Van 3D printen naar productie met AM

Additive Manufacturing is in meer sectoren een geaccepteerde productietechnologie. De stap van 3D printen naar productie met Additive Manufacturing is een grote stap. “Eén onderdeel 3D printen is niet meer spannend. Maar hoe print je dag in dag uit met een constante kwaliteit en tegen de laagst mogelijke kosten?”, vat Philippe Reinders Folmer, als bestuurslid van FPT VIMAG initiator van het Themaplein Additive Manufacturing, de uitdaging in een zin samen. 

Op dit themaplein op de TechniShow tonen exposanten wat hiervoor nodig is, krijgen bezoekers aan de hand van voorbeelden uit de Nederlandse maakindustrie inzicht in waarom voor AM te kiezen en wat productie met AM inhoudt én staan elke dag experts klaar om uit te leggen hoe maakbedrijven met AM aan de slag kunnen. Een bewust gekozen insteek. “AM is de fase van prototyping voorbij. We zien daadwerkelijk bedrijven productie maken met AM”, zegt Eddo Cammeraat, voorzitter van FPT-VIMAG en directeur van Laagland. De machine-importeur vertegenwoordigt in de Benelux het Duitse One Click Metal. Deze fabrikant, onderdeel van Index Werke, bouwt entry level AM-systeem waarmee kleine (150 bij 150 mm bij 200 mm) hoogwaardige machineonderdelen geprint kunnen worden. Onderscheidend is dat het metaalprinten zowel qua investering als uitvoering laagdrempelig maakt. 

Interesse groeit

Aan de andere kant van het spectrum staat de Nikon SLM Solutions NXG XII 600, een AM-systeem met twaalf lasers en een groot bouwvolume. Gibas Numeriek, dat de fabrikant vertegenwoordigt, toont op het Themaplein AM een product van 1.200 mm geprint als één geheel op een speciale versie van deze machine. Hiermee laat Nikon SLM Solutions zien dat 3D metaalprinten zich lang niet meer beperkt tot kleine onderdelen. “We zien in de Benelux steeds meer bedrijven in AM investeren. ASML is de grote aanjager, maar ook de luchtvaartindustrie is voor AM een interessante markt. Aan de hand van concrete voorbeelden, onder andere van KMWE, tonen we wat mogelijk is”, zegt Enrico Akkerman, directeur van Gibas Numeriek. De Belgische ontwikkelaar van CloudFlow Maker (software voor binder jetting additive manufacturing) AMIS presenteert zich met consultancy activiteiten, de Breakthrough Services. “Wij ondersteunen bedrijven bij het verkennen van de zin van additive manufacturing voor hun onderneming, welke technologie het meest geschikt is en hoe dat in te passen in hun productie”, legt Kris Binon van het Belgisch bedrijf uit. Renishaw demonstreert naast de RenAM 500 metaalprinter ook de nieuwe Tempus-software, die een grote rol speelt in het opschalen van AM-productie. “Daar zit namelijk de uitdaging”, zegt Philippe Reinders Folmer, directeur Renishaw Benelux. “Hoe print je dag in dag uit met een constante kwaliteit?”

Seriematig produceren met AM

Dat is de stap die een aantal Nederlandse hightech-toeleveranciers de afgelopen jaren heeft gemaakt. Zij beheersen het AM-proces dusdanig dat ze seriematig complexe onderdelen produceren met een constante kwaliteit. Zij zijn er ook in geslaagd om AM in te bedden in hun bestaande productieproces, want AM staat niet op zichzelf. Er zal bijna altijd een verspanende nabewerking nodig zijn, ook al is het de kunst producten zo te ontwerpen dat deze nabewerking zo minimaal als mogelijk is, bijvoorbeeld alleen aansluitvlakken nafrezen. Maar ook dan moet je het 3D geprinte onderdeel goed kunnen opspannen in een 5-assige freesmachine, liefst geautomatiseerd als het naar serieproductie gaat. “Als je de opspanning kunt combineren met de pallets in de printer kun je de onderdelen meteen verder bewerken op de CNC-freesmachine”, schetst Enrico Akkerman het belang van de integratie van AM in het verspanend proces. 

Opschalen naar serieproductie

Kennis van het proces speelt een cruciale rol in het opschalen van AM naar serieproductie. Met name bij de laser poederbed AM technologie komt er kortstondig veel warmte in het poeder. Door de snelle opwarming en afkoeling kunnen onderdelen vervormen. Daarom is het belangrijk met de juiste supportstructuren de warmte weg te leiden uit het werkstuk. Support moet naderhand mechanisch verwijderd worden: dus hoe meer support, hoe hoger de kosten in de nabewerking. Hoe vind je een balans? “De ontwerper en de werkvoorbereider moeten elkaar makkelijk weten te vinden. Beslissingen die de ontwerper neemt, hebben namelijk grote gevolgen verderop in de keten, zoals bij de ‘support structures’. De hoeveelheid die de werkvoorbereider ervan moet toevoegen, hangt af van de mate waarin de ontwerper erin is geslaagd zijn ontwerp af te stemmen op de karakteristieken van het printproces”, zegt Rein van der Mast, onderzoeksleider Additive Manufacturing bij Fontys Hogescholen en initiatiefnemer van het project Industrial Metal Additive Manufacturing. Hierin werkt Fontys samen met de hogescholen Saxion en Windesheim om industrieel 3D metaalprinter beter te laten landen in het mkb-maakbedrijf. “De crux van 3D metaalprinten zit in de slicingtechnologie en hoe je het product opbouwt”, voegt Eddo Cammeraat toe. “Die kennis hebben we in de verspaning nog niet. Deze onbekendheid is de grote belemmering voor bedrijven om met 3D metaalprinten te beginnen.” Naast kennis van design voor additive manufacturing is er tegenwoordig ook software om met een CAD-model al vervormingen in het printproces te simuleren, zoals met Siemens NX waar bij Fontys de nodige ervaring is opgedaan. Daarmee komt first time right printen dichterbij. Noodzakelijk als je naar serieproductie met AM gaat.

Productie versnellen

Software speelt ook een rol in het versnellen van de productie. Renishaw demonstreert op het themaplein de Tempus-software die enkele maanden geleden tijdens Formnext voor het eerst is getoond. Door de belichtingsstrategie te optimaliseren, halveert Renishaw de printtijd. Philippe Reinders Folmer: “Dat betekent een lagere stuksprijs waardoor meer toepassingen voor AM in aanmerking komen.” Het nesten van onderdelen in één printjob is eveneens een belangrijk onderwerp als je gaat opschalen. Hoe meer onderdelen in één keer geprint worden, des te lager de kostprijs. Maar deze medaille heeft een keerzijde, waarschuwt Philippe Reinders Folmer: het kan leiden tot hogere kosten in de nabewerking. “Je moet daarom naar het hele proces kijken, van ontwerp tot eindproduct. Een minder optimale deeloplossing kan tot een optimaler totaalproces qua cyclustijd en kosten leiden.”

Kenniskloof dichten

Eddo Cammeraat zei het al: onbekendheid is een drempel voor maakbedrijven om de investering in 3D metaalprinten te doen. De stappen die je als metaalbedrijf moet zetten zijn behoorlijk, maar wel mogelijk tonen de Nederlandse toeleveranciers die produceren met AM. Op het Themaplein Additive Manufacturing tonen de exposanten deze stappen, zodat bezoekers gevoel krijgen voor hoe je van 3D print naar productie met AM gaat.

Het Themaplein Additive Manufacturing staat in hal 11 bij het FPT VIMAG – Nevat plein. De TechniShow vindt in de Jaarbeurs Utrecht plaats van 12-15 maart. Meer informatie: https://event.technishow.nl/