De hype rond additive manufacturing (AM) concentreert zich op de unieke producten die deze vormvrije techniek kan voortbrengen. In de industriële praktijk geldt AM meer als nieuwe schakel in de totale productieketen. Die visie draagt het Fraunhofer Institute for Production Technology IPT uit in de samenwerking met Universiteit Twente (UT) en hogeschool Saxion binnen het Fraunhofer Project Center. ‘In Nederland zijn nog veel vragen over AM te beantwoorden. Fraunhofer geeft ons support om AM in de industrie verder te brengen.’
– ‘AM is nu onderdeel van de hele procesketen voor grote series.’
– Flexibiliteit is een belangrijke driver.
– ‘Certificering is nog steeds een grote uitdaging, maar geen showstopper.’
– Nederlandse bedrijven hebben zich minder laten meeslepen door de hype rond AM.
Twentse Fraunhofer-voorpost helpt industrie naar 3D-printen op industriële schaal
De twee thema’s van het Fraunhofer Project Center for Advanced Manufacturing Technologies and Solutions (FPC) op de UT-campus zijn digitalisering (Industrie 4.0) en AM. Over digitalisering sprak Biba Visnjicki, director business development bij het FPC, in het juninummer van Link Magazine. Met AM treedt het FPC dit najaar naar buiten, door er op 10 oktober in Enschede een conferentie over te houde n voor het Nederlandse bedrijfsleven (zie kader). Dan wil het FPC zijn onderzoeksagenda voor AM presenteren. In dit nummer van Link alvast een voorzet.
‘Het onderzoek aan additive manufacturing is een teamprestatie van het Fraunhofer IPT en FPC.’ Van links naar rechts Moritz Wollbrink (IPT), Biba Visnjicki (FPC), Kai Winands (IPT), Kristian Arntz (IPT) en Arjen den Hollander (FPC). Foto: Pascal Moors
Zwaartepunt Aken
3D-printen, de populaire term voor AM, is binnen de Duitse Fraunhofer-Gesellschaft (72 instituten, 25.000 medewerkers) een belangrijk onderzoeksthema. Een zwaartepunt ligt in Aken, waar het Fraunhofer IPT en ook het Fraunhofer ILT (Institute for Laser Technology) zijn gevestigd en nauw wordt samengewerkt met de RWTH, een van Duitslands grootste en oudste technische universiteiten. Voor het coördineren van het werk van de meer dan 200 onderzoekers die alleen al in Aken met AM bezig zijn, is ACAM (Aachen Center for Additive Manufacturing) opgericht. ‘De instituten en de universiteit wisten van elkaar niet wat ze deden’, vertelt Moritz Wollbrink, hoofd van de businessunit Tool and die making bij het Fraunhofer IPT. Samen met bedrijven – van kleine dienstverleners tot grote gereedschapmakers – doen ze onderzoek aan printprocessen, materiaalontwikkeling en kwaliteitsmonitoring. De 25 bedrijven die zich al hebben aangesloten bij ACAM, bepalen mede de onderzoeksagenda, meldt Wollbrink. ‘Ze leren in de onderzoeksconsortia voor de verschillende projecten ook van elkaar.’ Dit model spreekt Biba Visnjicki aan. ‘In Nederland zijn nog veel vragen over AM te beantwoorden. Fraunhofer geeft ons support om AM in de industrie verder te brengen. Wij volgen met het FPC het samenwerkingsmodel van ACAM: instituten, universiteit en bedrijven die samen aan concrete projecten werken. En we hopen dat er, net als bij ACAM, spin-offs uit voortkomen.’
Productieketen
Niet alleen vanwege het industriële perspectief is het Fraunhofer IPT, met zijn achtergrond in de massaproductie van industriële goederen, de aangewezen partner voor deze samenwerking. Dat zit ’m ook in de lange historie in 3D-metaalprinten, zegt Kristian Arntz, hoofd van de afdeling Non-conventional manufacturing processes and technology integration. ‘IPT is hier al meer dan 25 jaar geleden mee begonnen en heeft in Aken de meeste basispatenten gevestigd. Maar we zijn en blijven productiemensen. We gaan niet nieuwe printprocessen ontwikkelen en er dan toepassingen voor zoeken. Nee, wij proberen de behoeften van de industrie te begrijpen en daar oplossingen voor te ontwikkelen op basis van onze kennis van productietechnologie. AM kan een van die oplossingen zijn, maar we kijken naar de hele waardeketen.’ Deze nieuwe manier van denken is van de laatste jaren, zegt Kai Winands, groepsleider voor lasermateriaalbewerking bij het Fraunhofer IPT. ‘De proceskennis van AM heeft zich nu zover ontwikkeld dat we verder gaan dan single-product thinking, met 3D-printen losse producten maken. AM is nu onderdeel van de hele procesketen voor grote series. Het printproces zelf is niet meer de beperking, het perspectief is nu breder.’ Dan gaat het bijvoorbeeld over de combinatie van conventionele bewerkingen, zoals draaien en frezen, met printen voor hetzelfde product en over de nabewerking, zoals polijsten en oppervlaktebehandeling.
‘De AM-technologie kan leiden tot echt innovatieve oplossingen’
Driver
Procesintegratie is dan ook een van de grootste uitdagingen. Flexibiliteit is een belangrijke driver, verklaart Winands. ‘Vroeger duurde de ontwikkeling van een nieuw model auto zeven jaar en waren er vervolgens miljoenen dezelfde onderdelen nodig. Die werden efficiënt met conventionele technieken gemaakt. Tegenwoordig verloopt de ontwikkeling veel sneller en worden auto’s, bijvoorbeeld elektrische, in veel kleinere series gemaakt en zijn meer customized onderdelen nodig.’ Visnjicki: ‘Het gaat om de economische haalbaarheid van manufacturing on demand. Daar ligt ook de grote waarde van de digitalisering.’ Bij productwijziging is voor printen alleen een nieuw digitaal bestand nodig, voor sommige conventionele technieken moeten dan nieuwe gereedschappen worden gemaakt. Arntz: ‘In onze visie gaat AM de industriële productie niet compleet veranderen, het voegt er nieuwe functionaliteiten en mogelijkheden aan toe.’
3D2SKY
Het eerste AM-project in de Duits-Nederlandse samenwerking van het FPC loopt nu bij Aeronamic in Almelo. Met subsidie van de provincie Overijssel wordt in dit 3D2SKY-project onderzoek gedaan naar het 3D-metaalprinten van vliegtuigonderdelen, vertelt projectleider Arjen den Hollander van het FPC. ‘Met de voortgaande ontwikkelingen op AM-gebied, zoals een nieuwe golf aan hardware, dient zich ook een nieuwe groep van bedrijven aan die profijt kunnen hebben van AM. In dit project gaat het om de toegevoegde waarde die AM in high-end markten kan bieden.’ Certificering van de geprinte producten is een van de onderwerpen, meldt Den Hollander – een belangrijk thema in een sector waar de grote spelers, zoals Airbus en Boeing, nu nog elk hun eigen standaarden hanteren. Fraunhofer is op AM-gebied breed betrokken bij initiatieven voor certificering en standaardisering, verklaart Wollbrink. ‘Het is nog steeds een grote uitdaging, vooral in de medische en de aerospace-industrie, maar het wordt geen showstopper, verwacht ik. Uiteindelijk zal de certificering op hetzelfde niveau komen als voor conventioneel geproduceerde onderdelen.’
Ian Gibson werd deze zomer benoemd tot hoogleraar design engineering aan de UT en wetenschappelijk directeur van het FPC: ‘Met ons onderzoek kunnen wij bijdragen aan versterking van de maakindustrie in Nederland.’ Foto: FPC
Shared facility
Het 3D2SKY-project moet spin-off krijgen naar bedrijven in de regio die complexe hightech producten maken voor andere markten. Daarom fungeert de nieuwe printer die Aeronamic met de provinciale subsidie heeft aangeschaft als shared facility, die via het FPC toegankelijk is voor collega-bedrijven. Daarnaast vindt in het project kennisdeling met het hightech mkb plaats via cases en workshops. De inbreng van het Fraunhofer IPT in het project is breed, meldt Moritz Wollbrink: kennis, workshops en hardware. Zo zijn in Aken machines beschikbaar voor nabewerkingen en metingen aan eerste producten die in Almelo worden geprint. Van IPT-zijde roemt Kai Winands de opstelling van Aeronamic: ‘Ze hadden hiervoor nog niks aan AM gedaan, maar stelden meteen de juiste vragen. Ze hadden zich goed voorbereid op dit project. Duitse bedrijven gaan zitten en luisteren eerst maar eens wat wij te vertellen hebben.’ Nederlandse bedrijven hebben zich minder dan bijvoorbeeld hun Duitse collega’s laten meeslepen door de hype rond AM, observeert Kristian Arntz. ‘Daardoor hebben ze nu meer tijd nodig voor kennisontwikkeling, bijvoorbeeld in samenwerking met ons, maar zijn ze ook realistischer in hun verwachtingen van AM.’ En als ze er dan voor kiezen, gaan de Nederlanders meteen energiek en hands-on aan de slag, hebben Wollbrink en Winands inmiddels ervaren. ‘Ze beginnen gewoon en zijn niet bang te falen.’
Uitnodiging
Het Aeronamic-project is een pilot voor het FPC op AM-gebied, verklaart Biba Visnjicki. ‘Het onderzoek is een echte teamprestatie van IPT, FPC en UT. We wilden weten hoe we als instituten en bedrijven het beste konden samenwerken en aan welke kennis behoefte was.’ Nu zich dat heeft uitgekristalliseerd, zijn de volgende projecten in voorbereiding en is een onderzoeksagenda opgesteld, die volgende maand dus wordt gepresenteerd. Bedrijven worden van harte uitgenodigd om deel te nemen aan het FPC-onderzoeksprogramma, vult Ian Gibson aan. Deze zomer werd hij aan de UT benoemd tot hoogleraar design engineering, als opvolger van Fred van Houten, de geestelijk vader van het FPC, en ook tot wetenschappelijk directeur van het FPC. De geboren Brit pionierde in 3D-printen ‘lang voordat het een cool onderwerp was’, en bekleedde leerstoelen in Zuidoost-Azië en Australië. Hij keerde terug naar Europa omdat het ‘the place to be’ is voor toepassingsgericht onderzoek – ‘in de VS bijvoorbeeld bepaalt Defensie de onderzoeksagenda en komt de industrie op de tweede plaats’. En omdat de samenwerking Fraunhofer-universiteit-bedrijfsleven daarvoor een uniek model biedt, zeker ook op het gebied van AM. ‘Ik keek al jaren met enige afgunst naar de ontwikkelingen in Europa’, zei Gibson bij zijn aanstelling. ‘Want in veel andere delen van de wereld wordt het potentieel van AM nog steeds niet gezien, terwijl de technologie kan leiden tot echt innovatieve oplossingen, zeker in combinatie met andere smart manufacturing-technieken.’ Samenwerking met het FPC is volgens Gibson voor mkb’ers aantrekkelijk omdat ze zonder grote investeringen en expertise van systeemintegratie toch r&d kunnen bedrijven aan complexe, hooggeïntegreerde producten en systemen. ‘Zo kunnen wij bijdragen aan versterking van de maakindustrie in Nederland.’ Zijn ambitie is om naast het regionale mkb ook multinationals bij het onderzoek van het FPC te betrekken, ‘zodat ze wellicht vestiging in de regio gaan overwegen. Als jullie lezers geïnteresseerd zijn, laten ze niet aarzelen; wij staan open voor business.’
‘Ready for Additive Manufacturing 2018!’
Op woensdagmiddag 10 oktober houdt het FPC op de UT-campus het congres ‘Ready for Additive Manufacturing 2018!’. Naast Biba Visnjicki en Ian Gibson van het FPC en Kristian Arntz, in zijn hoedanigheid van managing director van ACAM, spreekt Güngör Kara, chief digital officer van het Duitse EOS (fabrikant van 3D-printers). Op het programma staan ook bijdragen van de Duitse allround producent Toolcraft en een nog aan te kondigen Nederlands bedrijf. Afsluitend is er een discussie met de industrie over de toekomst van AM en de snelheid van integratie van AM in productieprocessen. Aanmelden
