engineering besparen met de nieuwe workflow.

print magazine december 2020

23


Fabrikanten zetten in op veel meer laservermogen in 3D metaalprinters

Multilasertechnologie moet cost per part reduceren

Bij dit soort producten kan de kostprijs per onderdeel met een factor 3 tot 5 gereduceerd worden als je overstapt naar multilasertechnologie, verwacht men bij Velo 3D.

Is multilasertechnologie de oplossing om de kosten per 3D geprint metalen onderdeel drastisch te reduceren? Ja, denken sommige fabrikanten van laser poederbed metaalprinters. Gemakkelijk is het echter niet. En je moet niet de designkant uit het oog verliezen. Ook daar zit veel potentieel als het om kostenreducties gaat, meent Velo 3D CEO Benny Buller.

24

print magazine december 2020


Vier lasers is tot nog toe het maximale dat je in de AM-machines voor metaal tegenkomt. Maar dat heeft zijn langste tijd gehad, lijkt het. Velo 3D kondigde enkele weken voor Formnext Connect de Sapphire XC aan. Deze 3D metaalprinter beschikt over een bouwhoogte in de Z-richting van 1.000 mm en krijgt straks 8 lasers van elk 1 kW. Wat dit betekent liet Benny Buller, oprichter en CEO van Velo 3D, tijdens de presentatie zien. Het 3D printen van een nozzle voor een raketmotor kost niet langer $ 100.000, maar nog slechts $ 40.000. Voor kleinere delen betekent de nieuwe machine dat je er in één batch 66 kunt produceren en geen 19 zoals nu. Benny Buller: “Je mag kostprijsreducties per onderdeel verwachten met een factor 3 tot 5.”

Procescontrole luistert nog nauwer

De grootste hordes die het R&D-team van Velo 3D heeft moeten overwinnen, is het kalibreren van de lasers en het voorkomen dat te veel warmte in het werkstuk komt als de lasers elkaars pad kruisen. Volgens Benny Buller is Velo 3D erin geslaagd om een universeel ‘recept’ te ontwikkelen, waardoor men nu kan opschalen. “We weten hoe we het eindresultaat kunnen sturen via de kalibratie.” De bijkomstigheid als je naar 8 lasers gaat, is de interactie tussen de laserstralen. “Dat is een extra element dat het complex maakt: het ontkoppelen van de lasers met wat er gebeurd is. Eerlijk gezegd is dat al iets dat we kennen van de bestaande Sapphire”, legt de CEO van Velo 3D uit. Waar hij op doelt, is dat de laserstraal ook de omgeving van een bepaalde positie in de laag beïnvloedt. Hou je daar geen rekening mee in de opbouw van de volgende lagen, dan zou je zo de mechanische eigenschappen op die plaats in het werkstuk kunnen beïnvloeden. Volgens Benny Buller hebben dit type machines doorgaans last van een soort geheugeneffect. Door in situ te meten wat de laser op welke positie doet, kan men dit ontkoppelen “Doordat wij van elk punt de invloed van een vorige belichting kennen en die van de omringende delen of van de andere lasers in het systeem, kunnen we een zeer consistent eindresultaat halen.” En omdat Velo 3D in staat is vanuit de besturing exact elke laserstraal

te laten doen wat hij verondersteld wordt te doen, kan men de settings vanuit de standaard Sapphire overnemen op de Sapphire XC. Dat voorkomt dat men opnieuw moet gaan ontwikkelen als men opschaalt.

Dynamisch uitlijnen

Velo 3D heeft ook een eigen methode ontwikkeld voor het uitlijnen van de lasers. Dat gebeurt dynamisch in elke laag met een nauwkeurigheid van 20 micron. Deze techniek wordt ook toegepast in de Sapphire XC. Het derde aspect waarmee Velo 3D in de nieuwe metaalprinter denkt te scoren, is het free floating concept, alhoewel Benny Buller dit niet de belangrijkste oplossing vindt voor kostprijsreductie. In tegenstelling tot andere fabrikanten heeft Velo 3D bij de werkstukken minder support nodig. Bij kleinere producten vaak zelfs helemaal niet. Hierdoor kan men in de Sapphire XC duizenden onderdelen per batch printen. Buller vindt het echter belangrijker om het design te optimaliseren voor de mogelijkheden van Additive Manufacturing. “Dat is een belangrijk vehikel om de kostprijs per stuk omlaag te brengen.”

Multilaser in industriële toepassingen

Buller ziet de single laser machines in de toekomst met name in de healthcare industrie, bijvoorbeeld de dentale laboratoria, omdat het daar veelal om kleine onderdelen gaat. Ook om als bedrijf vertrouwd te raken met de metaalprinttechnologie zijn de kleinere single lasersystemen geschikt. “Het industriële segment van de AM-markt gaat zeker gedomineerd worden door de multilaser systemen, tenzij er een paradigmashift komt qua energiebron. Velo 3D wil de single en multilaser systemen dan ook naast elkaar blijven verkopen. De nieuwe grootformaat metaalprinter komt eind 2021 op de markt als een all-in one machine, zo bestempelt de CEO. “Je hoeft niet zoals bij anderen voor elke legering apart te betalen. Wij bieden de machine als een totaaloplossing aan.”

Farsoon: groot volume printer volop in bedrijf Velo 3D en SLM Solutions kondigen hun nieuwe generatie 3D metaalprinters aan, met als doel ze eind 2021 te leveren. Het Chinese Farsoon heeft op dit vlak een voorsprong, want het vlaggenschip de FS621M large frame metaalprinter, is al uitgeleverd aan Falcontech, een van de toeleveranciers voor het Chinese passagiersvliegtuig van Comac. De Farsoon metaalprinter heeft in de Z-as een hoogte van 1100 mm, het bouwplatform meet 620 bij 620 mm (X-Y). De machine is voorzien van vier lasers. Xu Xiaoshu, oprichter en CEO van Farsoon, gaf tijdens de Formnext persconferentie het voorbeeld van een cilindrisch product dat op de machine wordt geproduceerd om het effect van meer lasers te illustreren. Het onderdeel meet 620 bij 800 mm. “Op een single laser machine zou de productie 30 dagen vergen, op het 4 lasersysteem wordt het in 11 dagen geproduceerd.” Multilasertechnologie is in zijn ogen een goede oplossing om de kostprijs per geprint onderdeel te

print magazine december 2020

Bij de Chinese luchtvaarttoeleverancier Falcontech zijn al meerdere Farsoon FSM621 M groot formaat metaalprinters in gebruik.

verminderen. De meeste kosten zitten namelijk in de afschrijving van de machine, de uurprijs. Falcontech heeft ondertussen 24 metaalprinters gekocht van Farsoon, die in de AM Super Factory staan die de luchtvaarttoeleverancier momenteel opbouwt. Hieronder zijn meerdere FS612M systemen. Momenteel loopt er nog een order voor de levering van 10 metaalprinters. Falcontech slaagt erin om over een lengte van 800 mm met een maatnauwkeurigheid van 0,5 mm te printen.

25


De nieuwe NXG XII 600 van SLM Solutions beschikt als enige AM-machine over 12 lasers.

SLM Solutions: 12 lasers printen 1.000 cm3 per uur SLM Solutions heeft tijdens Formnext Connect de nieuwe multilaser machine gepresenteerd. De NXG XII 600 beschikt over 12 lasers van elk 1 kW en een bouwvolume van 600 bij 600 bij 600 mm. De aanleiding voor de ontwikkeling van deze machine is de verschuiving van additive manufacturing van prototypes en enkelstuks naar series en grote onderdelen. Volgens Sam O’Leary, COO, kunnen de kosten per onderdeel gereduceerd worden doordat deze machine vijf keer sneller is dan het huidige topmodel van SLM Solutions met 4 lasers. “Hierdoor zijn we in staat om de cost per part significant te reduceren.” De hogere productiviteit komt ook door het tot 40 procent verminderen van de zogenaamde ‘skywriting’ time, de tijd dat de lasers niet effectief ingezet worden om metaalpoeders te smelten.

Patenten

SLM Solutions heeft patent gekregen voor het opdelen van het scannerveld, dat ervoor zorgt dat de werklast van de 12 lasers gelijkmatig verdeeld wordt over de bouwkamer. Hierdoor kan men de 12 lasers maximaal benutten. “Voor het eerst in de geschiedenis van additive manufacturing kunnen we echt naar serieproductie gaan.” Een andere innovatie in deze machine, is de zoomfunctie. SLM Solutions bouwt voor elke laser twee optieken in zodat de diameter van de straal kan variëren. Hierdoor kan men de materiaaldepositie verder opvoeren op plaatsen waar minder details of nauwkeurigheid vereist zijn. De diameter kan variëren tussen 80 en 400 micron. Sam O’Leary: “Deze functie helpt om meer laservermogen in het poederbed te krijgen. We schatten in dat we bij sommige materialen tot 1.000 kubieke centimeter per uur kunnen opbouwen.” Het design van de machine is aangepast om thermische drift te vermijden. Omdat 12 lasers tegelijk tot veel rook en vonken kunnen leiden, is voor deze machine een nieuw systeem voor de gasstroom ontwikkeld in combinatie met een nieuw ontwerp van de bouwkamer. Per jaar kan, afhankelijk van de legering en het product, de nieuwe metaalprinter 10 ton aan onderdelen produceren. Ook SLM Solutions kan met de nieuwe technologie overhangen tot een hoek van vijf graden printen zonder support. Het Duitse concern mikt onder andere op de automobiel- en vliegtuigindustrie, O’Leary wijst er verder op dat de NXG XII 600 geïntegreerd kan worden in een complete workflow, geautomatiseerde wisseling van cilinder, voorverwarmen en ontpoederen. Hiervoor wordt onder andere met Siemens samengewerkt.

26

Miele laat consumenten zelf accessoires 3D printen Miele deelt sinds kort 3D files waarmee consumenten zelf accessoires kunnen 3D printen voor de huishoudelijke producten van het Duitse concern. De files worden gedeeld op Thingiverse. Miele sluit niet uit dat het in de verdere toekomst klanten op deze manier gaat voorzien van vervangingsonderdelen, die ze dan zelf moeten printen. “Als we producten willen maken die passen bij de wensen van de consument, dan moeten we flexibel zijn. Want iedereen is uniek, met specifieke wensen. Met 3D4U kunnen we daarop inspelen en iets extra’s bieden,” zegt David Buhl, Group Leader Product Engineering Accessories en 3D4U projectleider, in de Mielefabriek in Bielefeld. Daar heeft men al veel langer ervaring opgedaan met 3D printen. Met name wordt SLS-technologie ingezet voor het printen van prototypes. Er worden ook 3D geprinte metalen onderdelen gebruikt in de fabriek in Bielefeld. “Hierdoor kunnen we al in een zeer vroeg stadium testen met onze prototypes.” Zodra het product voldoende is uitgerijpt, schakelt Miele over op conventionele productieprocessen, zoals spuitgieten om de uitgebreide life cycle testen die het concern standaard hanteert, uit te voeren. David Buhl: “3D printen draagt bij aan het waarborgen van de functionaliteit en de hoge kwaliteit van Mieleproducten in een zeer vroeg stadium.”

Via Thingiverse biedt Miele de 3D files aan, waarbij de consument sommige modellen zelf kan modificeren.

print magazine december 2020


3D4U testcase voor fabrikant van huishoudapparatuur

Het accessoire voor de boormachine werkt.

Waarom 3D4U?

Met 3D4U, de naam waaronder de designs voor consumenten worden gepresenteerd, gaat de fabrikant van huishoudapparaten een stap verder. Via Thingiverse worden de CAD-modellen gedeeld zodat consumenten hun eigen accessoires kunnen printen met een standaard FFF printer. David Buhl: “Aan de ene kant wil Miele het brede aanbod van accessoires uitbreiden met 3D4U. We constateren echter dat er nog steeds use cases zijn die niet afgedekt worden met algemene accessoires of dat ze echt gepersonaliseerde accessoires vereisen. Een voorbeeld is de Flexi-Nozzle. De consument kan deze aanpassen. Aan de andere kant willen we meer leren over de mogelijkheden van 3D printtechnieken. In een verdere toekomst is het denkbaar dat we zelfs vervangingsonderdelen gaan printen.” Miele is de eerste fabrikant van huishoudapparaten die 3D printbare accessoires aanbiedt aan de consument. Het concern wil dit verder gaan uitbreiden. Omdat niet elke consument over een 3D printer thuis beschikt, onderzoekt Miele de mogelijkheid om voor deze groep de onderdelen te 3D printen. Op dit moment kan dat echter nog niet.

stofzuiger aansluiten. Het hulpstuk zuigt zich via het vacuüm dat ontstaat aan de wand vast, waarna je beide handen vrij hebt om het gat in de muur te boren, waarbij het stof direct wordt afgezogen. Andere hulpmiddelen zijn een handige tool om te voorkomen dat je grotere voorwerpen, bijvoorbeeld een gevallen oorbel opzuigt. Voor in de keuken kun je een sjabloon printen waarmee je met cacao een motief op het melkschuim van je cappuccino aanbrengt. Moet je wel willen dat de consument dit zelf print, een product dat direct in aanraking komt met voedsel? Miele zet er wel een waarschuwing bij over EU-regels ten aanzien van contact van voedsel met kunststoffen. David Buhl: “Miele adviseert alleen nationaal goedgekeurde materialen voor food contact te gebruiken, die voldoen aan de EU en US regels op dit vlak.” Hij wijst er verder op dat Miele het 3D model voor de cappuccinozeef zodanig geoptimaliseerd heeft, dat oozing (stringing, dunne draad die ontstaat tijdens printen met filament) tot een absoluut minimum wordt teruggebracht. “Daarnaast moeten de onderdelen na het printen gereinigd worden om het risico op ook maar de kleinste verontreiniging te voorkomen,” benadrukt David Buhl.

Welke accessoires

www.thingiverse.com/miele_3d4u/designs

Momenteel biedt Miele met 3D4U accessoires aan voor de stofzuiger, in de keuken (koffiezetapparaten) en voor op boormachines. Op dit laatste hulpstuk kun je de slang van een

print magazine december 2020

27


Altair Inspire simulatiegestuurd design spaart tijd en voorkomt dure aanpassingen

Simulatie: van belastbaarheid tot maakbaarheid

Voor Altair is generative design slechts een deel van de oplossing die nodig is om time to market te verkorten. Simuleren tijdens het ontwerpproces is de noodzakelijke andere helft. In de nieuwe versie van Altair Inspire is de simulatiesoftware die tot voor kort voorbehouden was voor de CAEspecialisten, geĂŻntegreerd. De design engineer simuleert niet alleen het design, ook de maakbaarheid, inclusief het AM-proces. Met dit laatste gaat Altair ver als het om metaalprinten gaat. 28

print magazine december 2020


Simuleren hoe producten of componenten zich in de praktijk zullen gaan gedragen, is tot nog toe het werk van analisten, de CAE-experts. Die zijn echter schaars en kostbaar. “Bovendien wil een designer niet uren of dagen wachten op de resultaten. Hij wil direct antwoord; als het ontwerp niet goed is, past hij meteen een ander design toe”, zegt Theo Verbruggen, directeur Altair Benelux. Om product-ontwerpers de tools in handen te geven zelf à la minute simulaties te doen, integreert Altair de Simsolid software in de nieuwe release van Altair Inspire, als toevoeging van de bestaande solvers uit de simulatiesoftware van het concern. Met Simsolid kan men een snelle (bijna real-time) en nauwkeurige structurele analyse doen van complexe samenstellingen. Theo Verbruggen noemt het vroegtijdig berekenen van belastingen en wrijvingen een essentiële stap in het designproces. “Het falen van een onderdeel is voor een groot deel niet het gevolg van een slechte print of topologie optimalisatie, maar van het niet juist voorspellen van de krachten.” Door de simulatie naar de designfase te halen, kunnen beter onderbouwde ontwerpbeslissingen worden genomen en voorkomt men kostbare veranderingen in een latere fase.

Geen simulatietool maar platform

Michael Wawrzinek van Altair noemt de workflow die in veel organisaties vandaag de dag nog altijd bestaat, namelijk eerst ontwerpen en dan krachten berekenen, achterhaald. “Dat is tijdrovend. Engineers willen simulatiegestuurd designen; ze willen al op dag 1 zien waar het naar toe moet.” Daarom praat Altair over een platform en niet over één tool. In Inspire vindt de engineer de verschillende instrumenten waarmee hij zelf de design spaces kan genereren, topologie kan optimaliseren en krachten, zowel statisch als dynamisch kan berekenen om inzicht te krijgen in de belastbaarheid van zijn ontwerp. En daarna controleert hij de maakbaarheid, waar nu ook Additive Manufacturing aan toegevoegd is. De eerste stap in deze workflow is het bepalen van de design space, de ruimte waarbinnen het product, als onderdeel van een samenstelling, moet passen. De solvers die in de nieuwe release van Altair geïntegreerd zijn, hebben deze design space nodig. Simsolid sluit naadloos aan op de veelgebruikte en speciaal voor designers geïntegreerde solvers zoals OptiStruct (structurele efficiency- en topologieoptimalisatie voor generatief ontwerpen) en MotionSolve (simulatie van dynamisch bewegende delen, inclusief belastingsveranderingen) en Radioss (structurele thermische simulaties). Design engineers kunnen hiermee zelf de belangrijke simulaties doen, die uitsluitsel geven over de geschiktheid van hun ontwerp, voordat ze de stap naar de productie zetten.

Productietechnieken vergelijken

Ontwerpers hoeven, aldus Michael Wawrzinek, niet meteen te weten welke productietechnologie ze kiezen. Sterker nog: in de software zitten tools om de verschillende maaktechnieken met elkaar te vergelijken, waaronder gieten, extrusie, vormen (en binnenkort spuitgieten) en sinds de laatste Formnext ook Additive Manufacturing. “Je kunt een vergelijkingstabel openen om te

print magazine december 2020

De ontwerper simuleert niet alleen belastbaarheid van het product, maar ook de maakbaarheid al tijdens de designfase. In deze zeven stappen wordt duidelijk hoe men vanuit een conventioneel ontwerp tot een geoptimaliseerd design voor Additive Manufacturing komt.

29


EXPLORING NEW DIMENSIONS

Visit our site: Roffelsen3D.com

We produce and develop high performance 3D printing raw materials for industrial applications, which can be customized to specific needs.


zien welke techniek bijvoorbeeld het lichtste ontwerp mogelijk maakt. Of het ontwerp met de hoogste stijfheid”, geeft hij als voorbeeld. Altair werkt momenteel aan een volgende stap als het om vergelijken gaat, namelijk de kostprijs. Dat is een actueel thema in de sector, waar veel vraag naar is. “Maar het is ook een moeilijk thema”, zegt Wawrzinek. Wanneer dit beschikbaar komt is nog niet bekend. “Elk designer weet echter dat je voor vijf producten geen zandvorm gaat maken om te gieten.” De nieuwe versie van Altair Inspire bevat wel al de software om het design voor Additive Manufacturing te optimaliseren. Dat gaat zover dat het printproces gesimuleerd wordt, om bijvoorbeeld nog beter te zien waar vervorming optreedt, waar support nodig is of hoe je support kunt minimaliseren zonder risico op kromtrekken of delaminatie.

Laserpoederbed metaalprinten simuleren

Deze tool is beschikbaar voor laserpoederbed metaalprinters. De eerste stap is het materiaal kiezen (standaard zitten van 7 materialen de data in het systeem), de engineer kan ook eigen

Simulatie gedreven design democratiseren Don Tolle, practice director simulation-driven systems design bij consultancybureau CIMdata, denkt dat Inspire met de nieuwe release van Altair een belangrijke tool in handen heeft om simuleren in de PLM-industrie te democratiseren. “Inspire verbreedt de toepassing van analyses naar de ontwerpers, terwijl het gecombineerd gebruik met Simsolid waarde toevoegt voor simulaties door CAE-specialisten die niet vaak met CAD-tools werken.” De expert van het consultancybureau, gespecialiseerd in innovatie en PLM, denkt dat de nieuwe software het makkelijk maakt om businessvoordelen van simulatiegestuurd ontwerpen te benutten.

print magazine december 2020

materiaaldata toevoegen. Wie met een 3D metaalprinter van EOS, Renishaw of SLM Solutions werkt, kan deze in de software selecteren om de printsimulatie mee te doen. “Heb je niet een van deze, dan kies je de standaard 3D printer. De resultaten verschillen niet echt veel”, zegt Michael Wawrzinek hierover. Er kunnen verschillen ontstaan in de voorspelde vervorming en de vervorming in de praktijk. Maar omdat printerwaarden zelf gewijzigd kunnen worden, kan men de software kalibreren voor de eigen machines. “Bij onze validatietesten zagen we verschillen tussen de voorspelde en behaalde vervorming van 3 tot 5 procent. Dat is best goed, daarmee kun je het proces dat nu vooral uit trial and error bestaat, echt versnellen.” In de toekomst wil Altair ook 3D metaalprinters van GE Additive en Trumpf integreren. Volgend jaar komt dan de uitbreiding naar polymeer poederbed printers. Met de grote materiaalleveranciers van polymeren, wordt momenteel ook intensief samengewerkt om databases met gevalideerde materiaal data te creëren.

Oriëntatie simuleren

Een nieuwe mogelijkheid die voor 3D metaalprinten praktisch uitpakt, is het simuleren van de oriëntatie van het werkstuk. De engineer kan bepaalde waarden ingeven, zoals de minimale laagdikte en het minimaliseren van overhang, waarna de software automatisch supportstructuren genereert. “Je ziet ook de printtijd en het supportvolume bij een bepaalde oriëntatie. Uiteindelijk kies je dan de beste oriëntatie en de supportstructuur die je wilt, waarna deze automatisch worden gegenereerd”, aldus Theo Verbruggen. De engineer kan kiezen uit drie types support, waarna het model in de Altair software gesliced wordt. Theo Verbruggen: “Hiermee kan de engineer de laagopbouw simuleren om te controleren of je in bepaalde lagen niet veel meer of minder materiaal aanbrengt dan in andere. Dat kan tot deformatie leiden.” Met deze functie wordt het design gevalideerd voor de 3D metaalprinter. Als laatste stap wordt deze file geëxporteerd naar Magics of rechtstreeks naar de 3D printer gestuurd voor de processimulatie. “Bij elke stap kun je terug naar het designproces waarbij alle settings bewaard blijven”, benadrukt Theo Verbruggen, om daarmee het belang van de integratie van de verschillende softwareoplossing in Altair Inspire te benadrukken.

31


NSFD: design for manufacture & assembly in de 21e eeuw

Waarom 3D printen we niet gewoon alles?

Figuur 1: Chuck Hull

Artikel: Erik Tempelman, TU Delft Industrieel Ontwerpen 1. Inleiding

In 1987 gebeurde er iets bijzonders. Dat was namelijk het jaar waarin we voor het eerst een 3D printer konden kopen. Figuur 1 toont de uitvinder, Charles ‘Chuck’ Hull, met wat hij toen een Stereo Lithography Apparatus noemde - afgekort ‘SLA’. Twee jaar later zou Scott Crump een ander 3D printproces op de markt brengen onder de naam Fused Deposition Modelling (FDM). Het werk van deze pioniers leidde tot de bedrijven 3D Systems en Stratasys, nog steeds grote spelers in de 3D printwereld. SLA werkt met thermoharders, FDM met thermoplasten. De printtechniek voor deze materialen gaat dus al drie decennia mee! Maar ook metalen worden al langer geprint dan men veelal denkt: Selective Laser Sintering (SLS) werd in de jaren ’80 ontwikkeld, en daar kun je behalve plastics ook metalen mee verwerken - al geeft Selective Laser Melting (SLM) dan betere resultaten. SLM op zijn

32

beurt stamt uit 1995 en is dus eveneens een volwassen technologie. Tegenwoordig is er een enorme variëteit aan processen beschikbaar. De technologie vindt ook legio toepassingen, van rapid prototyping tot kleinserieproductie, plus allerlei hybride oplossingen, zoals het printen van jigs, tools & fixtures voor het ondersteunen van assemblagewerk. 3D printen, in 1987 nog revolutionair, is nu een gevestigd proces voor de maakindustrie. En toch… wordt het overgrote merendeel van alle producten nog steeds niet geprint. Spuitgieten, plaatvervormen, verspanen, verbinden enzovoorts zijn nog altijd de echte motor van de industriële productie. Aangezien verdere ontwikkeling in het 3D printen evolutionair zal zijn, dus zonder de ‘r’, zullen deze traditionele processen hun dominante positie behouden. Bedenk hierbij dat bijvoorbeeld spuitgieten zelf ook voortdurend wordt verbeterd.1

print magazine december 2020


Online symposium DFMA in de 21e eeuw In november 2020 ging voor de 14e keer het vak Manufacturing and Design van start aan de TU Delft. Ruim 300 tweedejaars studenten Industrieel Ontwerpen maken hier kennis met verschillende productietechnieken en met design for manufacturing and assembly (DFMA). Het vak omvat interactieve online colleges met tal van gasten uit de praktijk, een specialisatieproject waarin studenten een specifiek proces uitdiepen, simulaties, en een product tear-down. Coördinerend docent is Erik Tempelman, met Design8 als vaste simulatiepartner. Op donderdag 21 januari 2021 besluit het vak met een presentatieochtend, waar de studenten hun projectwerk delen. Die middag is er bovendien een online slotsymposium waaraan niet alleen studenten maar ook anderen kunnen deelnemen. Centrale vraag is: Ons vak zit er op - maar je opleiding gaat door! Hoe blijf je als ontwerper bij in de wereld van de productietechniek? De panelleden die hierover met de deelnemers in discussie gaan, zijn: •

Michel van Schie (Spark Design & Innovation) - over het perspectief van het ontwerpbureau Theo Verbruggen (Altair) - over de kracht van simulaties Huub Ehlhardt (Vandenlande) - over de waarde van value

• •

• • •

engineering Robin Zander (vakblad Constructeur) - wat het vakblad voor u kan betekenen Franc Coenen (3D Print magazine) - wat vind je online, wat vind je op de vakbeurs Joris van Tubbergen (zelfstandig ontwerper) - niet teveel denken, maar gewoon doen!

Elk van hen komt aan het woord en geeft tips voor hoe zij bij blijven in de wereld van het Manufacturing and Design in de 21e eeuw. De moderators zijn Ianus Keller (TU Delft, for inspiration only ) en Erik Tempelman. Is dit voor u een relevant thema? Dan wordt u van harte uitgenodigd om deel te nemen aan het symposium. Zie www.io.tudelft.nl/slotsymposium_DFMA In de loop van 2021 presenteert vakdocent Erik Tempelman in Constructeur een serie artikelen over Manufacturing and Design. Dit gebeurt onder de daar inmiddels bekende titel ’NSFD - (not) safe for designers?’ Deze editie van 3D Print magazine geeft een samenvatting van het eerste artikel, met als hoofdvraag: waarom 3D printen we niet gewoon alles? Het volledige artikel verschijnt begin 2021 bij Constructeur.

Per saldo is 3D printen daardoor gewoon te duur en de specifieke voordelen2 zijn alleen in bepaalde markten van toepassing - zoals de luchtvaart, medische toepassingen, reparatiewerk, of combinaties van vorm en materiaal die voor andere processen slecht geschikt zijn. Maar laten we eens bezien wat design for manufacture and assembly eigenlijk inhoudt.

2. DFMA: de kunst en kunde van het afwegen Wie een product van enige complexiteit wil ontwerpen, moet allereerst een besluit nemen over de lay-out c.q. ‘architectuur’ ervan. Wat zijn de belangrijkste onderdelen en hoe komen ze ruimtelijk gezien bij elkaar? De keuze gaat dan tussen modulair en integraal. Bij een modulaire lay-out zijn de onderdelen niet geoptimaliseerd voor een specifiek eindproduct, maar staan ten dienste van een aantal varianten daarvan. Tegenover dit nadeel staan extra voordelen zoals lagere investeringen voor de gezamenlijke productvarianten en betere geschiktheid voor reparatie, upgrading en hergebruik. In een integraal product is, theoretisch gezien, wél elk onderdeel toegesneden op een specifiek eindproduct. Hierna volgt, voor vrijwel elk product, de make or buy decision: maken… of kopen? Deze beslissing vraagt een kundige afweging. Kunstig ook, want niet alle factoren zijn objectief in spreadsheets te vangen. Intuïtie en persoonlijk inzicht komt er zeker ook bij kijken, net als de geschiedenis en voorkeuren van de OEM in kwestie. 1. 2.

Figuur 2: de ‘productiedriehoek’

Bij de maakdelen komt er dan een volgende afweging kijken. Gegeven bepaalde functionele eisen aangaande vorm, materiaal en seriegrootte is een onderdeel doorgaans op meerdere manieren te maken. Sommigen zijn goedkoop, maar kwalitatief minder; anderen zijn duurder maar beter. We bevinden ons hier in een spanningsveld tussen functie, kosten en kwaliteit. Figuur 2 illustreert deze afweging. Merk op dat er niet alleen tussen de drie ‘hoeken’ spanning staat, maar vaak ook binnen een enkele hoek zelf: zo kan langer optimaliseren de stuksprijs verlagen, maar ten koste van een langere doorlooptijd. Alles is te produceren, maar tegen welke kosten, en met welke kwaliteit? Deze afweging vormt het werkelijke hart van DFMA. Voor de koopdelen geldt de afweging tussen functie, prijs en kwaliteit uiteraard ook.

Ironisch genoeg vaak dankzij 3D printen: denkt u aan het spuitgieten van kleine series in geprinte matrijzen (het PRIM-proces), of aan contourvolgend koelen met behulp van 3D geprinte kromme koelkanalen in de verder traditioneel vervaardigde matrijs. Hoge vormvrijheid, mogelijkheid tot customizing, lokale productie, korte time-to-market, et cetera.

print magazine december 2020

33


3. Een hiërarchie van productieprocessen Om structuur te brengen in alle beschikbare informatie is de reeds gepresenteerde productiedriehoek een goed hulpmiddel. We komen een stap verder met de volgende hiërarchie in de processen: • Het productie principe: wat is er fysisch c.q. materiaalkundig gezien aan de hand? • De productie methode: hoe wordt het proces doorgaans technisch gezien ingericht? • De productie middelen: hoe is het proces uitgevoerd op het niveau van de machines?

voor de kosten van alle product-specifieke investeringen, zoals matrijzen. Deze kostenpost wordt gedeeld door het aantal producten N dat we gaan maken. De derde term dKm&m/dN omvat de kosten van de mensen en machines die nodig zijn voor de productie, afgeleid naar het aantal producten in de tijd. Een voorbeeld: als u een kleine spuitgietmachine gebruikt die per uur € 15,= kost en die volautomatisch 60 producten per uur kan maken, dan krijgt u dKm&m/dN = 0,25 €. Hebt u een operator nodig, dan kunt u in Nederland beginnen bij zo’n € 20/uur en werkt de systematiek op vergelijkbare wijze door. De laatste term omvat de kosten van verpakken en transport, Kv&p. De formule verklaart waarom we voor serieproductie niet vaak kiezen voor 3D printen. Ja, u hebt geen investeringen, maar professionele FDM of SLA printers die een goede kwaliteit leveren, kosten tienduizenden euro’s en hebben uren nodig voor een typisch product. De machinekosten rijzen dan de pan uit - al helemaal bij SLS/SLM printers van enkele tonnen. Daarbij vergeleken zijn de machinekosten van snelle processen als spuitgieten of smeden, uitgedrukt per product, bescheiden. En, de benodigde investeringen worden doorgaans over zoveel producten afgeschreven dat ze niet meer dan 10-20% van de integrale productiekosten voor hun rekening nemen.

Figuur 3: de hiërarchie van productieprocessen (voorbeeld metaalgieten)

Dit simpele schema (zie Figuur 3) is een nuttig hulpmiddel, al was het maar om te zien wat een bepaalde leverancier eigenlijk bedoelt met de zo vaak gehoorde opmerking ‘dat kan niet!’. Er is immers een wezenlijk verschil tussen ‘dat kunnen wij niet’ en ‘dat kan echt niet’. Wacht u overigens niet te lang om een leverancier te selecteren. Early supplier involvement is namelijk vaak een sleutel tot DFMA-succes, zeker als de time-to-market een belangrijke factor is in de ontwikkeling.

4. 3D printen of niet? De kosten vergeleken Wat vaak wordt onderschat, is de doorslaggevende rol van kosten in de industriële productie. Dat is jammer, want de onderliggende systematiek is belangrijk en relatief eenvoudig. De integrale productiekosten Kint voor een onderdeel of product schikken zich altijd naar de volgende formule: Kint = Kmat + Kinv/N + dKm&m/dN + Kv&p

Deze vergelijking is uiteraard slechts globaal.3 Specifieke voordelen van 3D printen, zoals de potentie om lokaal te produceren en transportkosten te sparen, zijn nog niet meegenomen – maar deze kosten zijn doorgaans laag. Daardoor blijft de techniek voorbehouden aan markten waar bijvoorbeeld de hoge vormvrijheid of optie tot customizing de doorslag geven. En, de integrale productiekosten zijn slechts een deel van de uiteindelijke verkoopprijs. Import/exportheffingen, marges van importeur, groothandel en detailhandel, BTW en natuurlijk de eigen winstmarge van de OEM laten gezamenlijk die Kint zo’n 3-4 maal “over de kop” gaan. De DFMA-ontwerper doet er dan ook goed aan om kritisch te bezien hoe die waardeketen verkort kan worden, want daar is veel te behalen.

5. Tot besluit Ook in de 21e eeuw is er plek voor de traditionele maakprocessen! In het vakblad Constructeur komen ze in de loop van 2021 één voor één aan bod. Suggesties voor inhoud kun je kwijt bij de auteur via e.tempelman@tudelft.nl

Hierin staat Kmat voor de materiaalkosten per product en Kinv

Materiaalprijzen per product zijn niet onafhankelijk van de seriegrootte! Groot inkopen = flink besparen.

3

34

print magazine december 2020


Stratasys ziet in post-Covid-19 tijdperk meer bedrijven lokaal tooling 3D printen

Operationele kostenbesparingen jagen investeringen in FDM-printers aan Additive Manufacturing zal niet alle conventionele productietechnieken vervangen, maar het is wel een levensvatbaar alternatief voor decentrale productie, voor minder afhankelijkheid van supply chains en voor lokale productie. De coronapandemie versnelt de omslag naar het 3D printen van tooling van productielijnen en lokaal produceren. Met die opmerkingen trapte Andy Langfeld, President EMEA bij Stratasys, de 3D Printing Post Covid Conference af. De Europese topman van het 3D printconcern is optimistisch over de kansen in het post-Covid-19 tijdperk. De afgelopen maanden is aangetoond dat Additive Manufacturing een oplossing biedt voor distributed manufacturing. Andy Langfeld verwees expliciet naar de productie van de neusswabs voor de PCR testen. “De oorspronkelijke productie van 100.000 stuks is opgeschaald naar 1 miljoen stuks.” Hij ziet het bewustzijn dat je met Additive Manufacturing de effecten van onderbroken aanvoerketens kunt opvangen breder postvatten dan alleen in de medische industrie. Stratasys heeft in het voorjaar onderzoek hiernaar gedaan onder meer dan 700 mkb-bedrijven wereldwijd. Daaruit komt een beeld naar voren dat bedrijven inactiviteit, bijvoorbeeld een assemblagelijn die stilvalt door een gebrek aan onderdelen, als een kostenfactor zijn gaan beschouwen. Momenteel zijn de operationele kosten (OPEX) dan ook de grootste aanjager van de investeringen in 3D printen.

Tooling 3D printen

Een van de snelst groeiende toepassingen is dan ook het 3D printen van tooling in de meest brede zin (zie het eerdere artikel over de samenwerking met nTopology op dit vlak). Brown & Holmes, dat voor klanten wereldwijd opspanmiddelen, mallen en kalibers ontwikkelt, 3D print de tooling steeds vaker met de Fortus 450 van Stratasys. Het Britse bedrijf is actief voor zowel klanten uit de luchtvaart-, automobiel- als machinebouwindustrie. Mick Waller, Engineering Manager, zegt dat vooral de korte doorlooptijd doorslaggevend is. “In plaats van een doorlooptijd van 12 weken kunnen we de klant nu na vier weken als een fixture aanbieden.” Brown & Holmes wil stap voor stap alle standaard productieoplossingen vervangen door 3D printen. “Ook bij traditioneel gemaakte metalen gereedschappen stappen we over naar 3D printen met een materiaal als Ultem”, zei hij tijdens de online conferentie van Stratasys.

Goedkoper dan aluminium frezen

Yann Rageul, Director of manufacturing Solutions EMEA, liet nog andere voorbeelden zien, onder andere van het Franse Rustin, gespecialiseerd in het ontwikkelen en produceren van rubberen

print magazine december 2020

Voor het openbaar vervoerbedrijf van Frankfurt heeft Rustin dit hulpmiddel ontwikkeld en geprint voor het plaatsen van de afdichtingen rond de ramen in trams. Het onderdeel is op de Stratasys F370 geprint met Nylon 12CF.

afsluitsystemen. Alstom zat eerder dit jaar met een stilgevallen productielijn door het falen van een luchtkanaal voor een motor. De oplossing van Rustin bestond uit het koppelen van thermisch isolatiemateriaal en een siliconen huls met 3D geprinte eindconnectoren. Deze werden geprint op de Fortus 450mc in ULTEM 9085. In plaats van wekenlang uit de productie te zijn, was de productielijn binnen vier dagen weer operationeel. Rustin gebruikt de Stratasys F370 printer in combinatie met nylon 12CF, een met koolstof versterkt PA12, om onderdelen die eerder van aluminium werden gemaakt nu te printen in kunststof. “Nylon 12 CF is een materiaal dat aluminium vervangt. We halen in de Z-richting 90 procent van de eigenschappen”, aldus Rageul. Hij verwees naar de resultaten van een onafhankelijk

35


Gaat EW2C voor een revolutie zorgen in de productie van industriële assen? Het Fraunhofer IPT in Aken heeft een alternatieve technologie ontwikkeld voor zowel Laser Metal Deposition als het CNC-draaien van specifieke features op assen. In minder dan een minuut brengen de onderzoekers met Express Wire Coil Cladding (EW2C) een 25 mm hoog feature van Inconel aan op een as met 35 mm doorsnede.

Door het koppelstuk op de Fortus 450mc te printen, wist Rustin de stilstand van een productielijn bij Alstom tot enkele dagen te beperken in plaats van dat de lijn wekenlang had stilgelegen.

onderzoeksbureau dat onderdelen geprint met dit filament heeft getest. Hieruit blijkt dat de doorbuiging bijna op hetzelfde niveau zit als aluminium. “Daar staat tegenover dat we onderdelen in iets meer dan 6 uur printen op de Stratasys F370 voor 59 dollar, terwijl de levertijd van aluminium CNC delen twee tot drie weken bedraagt en de kosten 270 dollar als we het bij een externe leverancier bestellen.” Een derde voorbeeld komt uit de VS. Hier print luchtvaarttoeleverancier Eckhart een nylon buiggereedschap voor het kanten van 1,6 mm dunne aluminiumplaat. Vergeleken met een metalen gereedschap, is de doorlooptijd met 3D printen 95% korter en de kosten 96% lager. Eckhart kan er meer dan 500 producten mee buigen. Voor het produceren van kleine series is een 3D geprint kantgereedschap meer dan goed genoeg, aldus Yann Rageul.

De oplossing die ze hiervoor hebben ontwikkeld, EW2C, bestaat eruit dat men eerst een draadspiraal maakt, ongeveer de grootte van de feature die nodig is. Deze draadspiraal wordt over de basis-as geschoven en met een krachtige laser wordt het materiaal gesmolten zodat het één geheel vormt met het basismateriaal. De spanning in de spiraal verhoogt de stabiliteit met een factor tien, vergeleken met lasercladden met lasdraad. Ongewilde bewegingen door de lasdraad worden namelijk voorkomen. In een enkele laag kan men met EW2C tussen de 0,5 en 2 mm materiaal aanbrengen. Dit zorgt voor een veel hogere opbouwsnelheid van het materiaal vergeleken met lasercladden (LMD).

Cyclustijden vergelijkbaar met CNC-draaien

Het onderzoeksteam van het Fraunhofer IPT zegt dat men de cyclustijden van CNC draaien bijhoudt. In een testopstelling lukte het om een 25 mm hoge spiraal van Inconel 718 (opgebouwd met draad van 1,2 mm diameter) op een stalen schacht met een buitendiameter van 35 mm te lassen in minder dan 60 seconden. Voor het proces is inmiddels patent aangevraagd. Het onderzoeksinstituut experimenteert ondertussen met verschillende systemen om de draadspiralen automatisch over de as te schuiven. “Ook experimenteren we met een grotere spotdiameter en een andere geometrie om het proces te versnellen, zodat we meerdere spiralen in één keer kunnen smelten.” Met Kunstmatige Intelligentie wil men de procesbesturing verder optimaliseren.

Een voorbeeld van een gereedschap, geprint met Ultem 9085. Hier speelt gewichtsreductie een rol.

36

print magazine december 2020


Aanmelden voor 3D Delta Week is nu mogelijk De 3D Delta Week, van 7 tot 11 juni 2021, wordt hét trefpunt voor 3D Manufacturing in de Benelux. We brengen sterke events en sterke namen bij elkaar en zorgen ervoor dat de schijnwerpers van de wereld gericht zijn op de regio.

zal sowieso een ongezien aantal AM-specialisten en (potentiële) gebruikers uit binnen- en buitenland bij elkaar brengen. En de gezamenlijke marketing-power van de organisatoren zorgt ongetwijfeld voor grotere bezoekersaantallen.

Dat doen we niet alleen: ook Mikrocentrum, Jakajima en Brainport Eindhoven trekken mee aan de kar. Verschillende events staan in de steigers, maar we rekenen op een bundeling van krachten vanuit de hele AM-industrie, om deze week echt tot een groot succes te maken. 3D Delta Week nodigt daarom expliciet andere bedrijven, individuen en organisaties uit om bij te dragen aan een succesvol evenement van wereldfaam. De week

Coronatwijfels? Niet nodig: we werken aan een back-up plan dat ons niet moet tegenhouden om nu al aan de slag te gaan. We horen graag wat jouw organisatie wil bijdragen! Kijk op de 3D Delta Week website (www.3ddeltaweek.com) hoe jouw organisatie of bedrijf kan aanhaken aan het initiatief!

Lage landen aan de top Wist je dat België en Nederland - samengeteld weliswaar - op de 4de plaats staan als het op export aankomt? Enkel China, de USA en Duitsland moeten we laten voorgaan. Ook in 3D printing staan we er eigenlijk goed voor - met heel wat innovatie en patenten en een zeer grote aanwezigheid van printers, ook op de werkvloer. Het overzicht hiernaast van de ‘Spatial distribution of European inventors of AM technologies’ van 2000 tot 2018, spreekt boekdelen.

Positie beter uitspelen

En toch weten we die toppositie voor 3D printing niet optimaal uit te spelen. Om het kennen en kunnen van onze regio meer in de kijker te zetten, organiseert Flam3D mee de 3D Delta week. Maar er is meer nodig dan zo’n doorgezette, gezamenlijke marketing. We zien bijvoorbeeld heel wat start-ups en scale-ups de revue passeren die kansen op doorbraak missen door een gebrek aan toegang tot investeringsmiddelen/financiering. Daarom werkt Flam3D aan een portfolio van bedrijven op zoek naar financiering, dat we zullen presenteren aan een reeks tech-investeerders. Wil je

Grafiek op basis van gegevens van de landschapsstudie van het Europees Octrooibureau: ‘Patents and additive manufacturing - Trends in 3D printing technologies’; ‘Spatial distribution of European inventors of AM technologies, 2000-2018’ afb. 38, p. 71. De Benelux valt op door de groene kleur.

meer info, heb je interesse in deelname of zoek je als investeerder valabele kansen? Contacteer ons: info@flam3d.be

FFF-printers onbeschermd in publieke ruimtes? Printers die werken op basis van een kunststoffilament dat wordt gesmolten - zogenaamde FFF-printers - komen het vaakst voor in publiek toegankelijke ruimtes, klaslokalen, bibliotheken en zolderkamertjes. Deze printers stoten vluchtige gassen (VOS) en deeltjes (UFP’s) uit, wat gepaard gaat met mogelijk ernstige gezondheidsrisico’s. Bij Flam3D zijn we van mening dat we niet moeten wachten op eventuele gezondheidsschade, maar beter het voorzorgsprincipe hanteren: de blootstelling aan deze uitstoot moet tot een minimum worden beperkt.

te brengen. Daarnaast willen we ook naar oplossingen kijken; we weten dat verschillende 3D print bedrijven en materiaalproducenten ook wakker liggen van de mogelijke schadelijke gevolgen. We roepen dan ook betrokken partijen op om samen te kijken naar oplossingen, eventueel onder de vorm van een interregionaal project. Contacteer ons om aan te sluiten bij dit initiatief: info@flam3d.org Een draft-versie van de position paper is beschikbaar op aanvraag voor feedback vanuit betrokken partijen.

Flam3D lanceert daarom een position paper, in eerste instantie gericht naar de overheden, om dit thema onder de aandacht

print magazine december 2020

37


Welgevuld 2021 met Flam3D Ondanks de aanhoudende dreiging van het coronavirus, krijgt de planning voor 2021 stilaan vorm.

(Virtuele) infoavond Metaal 3D printing: 18/02

Onze infoavonden zijn een vaste waarde die veel bedrijven helpen om de voordelen van 3D printing te leren kennen en toepassen. We rekenen steeds op experten onder onze leden om de droge technische materie te duiden met reële cases en toepassingen. Gezien de huidige complexiteit om infoavonden in te plannen, hebben we alvast deze datum geblokkeerd voor een virtuele sessie. Meer infoavonden - rond verschillende topics - worden wellicht in de komende maanden aangekondigd. Hou dus zeker onze event-website (www.flam3d.nl/events) in de gaten voor updates.

Additive Manufacturing for medical applications

In deze 3DMED-conferentie wordt het potentieel van Additive Manufacturing voor medische toepassingen belicht. Het evenement geeft een overzicht van de huidige stand van zaken, praktijkcases en een sneak preview van de (nabije) toekomst. Het 3DMED-consortium, waar Flam3D deel van uitmaakt, nodigt je uit om tijdens dit evenement de bestaande of in ontwikkeling zijnde oplossingen te verkennen en deze onderwerpen te bespreken tijdens de netwerklunch en daarna op de Advanced Engineering beurs.

3D Printing R&D day: 07/06 @ 3D Delta Week

In de regio Vlaanderen-Nederland vinden heel wat Onderzoeksen Ontwikkelingsactiviteiten plaats; aan universiteiten, binnen onderzoeksinstellingen/centra, in fieldlabs en dergelijke. We zijn echter niet altijd op de hoogte van elkaars onderzoek en kunnen daarom ook niet altijd voldoende de potentiële synergieën aanboren. Via de 3D Printing R&D day wil Flam3D daar graag

verandering in brengen: boeiende pitches, slimme matchmaking en relevante inzichten moet de R&D in Vlaanderen en Nederland dichter bij elkaar brengen.

Flam3D-ledenevent: 07/06 @ 3D Delta Week (members only)

Deze editie van het Flam3D-ledenevent zal plaatsvinden tijdens de 3D Delta Week (www.3ddeltaweeek.com). De week wordt het trefpunt voor 3D Manufacturing in de Benelux en dus kon een ledenevent van onze netwerkorganisatie rond 3D printing er niet ontbreken. Ook op deze editie worden onze leden getrakteerd op enkele interessante sprekers met boeiende visies of opvattingen over de 3D printwereld, goede netwerking en een lekker diner met nog meer ruimte voor het leggen en onderhouden van relevante contacten.

Beurzen 2021

Flam3D stààt niet op beurzen, Flam3D werkt er mee samen om de beursbezoeker een betere ervaring te bezorgen, en uiteraard om 3D printing bekend te maken. Voor volgend jaar staan alvast de volgende beurzen op de planning: Advanced Engineering RapidPro Machineering 2021 Metavak Formnext

19-20 mei 9-10 juni (tijdens 3D Delta Week) 8-10 september 5-7 oktober 16-19 november

Bijkomende activiteiten worden bekend gemaakt via www.flam3d.org/events

Actuele kortingsacties voor Flam3D-leden Contacteer ons voor meer informatie over volgende voordelen en kortingen, exclusief voor Flam3D-leden:

Event/actie Voordeel/korting Metal3D printing opleiding VIVES

Ledenkorting: €325 i.p.v. €375

AECNEXT en SPAR 3D beurzen

korting t.w.v. $100 15% op advertenties web en print Korting op aanvragen nieuwheid/eerste octrooi

op aanvraag 30/03-01/04/2021 Continu Continu

20% korting op rapporten € 350 korting op stand 3D-eiland

Continu 8-10/09/2021

3D Print Magazine AOMB en EP&C SmarTech Analysis Machineering 2021

38

Datum

print magazine december 2020


Nieuwe leden Flam3D blijft groeien, ook in de breedte: meer en meer organisaties die deel uitmaken van de bredere 3D print waardeketen sluiten zich aan. Dat zorgt dat we ook meer business tussen onze leden onderling kunnen realiseren. Dit zijn de leden die zich in de laatste maanden hebben aangesloten: Fontys is één van de grootste hbo kennisinstellingen van Nederland met een onderwijsaanbod in bijna alle sectoren. Zo ook in Additive Manufacturing. Fontys Objexlab houdt zich bezig met onderwijs en (pre-competitief, toepassingsgericht) onderzoek in relatie tot 3D printen in diverse materialen en materiaalcombinaties. Naast onderwijs legt Fontys zich toe op onderzoek, kennisinnovatie en contractactiviteiten. fontys.nl TetraVision levert 3D-scan diensten. Ze gebruiken optische en CT-scanning technieken van de hoogste kwaliteit en hechten veel belang aan een goede begeleiding en ondersteuning van de klant. Je kan bij hen terecht voor kwaliteitsinspectie van bepaalde prints, reverse engineering van objecten zonder model of gewoon het maken van een 3D-scan. www.tetravision.be ALP 3D is een jonge enthousiaste onderneming die gebruik maakt van de nieuwste technologieën om unieke producten te kunnen verwezenlijken. Hun specialisme ligt op het gebied van Additive Manufacturing oftewel 3D printen en alles wat er bij komt kijken om dit tot een succes te brengen. Van 3D-scannen en -tekenen tot het uiteindelijke 3D printen van uw producten. alp-3d.com SEEDA 3D Printing Solutions is een gerenommeerde leverancier van 3D printers & oplossingen. Ze onderscheiden zich door hun klanten persoonlijke en doelgerichte adviezen te bieden. Het bedrijf biedt o.a.: gebruikerstrainingen, consultancy, 3D printing services & onderhoudscontracten op maat. www.seeda.nl Addmio is een e-learning start-up, volledig gericht op 3D printen. Het is hun missie om 3D printen toegankelijk te maken voor creatievelingen wereldwijd, door middel van betaalbare, efficiënte en praktijkgerichte online cursussen. www.addm.io 3D Orbit is gevestigd in Haarlem en levert op maat gesneden 3D printoplossingen in verschillende materialen. Hiervoor gebruikt het bedrijf FDM, SLA en SLS 3D-printtechnieken. Ook bieden ze diensten aan op het gebied van 3D-design, -prototyping en reverse engineering. www.3dorbit.nl Het lectoraat Kunststoftechnologie van Windesheim (University of Applied Science) heeft als opdracht om praktijkgericht onderzoek dichterbij al hun partners en stakeholders te brengen of dat nu studenten, bedrijven of professionals zijn. Multidisciplinair, laagdrempelig en met het MKB. Industrial Additive Manufacturing is een van de vier programmalijnen binnen dit lectoraat. www.windesheim.nl FilRight is actief als reseller en distributeur van diverse 3D printing oplossingen. Gezamenlijk met hun partners ontwikkelen ze materialen voor een verscheidenheid aan toepassingen. www.filright.com Minital staat voor machinebouwer, engineeringsbureau, advies en ontwerp van turnkey industriële ontwerpen. Staat u voor een technisch vraagstuk? Dan kunt u vertrouwen op engineering en mechanica door Minital. Minital adviseert, plant, begeleidt, ontwerpt, assembleert, test, verspaant, produceert … Desgewenst van allereerste schets tot ver na de oplevering van het eindproduct of uw nieuwe productieproces. www.minital.nl

print magazine december 2020

Flam3D is een non-profit organisatie die in eerste instantie de belangen van de leden wil behartigen op een overkoepelend niveau. Meer dan 120 organisaties die in Nederland en België actief zijn op het gebied van 3D printing zijn aangesloten bij Flam3D. We zijn er om onze leden te ondersteunen, maar ook om organisaties te helpen aan de slag te gaan met 3D printen.

Actief in de Additive Manufacturing sector?

Met Flam3D doen we de markt van het 3D printen groeien. We hebben een specifiek aanbod voor bedrijven, onderzoekscentra en onderwijsinstellingen, dat grofweg in te delen is in drie verschillende categorieën:

Interne netwerking

Het creëren van nieuwe (business)links tussen de leden onderling. Dat gaat van netwerkevents tot individuele ondersteuning bij het opzetten van mogelijke synergieën en nieuwe waardeketens.

Externe netwerking

Activiteiten die onze leden in staat stellen om nieuwe prospects te identificeren. We werken met informatieavonden, beursdeelnames, matchmakings en individuele begeleiding van prospects en leads tot bij de organisaties in ons netwerk. Met andere woorden: we brengen de klanten tot bij jou.

Algemene activiteiten

Flam3D informeert over de laatste stand van zaken. We zetten daarnaast in op onderwijs en educatie, standaardisatie en certificatie, ondersteunen de projectwerking van leden en bieden ondersteuning bij eventuele lobbydossiers om de belangen van onze leden te behartigen. We helpen leden ook bij de publicatie van persberichten en andere communicatie- en marketingactiviteiten. We organiseren beursdeelnames, kortingsacties op beurzen, conferenties, publicaties en advertenties voor onze leden, en vertegenwoordigen onze leden daarnaast op internationale events.

Op zoek naar Additive Manufacturing oplossingen?

Op zoek naar info of partners? Ruim 120 organisaties die actief zijn op het gebied van 3D printing zijn aangesloten bij onze non-profit organisatie. Al deze organisaties representeren zo goed als het hele 3D-ecosysteem: toeleveranciers, fabrikanten, serviceaanbieders, maakbedrijven die additieve of hybride fabricatie toepassen, scholen en onderzoeksinstellingen. Binnen ons netwerk vinden we altijd relevante kennis en contacten om te helpen met jouw 3D-uitdaging. Contacteer ons voor gratis onafhankelijk basisadvies en de juiste connecties!

Flam3D

Tech Lane Ghent Science Park Materials Research Cluster Technologiepark 48 9052 Zwijnaarde België info@flam3d.org www.flam3d.be www.flam3d.nl

39


NIEUW

STRATASYS

J55

J55, de nieuwe én kantoorvriendelijke 3D-printer van Stratasys Met de J55 kunnen uitzonderlijk realistische & perfect levendige gekleurde prototypes nog sneller gemaakt worden. Deze full-color PANTONE Validated™ 3D-printer biedt een waaier aan mogelijkheden. Ontdek alle nieuwigheden, ons ruim aanbod 3D-printers én hun materialen op onze site.

Nijverheidslaan 23 B - 8 5 6 0 We v e l g e m BE +32 56 35 00 35 N L + 3 1 3 0 3 2 0 0 2 74 w w w. s e i d o - s y s t e m s . c o m