Een complete elektrische motor 3D printen. Kan dat? Cassidy Silbernagel, tweevoudig winnaar van de Design for AM Challenge denkt van wel. Additive manufacturing kan de ontwerpbeperkingen uit het oogpunt van maakbaarheid wegnemen. “Als we de gereedschappen en de kennis hebben hoe de motoren te printen, kunnen we compleet nieuwe types elektromotoren uitvinden.”

 

Cassidy Silbernagel, tweevoudig winnaar Design for AM Challenge

Tot eind januari 2018 kun je nog inzenden voor de Design for AM Challenge 2018, een initiatief van Additive Industries. De nieuwe winnaars worden tijdens de Additive World Conference in maart bekend gemaakt. Cassidy Silbernagel, doctoraalstudent aan de universiteit van Nottingham, wijdt zijn doctoraalscriptie aan de 3D geprinte elektromotor. Cassidy won de designcompetitie twee keer. Ook dit jaar doet hij weer mee. Studenten zijn dus gewaarschuwd. Maar hij deelt wel aan het eind van het gesprek een aantal tips.

 

Redesign voor AM blaast verouderde designs nieuw leven in

Je hebt twee keer gewonnen. Afgelopen jaar met een redesign van een carburator. Leg eens uit hoe je in je designs de voordelen van additive manufacturing benut?
Cassidy: “Additive Manufacturing biedt me de kans om dingen te doen die met traditionele maaktechnieken onmogelijk zijn. Bij de carburator kon ik zowel enkele onderdelen weg laten alsook enkele combineren, zoals pakkingen en bevestigingen. Ook kon ik meerdere bewegende delen integreren in de carburateur, waardoor montage wegviel. Het resultaat is hogere prestaties, een lichter, compacter en robuuster product met minder montage.”
Had je een reden om juist dit onderdeel te kiezen?
Cassidy: “Ik wilde laten zien dat ook enigszins verouderde designs nieuwe leven ingeblazen kunnen krijgen met additive manufacturing. Je kunt componenten maken waarin bewegende delen zijn geïntegreerd.”

 

AM bij uitstek geschikt voor low volume high complex parts

Wat is volgens jou het belangrijkste argument om voor additive manufacturing te kiezen als je maximaal de mogelijkheden ervan wilt benutten?
Cassidy: “Die redenen kunnen van geval tot geval verschillen. Additive manufacturing is in wezen de perfecte technologie voor low volume, high complex parts voor veeleisende toepassingen. Maar elk jaar komen er nieuwe AM machines op de markt die direct concurreren met traditionele maaktechnieken. Deze nieuwe machines verlagen de kosten per onderdeel waardoor grotere productievolumes mogelijk worden.”

am challengeHet ontwerp waarmee Cassidy Silbernagel afgelopen jaar de design challenge gewonnen heeft. 

Momenteel doe je onderzoek naar de toepassing van AM in de productie van elektromotoren en generatoren. Ben je van plan een complete elektromotor te 3D printen?
Cassidy: “Mijn onderzoek is erop gericht AM met elektromotoren te integreren. De mechanische eigenschappen van AM-materialen zijn beschikbaar, maar niet de elektrische. Ik karakteriseer de AM-metalen die gebruikt worden in elektrische toepassingen zoals aluminium en koper. Mijn uiteindelijke doel is om een volledige elektromotor te kunnen printen, maar hiervoor is nog veel werk aan de winkel. Ik wil laten zien dat AM compactere en krachtigere elektromotoren kan creëren en tegelijkertijd robuuster en betrouwbaarder kan maken.”

Je hebt de Additive World Design for AM Challenge twee keer gewonnen. Heeft het je professionele loopbaan geholpen?
Cassidy: “Winnen heeft mijn passie voor design versterkt. Daarnaast heeft het me geprikkeld om anderen te helpen hoe ze hetzelfde kunnen doen. Via programma’s in het VK deel ik mijn kennis en passie met studenten van andere scholen en vergroot ik het bewustzijn van de kansen die additive manufacturing biedt. Ik heb ondertussen ook een Masterclass in Nederland gegeven en online resultaten gedeeld. Hoewel er een enorm potentieel is voor het herontwerpen van onderdelen voor AM, is er nog een grote kennislacune. Die moeten we opvullen.”

 

Cassidy Silbernagel bij de prijsuitreiking eerder dit jaar. 

 

Tips voor de deelnemers aan de challenge 2018

Tot slot: kun je als AM expert studenten en andere design engineers die mee willen doen aan de challenge een paar tips geven?
Cassidy: “Het begint allemaal bij het vinden van de juiste applicatie voor redesign. Kun je onderdelen combineren? Kun je het lichter maken door topologie optimalisatie, rasterstructuren of dunne wanden? AM gaat over het maximaliseren van de functionaliteit en tegelijkertijd bijna volledige vormvrijheid gebruiken. Focus dus op waarom je een feature op een bepaalde manier ontwerpt. En als die feature geeft functie heeft, kun je het waarschijnlijk ook weglaten. Een succesvol AM ontwerp houdt ook rekeningen met de beperkingen van AM, zoals de noodzaak van support en de mogelijkheid om niet gebruikt poeder te verwijderen. Deze beperkingen kun je wegnemen door je ontwerp aan te passen. Vermijdt bijvoorbeeld overhangende delen, integreer 45 graden hoeken, denk aan post processing. Wanneer je dit allemaal hebt gedaan, kun je het design mooi en esthetisch aantrekkelijk maken.”

Hier vind je alle informatie over de Design for AM Challenge 2018

En hier vind je het LinkedIn profiel van Cassidy Silbernagel

Het volledige interview verschijnt in de eerste printeditie van 3D Print magazine in 2018.