Steeds vaker worden stukken in metaal 3D-geprint. Maar deze productietechnologie wordt nog niet toegepast in een mate die vanzelfsprekend lijkt gezien de vele mogelijkheden die deze technologie al geruime tijd biedt. Drie hogescholen, ondersteund door meerdere universiteiten, brancheverenigingen, opleidingscentra en hightech bedrijven, werken samen om 3D-metaalprinten een impuls te geven. Initiatiefnemer is Rein van der Mast, onderzoeksleider 3D-Printen in Metalen bij Fontys Engineering.
‘3D-printen is niet meer de onbekende en onvolmaakte nieuwkomer die het eind vorige eeuw was. Veel bedrijven hebben inmiddels een filamentprinter of een soortgelijk apparaat staan om eenvoudige, ruimtelijke ‘afdrukken’ te maken’, weet Van der Mast. Toch is 3D-printen niet de vervaardigingstechniek geworden die de betrokkenen in de beginjaren voor ogen hadden. ‘Zo snel en zo tijdbesparend als verwacht bleek de nieuwe vervaardigingswijze allerminst.’ 3D-printen is een blijvertje, aldus Van der Mast, maar niet alle varianten staan evenveel in de belangstelling. ‘Neem nou het 3D-metaalprinten met een poederbed in combinatie met één of meerdere laserstralen. Zo’n ‘print’ bestaat vaak uit duizenden laagjes waarvan ieder laagje nog geen vijfhonderdste millimeter dik is. Zo’n laserstraal is nauwelijks wijder dan de laagjes dik zijn, en dus zijn er heel veel lijnen – en tijd – nodig.’ Omdat metaalprinters dure apparaten zijn, is het dagenlang printen van één stuk dus niet goedkoop.
Daar komt bij dat metaalprinten onderdeel uitmaakt van een keten met tal van onderlinge afhankelijkheden, meer nog dan bij de meeste conventionele vervaardigingstechnieken. Van der Mast: ‘Oem’ers staan vaak ver van het maakproces bij hun toeleveranciers af. En toeleveranciers op hun beurt vaak ver van de ontwerpers. Een hechte ketensamenwerking is echter een belangrijke voorwaarde bij de transitie die nodig is voor een succesvolle implementatie van het metaalprinten. Die ontbreekt nogal eens.’
In ook intern moet de samenwerking nauw zijn: ‘Beslissingen die de ontwerper neemt, hebben namelijk grote gevolgen verderop in de keten, zoals bij de ‘support structures’, nodig tijdens het printen maar ze moeten erna worden verwijderd. De aantallen die de werkvoorbereider ervan moet toevoegen, hangen af van de mate waarin de ontwerper erin is geslaagd zijn ontwerp af te stemmen op de karakteristieken van het printproces. Lukt hem dat niet goed, dan zijn er veel van dergelijke elementen nodig die een hoop print- en afwerktijd vergen.’
Link magazine editie oktober 2022 | jaargang 24 thema: Afspraken maken en ze ook nakomen. Lees Link digitaal of vraag een exemplaar op: mireille.vanginkel@linkmagazine.nl’
Door dit type van overdrachtsproblemen hapert de marktpenetratie van het 3D-metaalprinten, aldus Van der Mast. Wat versterkt wordt door nog een paar andere nadelen: ‘Zo zijn de prints niet erg glad en zijn ze lang niet zo nauwkeurig als draai- en freesdelen. Daar komt bij dat het printproces niet gemakkelijk in detail is te doorgronden. Neem de snelheid waarmee de laserstraal met een bepaald vermogen in een bepaald patroon over het poederbed beweegt: alleen daarin al zijn enorm veel variaties mogelijk, waarbij verschillende factoren elkaar onderling sterk beïnvloeden. Het is ondoenlijk om die allemaal te doorgronden, met als gevolg dat meestal met standaard waarden wordt gewerkt, terwijl voor specifieke elementen afwijkende instellingen beter blijken.’
‘Deskundigen – waartoe ik mezelf reken – vinden dat tot op heden onnodig veel kansen onbenut zijn gebleven. Denk maar eens aan de complexiteit van de vormen die zich met 3D-printen heel direct laten materialiseren. In geval van bijvoorbeeld de behuizing van een gehoorapparaat met een titanium kast zijn de aantallen groot, maar is de vorm per client afhankelijk van de vorm van diens gehoorgang. Daarom worden ook steeds meer implantaten geprint. Printen dichtbij de plaats waar het stuk nodig is, kan ook een groot voordeel zijn.’
Al met al bestaan er legio mogelijkheden om van 3D-metaalprinten profijt te trekken. Hogescholen kunnen en moeten helpen, meent Van der Mast. Daarom benaderde hij de hogescholen Saxion (Enschede, Concept Laster MLab) en Windesheim (Zwolle, EOS M400). ‘Ze reageerden direct enthousiast en we zijn voorzichtig aan een gemeenschappelijk avontuur begonnen, onder de noemer: IAMM, Industrial Additive Manufacturing in Metals.’
