MIE Business case: Voxeljet

Digimagazine voor de verspanende en additive manufacturing industrie in de Benelux

Nr 4 - juni 2011

Thema: meten in de machine

iMachining

3D printen

Slimmer frezen spaart tijd en gereedschappen.

LandrĂŠ stapt in digital manufacturing met nieuwe machines voor 3D printen.

Van Kessel Machinefabriek: manarm verspanen vereist meten in de machine.

Bu

sin

Capaul

Materiaal opslaan, bewerken en meten in ĂŠĂŠn ruimte.

Ni gie jhui tw s P er om km p et en: za vo nd or vo sp rm ron pr int g in

es

sc

as

e

Laser draaien

Business case

Monforts bouwt machine voor laser ondersteund draaien. Keramiek kun je nu vanaf staaf bewerken.

Nijhuis Pompen gebruikt 3D zandvormprinten van Voxeljet.

B

U

S

I

N

E

S

S

C

A

S

E

Zandvormen printen geeft gieterijen voorsprong

Luke Vrielink, R&D engineer, bij een pomphuis.

Voor de productie van de waaier heeft Nijhuis Pompen zandvormen laten printen door Voxeljet (foto onder).

Het printen van zandvormen biedt gieterijen een waaier aan voordelen. Van kortere doorlooptijden tot minder nabewerkingen en een betere oppervlaktekwaliteit van de ruwe gietstukken. De eerste ervaringen die Nijhuis Pompen met de printtechniek van Voxeljet heeft opgedaan, zijn positief. “Voor een bedrijf als het onze, dat veel prototypes en kleine series bouwt, is dit een ideale techniek”, aldus Luke Vrielink van het Winterswijker bedrijf.

De Nederlandse pompenfabrikant, die in Winterswijk zowel het pomphuis als de waaiers tot 800 kilo gewicht giet, heeft de eerste projecten samen met Voxeljet afgerond. Deze Duitse fabrikant van printers voor zandvormen beschikt sinds kort over een XXXL-printer, die zandvormen tot 4 bij 2 bij 1 meter kan printen. Het hart van de horizontaal gedeelde pomp - waarvoor de printvorm van Voxeljet is gebruikt - wordt gevormd door een grote waaier met een gewicht van 100 kilo, waarvoor een zandvormprint van 300 kilo nodig is. De productie van het eerste exemplaar vergt op de conventionele manier drie tot vier maanden, van tekening tot bewerkt gietstuk.

“Gemiddeld gaan al snel twee tot drie maanden in de productie van het houten model zitten en dan hebben we nog enkele dagen nodig om de zandvorm te maken”, aldus Luke Vrielink, R&D engineer.

Doorlooptijd Bij de geprinte zandvormen is de doorlooptijd veel korter. Zodra het CADontwerp klaar is, worden de data naar de printafdeling van Voxeljet gemaild. Het printen

2

duurt daarna, afhankelijk van de grootte van het werkstuk, één of twee dagen. Deze korte productietijd telt vooral als het om een prototype van een pomp gaat. Omdat Nijhuis Pompen altijd maatwerk pompen ontwikkelt en bouwt, komt dat veelvuldig voor. Dankzij het 3D printen van de zandvormen kan de pompenfabrikant tevens het aantal gietvormen dat men op voorraad houdt beperken en toch snel leveren, bijvoorbeeld als een onderdeel van een pomp aan boord van een schip vervangen moet worden. Elke ligdag in het dok kost dan handenvol geld. “Doordat we nu bij Voxeljet ook de grote zandvormen

Made-in-Europe.nu digimagazine juni 2011

B

U

S

I

N

E

S

S

C

A

S

E

Zand en PMMA printvormen Voxeljet bouwt twee type 3D printers voor de gieterijwereld. De kleinere reeks print gietvormen in PMMA, die onder meer gebruikt kunnen worden bij de verloren was methode. Door het gebruik van PMMA kun je heel filigraine componenten en structuren gieten met deze vormen. De andere reeks is de printer voor de zandvormen. Voxeljet gebruikt hiervoor in principe hetzelfde kwartszand als gieterijen doen, maar dan wel een fijnere variant.

Het zand wordt met een bindmiddel bij elkaar gehouden. Voxeljet biedt de technologie ook als loonbedrijf aan. Gieterijen kunnen hun CAD-files digitaal aanleveren waarna het Duitse bedrijf de vormen giet. Op de XXXL-printer die verleden jaar tijdens EuroMold is gelanceerd, kunnen zandvormen tot 4 bij 2 bij 1 meter geprint worden.

betaalbaar kunnen printen, lukt een snelle levering zelfs zonder het model op voorraad te houden”, zegt Luke Vrielink.

Hiernaast: de traditionele werkwijze. Wekentot maandenlange doorlooptijd.

Betere kwaliteit Hij noemt kwaliteit een Hieronder: direct minstens zo belangrijke reden om voor deze vanuit het printtechnologie te kiezen. “Een zandvormprint geoptimaliseerde is een 1:1 resultaat van het computermodel, CAD-ontwerp de terwijl je bij handwerk altijd kleine afwijkingen zandvorm printen en hebt.” Hoe complexer de vorm van de waaier, binnen enkele dagen des te groter is de besparing die het printen in gieten. dit deel van de productie oplevert. Een goed voorbeeld is de schroefkanaalwaaier, een conusvormige waaier die exact in model moet zijn. “Deze waaier moet je heel goed invormen om onbalans te vermijden. Desondanks moeten we de gietstukken naderhand naslijpen, om de aanwezige onbalans te verwijderen.” Zo’n gietdeel vergt niet zelden meer dan een dag slijpwerk in de verspaningsafdeling van Nijhuis Pompen. “Bij zandprinten balanceren we op de computer, in de ontwerpfase. Het gietstuk is veel nauwkeuriger en hoeft minder nabewerkt te worden.”

Fijne kwartszand Dat brengt de R&D engineer op een ander voordeel van de printtechniek van Voxeljet. Doordat er een fijner kwartszand wordt gebruikt, hebben de gietdelen een gladder oppervlak dan wanneer ze gegoten worden in handgemaakte zandvormen. Dit vertaalt zich weer in een lager energieverbruik van de pomp.“Bovendien print je per waaier een passende zandvorm, terwijl we anders standaard mallen gebruiken en meer overmaat gieten. Het teveel aan gietmateriaal moet machinaal weer verwijderd worden. Dat kost uren verspaningstijd.” Bij gietstukken van harde materialen kan deze nabewerkingstijd nog verder oplopen.

Betaalbaar Als R&D afdeling hebben Luke Vrielink en zijn collega’s al eerder naar de 3D printtechnologie gekeken. Tot voor kort was deze echter onbetaalbaar. De laatste tijd is de techniek mede door de ontwikkelingen van Voxeljet in een stroomversnelling geraakt en zijn de kosten aanzienlijk gedaald. “Soms is het niet concurrerend. Als je een relatief gemakkelijk te maken model hebt, kun je dat beter conventioneel maken”, aldus Vrielink. “Hoe complexer het onderdeel echter is, hoe eerder zandprinten een aantrekkelijk alternatief is. Zeker bij prototypes, enkelstuks of kleine series.” Hij denkt dat het 3D Made-in-Europe.nu digimagazine juni 2011

3

B

U

S

I

N

E

S

S

C

A

S

E

printen een deel van de conventionele productiemethoden zal verdringen. En dat zal zijn effect hebben op de verspaning van de componenten, omdat je een kleinere toeslag hoeft af te draaien.

Pompprestatie Bij Nijhuis Pompen gaat men de gietstukken gemaakt met de zandvormen van Voxeljet inbouwen in de pomp en op eigen proefstand aan een uitvoerige pomptest onderwerpen.

Luke Vrielink is echter overtuigd van de kwaliteit. Met deze technologie kunnen Europese gieterijen onmiskenbaar hun concurrentiepositie verbeteren.

Plussen en minnen Henk ten Dolle: sneller, goedkoper en nauwkeuriger werken. + korte doorlooptijd (enkele dagen) + minder nabewerken doordat de gietdelen nauwkeuriger zijn + zandvorm komt 1:1 overeen met CAD-ontwerp + geen opslag en onderhoud van modellen nodig + kostenbesparing bij prototypes, enkelstuks en kleine series

- hoewel goedkoper geworden, is zandprinten geen goedkope techniek - complexiteit en seriegrootte bepalen of zandprinten concurrerend is

www.nijhuis.com

www.mk-technology.de

www.voxeljet.com

www.wide-design.nl

www.beyer3d.de

www.spacecast.de

www.mecon.nl

www.rwp-simtec.de

Palio International

T +31 (0)543 - 530093

Henk ten Dolle

M +31 (0)65757 8125

Beatrixpark 22A

info@palio.nl

7101 BN Winterswijk

www.palio.nl

4

Palio: ongekende kansen voor gieterijen Voxeljet wordt in Nederland vertegenwoordigd door Palio in Winterswijk, opgericht door Henk ten Dolle. Hij levert een compleet pakket van elkaar aanvullende diensten voor gieterijen. Zo vertegenwoordigt hij Beyer 3D, een Duitse fabrikant van 3D scan technologie, net over de Nederlandse grens bij Winterswijk.

“Met de techniek van Beyer 3D kun je oudere gietstukken, waar geen digitale tekening van bestaat, scannen en aan de hand daarvan je 3D CAD file genereren. Dat is bijvoorbeeld voor reparatiewerk handig, omdat je in heel korte tijd je CAD-file kunt maken en dan de zandvorm kunt printen.” Een andere toepassing van de scantechnologie is het controleren van de nauwkeurigheid van grotere gietstukken. Door ze in te scannen en dan de 3D file te vergelijken met het oorspronkelijke ontwerp, krijg je direct inzicht in de nauwkeurigheid. Uniek aan de techniek van Beyer 3D is dat ze ook in caviteiten, waar je met de scanner kop niet in komt, kunnen meten. “Deze techniek is heel erg interessant voor de Nederlandse gieterijen, die het toch vooral moeten hebben van nauwkeurig werk en kleine series. Zeker in combinatie met Voxeljet biedt dit veel mogelijkheden.”

Andere bedrijven Een andere vertegenwoordiging in het portfolio van Palio is SpaceCast, een gieterij die zich gespecialiseerd heeft in het gieten van prototypes en kleine series in een zeer hoge nauwkeurigheid. Verder biedt Palio de simulatiesoftware van WinCast aan, waarmee het gietproces vooraf gesimuleerd wordt.

Hierdoor kan de gebruiker voordat de eerste vorm wordt gemaakt het ontwerp al optimaliseren, bijvoorbeeld door de juiste aanspuiting te kiezen. Mecon is een Nederlands bedrijf dat gespecialiseerd is in vision technologie en productieautomatisering. Tot slot werkt Palio samen met Wide Design, een ontwerpbureau, en MK-technology, producent van onder andere autoclaven.

Henk ten Dolle: “Gieten lijkt de laatste eeuwen, nee de laatste duizenden jaren, nauwelijks veranderd. Maar de nieuwe technologie biedt gieterijen die open staan voor innovatie ongekende kansen om sneller, goedkoper en nauwkeuriger te werken.”

Made-in-Europe.nu digimagazine juni 2011