3D metaalprinten heeft de potentie in zich om een groene productietechnologie te worden, die materiaal en energie bespaart. Dat is met name aantrekkelijk als het om kostbare materialen gaat, zoals titaan. Additive manufacturing als gereedschaploze productiestrategie spaart tijd en verbetert de kostenstructuur.

 

Concept Laser, Airbus en Laser Zentrum Nord: productierevolutie takes off!

Dat zeggen de drie teamleden van het project waarmee Frank Herzog (oprichter en CEO van Concept Laser) dit jaar genomineerd was voor de Duitse Toekomstprijs, die als erkenning geldt voor mensen uit de industrie en wetenschap. Met hun 3D geprinte titanium vliegtuigbracket zijn Frank Herzog en zijn teamleden Peter Sander (hoofd emerging technologies bij Airbus) en professor Claus Emmelmann (als hoogleraar leidt hij het Laser Zentrum Nord ) in de ‘group of best’ terecht gekomen. Dat ze de Duitse Toekomstprijs niet hebben gewonnen, vindt Frank Herzog jammer, maar dat de jury hen in de groep van de besten plaatst, vindt hij al een hele eer.

 

Waarom 3D printen

Het drietal beschouwt de ontwikkeling en het 3D printen van een lichtgewicht bracket voor een passagiersvliegtuig als de start van een productierevolutie in de luchtvaartindustrie. 3D Printing in Civil Aircraft Manufacturing – a Production Revolution is Taking Off. Dat is de titel die ze het project hebben meegegeven. Het draait allemaal om de bracket voor een Airbus A350 XWB, de wide body variant van dit vliegtuig. De bracket is speciaal voor 3D printen geredesigned. De bionische structuur wordt beschouwd als een vitale bijdrage aan de lichtgewicht constructie van vliegtuigen. Peter Sander van Airbus verwacht dat in de toekomst vliegtuigen veel meer een bionische ‘look’ krijgen. Designs zullen geïnspireerd worden op wat je ook in de natuur ziet: maximale sterkte, minimaal materiaalgebruik. Additive manufacturing biedt de mogelijkheid om producten heel anders te gaan designen en engineeren, bijvoorbeeld een biononische structuur na topologie optimalisatie. De bracket die in het project is ontwikkeld, is 30% lichter dan de tot nog toe uit vol materiaal gefreesde exemplaren. Een andere kans die ze zien is door integratie van functies assemblagekosten te reduceren. De drie experts denken verder dat je met dit concept enkel stuks productie en productie on demand dichterbij brengt.

 

German Future Prize

De Duitse presidentJoachim Gauck (2e rechts) samen met het “bracket” team (van links naar rechts) Peter Sander (Airbus Operations GmbH, Hamburg), Claus Emmelmann (LZN Laser Zentrum Nord GmbH, Hamburg) en Frank Herzog (Concept Laser) (Foto: Bildschoen Deutscher Zukunftspreis)

 

QMeltpool 3D verbetert kwaliteit

Peter Sander ziet volop kansen voor 3D metaalprinten, zeker als Concept Laser in de loop van komend jaar de QMeltpool module, die het smeltproces continu bewaakt, uitbreidt naar QMeltpool 3D. Dan legt de machine automatisch een 3D beeld van het smeltproces vast, waardoor fouten in het onderdeel nog beter herkend zullen worden. Doordat het monitoren in het proces gebeurt, is er na afloop minder controlewerk nodig. Ook verstoringen van het proces door afwijkingen in een van de vele parameters of door vervuiling worden hiermee geëlimineerd, verwacht professor Emmelmann. Hij ziet 3D metaalprinten daardoor snel doorontwikkelen tot een groene productietechnologie die een reëel alternatief is voor het CNC frezen van onderdelen voor de luchtvaartindustrie. Dat proces leidt nu tot een afvalberg van tot wel 95% van het uitgangsmateriaal. 3D metaalprinten kan dit terug dringen tot 5% afval. “In de luchtvaartindustrie werken we met buy to fly ratio’s. Een ratio van 90% is fantastisch”, aldus Emmelmann.

 

Energie- en materiaalbesparing

Dit heeft namelijk niet alleen een positief effect op de hoeveelheid materiaal die verspild wordt, maar ook op de totale hoeveelheid energie die voor het proces nodig is. Frank Herzog: “Laser cusing (zoals Concept Laser zijn proces noemt), is een groene technologie en verbetert de vaak bediscussieerde milieu impact van productie.”