De Hogeschool van Arnhem en Nijmegen (HAN) bouwt samen met onder meer QING Mechatronics en DSM aan een Smart Production Cell. Een gedigitaliseerd proces waarmee ook onderdelen van composiet volledig autonoom geproduceerd kunnen worden. Voor toepassing in de automotive, maar mkb’ers uit andere sectoren zijn eveneens van harte welkom in Arnhem om hun licht op te steken.
Leren hoe te digitaliseren
Op de productievloer van een van de fabriekshallen op Industriepark Kleefse Waard staat een metaalpers. Dankzij vlijtig schuren en lakken door enkele studenten van Peter Verschut, senior projectmanager Smart Production Center (SPC) van HAN Automotive Research, ziet de metershoge machine er weer als nieuw uit. Het apparaat stamt echter al uit de jaren zestig. Even verderop staat een moderne, felgele Fanuc productierobot, die de komende anderhalf jaar moet opgaan in de Smart Production Cell, een gedigitaliseerd productiesysteem.
De bewerkingsmachines van de Smart Production Cell vormen samen één volledig geïntegreerd geheel. Daarmee kunnen volledig autonoom producten worden gemaakt, in een grote variëteit, flexibel, van kleine series tot massaproductie. Daartoe is niet alleen de producttekening (de CAD-file) gedigitaliseerd, maar ook het complete productieproces. Het grote voordeel van zo’n digital twin – de digitale versie van het echte product en proces – is dat, voordat er ook maar één bewerkingshandeling wordt verricht, met simulaties exact kan worden bepaald hoe iets het beste gemaakt kan worden. En als de productie eenmaal 24/7 draait, houden al die machines en robots precies bij welke bewerking ze wanneer voor welk product en welke batch hebben gemaakt.
Productie-experimenten
Juist die controleerbaarheid van zo’n smart, digitaal productieproces maakte dat de eerste experimenten in Nederland plaatsvonden in de aerospace. Een vliegtuigbouwer wil om kwaliteitsredenen in detail aangetoond zien dat vliegtuigonderdelen gemaakt zijn in processen waarin alle voorgeschreven stappen nauwgezet zijn doorlopen. De productiecel die in Arnhem gebouwd wordt, zal dan ook in eerste instantie vooral worden benut voor experimenten met de productie van onderdelen van het lichtgewicht composiet – de modernste vliegtuigen van Airbus en Boeings bestaan voor 80 procent uit dat materiaal. De onderdelen zijn echter niet bestemd voor vliegtuigen, maar voor auto’s. ‘Maar’, benadrukt Bram de Vrught van ingenieursbureau QING Mechatronics in Arnhem, ‘deze experimenteeromgeving is ook bedoeld voor mkb-ondernemers uit andere sectoren. Om te ontdekken hoe je digitale technologie implementeert.’
Peter Verschut is trekker van project, met de opdracht te onderzoeken hoe zo’n smart systeem voor het produceren van lichtgewicht auto-onderdelen eruit zou kunnen zien. Inmiddels leidt hij een project waarin behalve QING ook EDAG, Firestone, Hollander Techniek, TM Induction Heating, cards PLM Solutions en Siemens Industry Software samenwerken. De laatste twee bedrijven zijn al langer betrokken bij digital-twin experimenten voor de aerospace en brengen de daarin geleerde lessen in, naast de nodige hardware en software.
Voorspelbaarheid en garanties
Ook materiaalontwikkelaar DSM neemt deel, vertelt Tim Vorage, global market development manager bij het globaal opererende bedrijf en tevens lid van de SPC-stuurgroep. Het team van het DSM-composietenteam levert vooral kennis en materialen, zoals ForTii® PA4T gebaseerde composieten. ‘Auto’s zijn de afgelopen decennia elk jaar gemiddeld tien kilo zwaarder geworden, onder meer door allerlei veiligheidsequipment aan boord en door hybride aandrijvingen en batterijpakketten. Met extra CO2-uitstoot als gevolg. Dus is het zaak onderdelen nu ook van lichtere composieten te kunnen maken. Dat vergt momenteel nog veel handwerk.’ Voor de massaproductie die de automotive vereist, is volledige automatisering nodig, op een wijze als waar het SPC aan werkt. DSM beschikt over de kennis van composieten materialen en kan die ook voor testwerk, en later voor massaproductie, toeleveren. De materialen zijn tevens recyclebaar en passen geheel in het concept van de circulaire economie. ‘Voorts kennen wij de automotive en de vereisten van de oem’ers en hun toeleveranciers heel goed. Die willen bijvoorbeeld voorspelbaarheid van en garanties over de levensduur van materialen, iets waar je al in het ontwerp rekening mee moet houden’, verklaart Vorage. ‘Ook willen we op deze manier jonge engineers al tijdens hun studie in aanraking laten komen met deze nieuwe productietechnologie en geavanceerde materialen, om designs te realiseren die nu nog niet mogelijk zijn.’
Multidisciplinaire teams
Naast de HAN zijn ook Saxion, Fontys en de Hogeschool Rotterdam betrokken bij het project. Op dit moment sleutelen zo’n vijftien studenten, van verschillende studierichtingen, in multidisciplinaire teams aan diverse deelprojecten voor dat geïntegreerde, digitale productiesysteem. ‘Integratie is belangrijk en voorwaarde voor succes’, duidt Verschut. ‘Want zomaar een snelle robot in een bestaande lijn schuiven, verlegt hooguit de bottleneck naar elders op die lijn.’
