Erik Tempelman, hoofddocent aan de TU Delft, vindt het “ongelooflijk knap” wat mensen allemaal kunnen maken. Maar we gaan daar slordig mee om. Pak het aluminium bierblikje, meer geperfectioneerd dan de Space Shuttle. Statiegeld of niet, we gooien het achteloos weg als het leeg is. “We moeten meer respect krijgen voor de resultaten van de maakindustrie.” Niet alleen omwille van de magie die produceren is, ook om aan Europese klimaateisen te voldoen en onze manier van leven duurzaam te kunnen waarborgen.
In 2014 schreef Erik Tempelman het boek Manufacturing and Design, inmiddels een Engelstalig standaardwerk in veel werktuigbouwkundige opleidingen. Tijdens de Manufacturing Technology Conference (MTC) presenteert hij het nieuwe Basisboek Productietechniek. Nederlandstalig dit keer. Is de productietechniek zo veranderd dat het na nog geen tien jaar tijd is voor een nieuw boek?
Erik Tempelman: “De directe aanleiding voor het boek was een verzoek uit het hbo. Daar gebruikt men Manufacturing and Design. Maar het Engels is voor hbo-studenten een forse barrière. De gemiddelde havist leest niet veel, laat staan Engels! Er is dus behoefte aan een Nederlandstalig boek. Los daarvan is er inderdaad opmerkelijk veel nieuws te melden.”
De nadruk komt meer te liggen op integrale kostprijs, waarin we ook de ecologische en sociale kosten meerekenen
Brede belangstelling voor productie
Er spelen echter nog andere redenen mee. Europa wil meer zelf gaan produceren om minder afhankelijk te worden. Door deze re-shoring wordt de productietechniek extra belangrijk, aldus Erik Tempelman. En de EU wil méér grondstoffen winnen uit afgedankte apparaten. “Dat zet remanufacturing nadrukkelijk op de kaart”, zegt hij. Vandaar ook dat dit thema in het nieuwe boek een eigen hoofdstuk heeft gekregen. Net als Industrie 4.0. “Dat laatste gaat echt wat betekenen voor de maakindustrie, ook als ‘enabler’ voor de circulaire economie”, zegt Erik Tempelman.
Het nieuwe boek mikt ook op een bredere doelgroep. Naast studenten industrieel ontwerpen en werktuigbouwkunde kan het Basisboek ook bij technische bedrijfskunde, autotechniek, luchtvaarttechniek enzovoorts worden ingezet. Bovendien hebben professionals in al die vakgebieden er ook veel aan, zo hebben diverse proeflezers laten weten. En zeg nou zelf, het is toch ook gewoon een prachtig vakgebied?
Van integrale kostprijs…
Nog een verschil met het eerdere boek is de sterkere nadruk op de integrale kostprijs. Dit thema komt zelfs gelijk in het eerste hoofdstuk aan de orde. Waarom 3D printen we eigenlijk niet alles, zo houdt Erik Tempelman de lezer daar direct een spiegel voor. Tegenwoordig is er voor zowat elk materiaal wel een printer… En toch… wordt het overgrote merendeel van alle producten nog steeds niet geprint. Technieken zoals spuitgieten, omvormen, verspanen en verbinden vormen nog altijd de échte motor van de industriële productie, zo schrijft hij. Om het daarna met een simpele kostenberekening te staven. Materiaalkosten, afschrijvingen van gereedschappen, kosten van mens en machine, je moet het allemaal netjes meenemen.
Erik Tempelman: “Het hele ontwerpproces bestaat uit afwegingen maken. Het product is een compromis van alle belangen. Datzelfde geldt voor produceerbaarheid en Design For Manufacture and Assembly (DFMA). De vormvrijheid van 3D printers is prachtig, maar relatief kostbaar, en lang niet altijd nodig.” Precies daarom pleit hij voor een meer holistische benadering.
… naar de uiteindelijke verkoopprijs
De kostprijs wordt relevanter nu we meer gaan produceren in Europa. Outsourcen naar lage lonen landen wordt om allerlei redenen minder aantrekkelijk. “Dus moeten we beter kijken naar de maakbaarheid”, aldus Tempelman. Dit zal een verandering zijn voor de constructeurs. Die zullen al aan het begin van het proces naar de kosten moeten gaan kijken. En dat begint bij de integrale kostprijs, maar daar komen dan nog flink wat posten bij! Denk aan de kosten van ontwikkeling, werkvoorbereiding, marketing en verkoop, transport, winstmarges van alle betrokken partijen in de keten, enzovoorts, tot aan de BTW toe. Vroeger dachten we, ach, die FKP(fabricagekostprijs) gaat “drie tot vijf keer over de kop”. Maar dat is vandaag de dag veel te simpel, stelt Tempelman. Het slothoofdstuk van het nieuwe boek helpt de lezer op weg om het Design for Manufacturing & Assembly ook in het juiste bedrijfskader te plaatsen.
Simulatie software vertelt je niet of je de goede vraag stelt
Kennis van materialen
Het eerdere boek Manufacturing and Design gaf ook aandacht aan de materiaalkunde. Het nieuwe Basisboek houdt hieraan vast, maar nog weer nadrukkelijker in relatie tot de productvorm. “De wereld bestaat niet uit trekstaafjes. De sterkte van een materiaal bijvoorbeeld wordt in belangrijke mate beïnvloed door hoe het bij de productie zijn vorm krijgt. Een materiaalkundige die hier niet naar kijkt, mist een flink stuk van het feestje.” Enig inzicht daarin is uiterst waardevol. In het boek beschrijft Tempelman bijvoorbeeld het thixomoulding. “Als je begrijpt dat het thixotrope gedrag alleen in een klein temperatuurbereik optreedt, en als je snapt dat metaal snel koelt, dan zie je ook waarom de injectiedrukken bij dit proces zo hoog moeten zijn. Vandaar die dure matrijzen!” En dat brengt hem op een van de boodschappen die hij met het boek wil overbrengen: integraal zaken bekijken is absoluut noodzakelijk. Niet alleen voor de kostprijs, ook voor de uiteindelijke eigenschappen.
Simulatie software lost het toch op?
Het Basisboek Productietechniek verschijnt in een tijd waarin constructeurs met de meest geavanceerde simulatietools kunnen werken. Met één muisklik vergelijk je de resultaten van verschillende productieprocessen, compleet met inzicht in kosten en milieu-impact. Waarom moet je dan nog een boek lezen?
Erik Tempelman: “Simulatie software is zover gevorderd dat je de kennis over productieprocessen op een globaler niveau kunt houden. De software neemt ontwerpregels over voor bijvoorbeeld de maximale hoogte van ribben bij spuitgieten. Bij een kantbank berekent de software de terugvering van het materiaal. Hierdoor kan de constructeur op een hoger abstractieniveau zijn werk doen. Ik zie de software als een geduldige collega die zonder morren dingen doorrekent en zo de goede richting aanduidt. Software kan beslist veel doen als je volledig kunt aangeven wat de specs zijn. Maar dat is de grote Als. De software vertelt je niet of je de goede vraag stelt. Eigenlijk net zo als bij eindige elementen analyse van sterkte en stijfheid: die brengt de spanningen en vervormingen in beeld, maar doet geen uitspraak over de bedrijfszekerheid. Die interpretatie moet je zelf maken. Dat geldt ook voor simulaties van de maakbaarheid.”
Geheim van de smid
Wie denkt dat het grote Als straks wordt opgelost middels Kunstmatige Intelligentie (AI), ziet volgens Erik Tempelman iets wezenlijks over het hoofd. Hij bestempelt dit als het geheim van de smid. “Veel technische productie-inzichten zijn geheim; daar zit immers een flink deel van het concurrentievoordeel van het maakbedrijf. Deze inzichten komen dus niet terecht in de databases waar de AI mee traint.” Vanwege dit geheim zal AI op het vlak van constructieleer en DFMA nog lange tijd onvolledige resultaten opleveren.
De universitair hoofddocent van de TU Delft ziet daarnaast nog een andere belemmering. “Er is weinig oog voor de kosten van deze simulaties. Software heeft een prijs. Daar hoor je die grote softwarehuizen te weinig over.”
Remanufacturing
Redenen te over waarom kennis van de vele productietechnieken misschien wel relevanter is dan ooit geweest in de voorbije decennia. Het Basisboek Productietechniek volgt voor een belangrijk deel de opbouw van Manufacturing and Design, maar dan in het Nederlands, voorzien van veel illustraties en geschreven in een taal die ook anderen dan constructeurs kunnen begrijpen. De kop en staart van het boek verschillen duidelijk van het eerdere werk. Naast meer informatie over de betekenis van Industrie 4.0 voegt Erik Tempelman er ook een hoofdstuk aan toe over remanufacturing en de circulaire economie. “Om de klimaatdoelstellingen die Europa zichzelf oplegt te halen, moet remanufacturing de regel worden en manufacturing de uitzondering.”
Machinebouwers zullen zich gaan instellen op retourstromen; de nieuwe grondstofstromen
Van product naar functionaliteit
Als constructeur vindt hij wel dat je hier realistisch naar moet kijken. Het chassis van een auto bijvoorbeeld zit na 250.000 kilometer vol met haarscheurtjes. Hergebruiken heeft dan geen zin. “We moeten geen verwachtingen wekken die we niet kunnen waarmaken. ASML zal niet meteen de waferstepper gaan re-manufacturen. Voor sommige producten kun je geen compromis maken.” Zo mag re-manufacturing evenmin een sta in de weg worden voor innovatie. Maar waarom zit in er elke auto een andere startmotor met een eigen artikelnummer? Meer standaardisatie van dit soort onderdelen kan geen kwaad. Daarmee haal je ook gemakkelijker economies of scale voor re-manufacturing. De noodzaak van re-manufacturing is het beste argument voor de verschuiving van het leveren van producten naar het leveren van functionaliteit: kortom, product as a service. Machinebouwers zullen zich gaan instellen op retourstromen; de nieuwe grondstofstromen. Hierin zal software een belangrijke rol spelen. Sterker nog, als we echt een circulaire economie willen realiseren, wordt product lifecycle management (PLM) software onmisbaar. Maar het vergt ook een andere manier van leven, meent Tempelman. Hij spreekt nadrukkelijk over refuse. “Altijd het nieuwste willen, dat is niet te doen. We moeten langer doen met spullen, meer minimaliseren in plaats van consumeren.” Dat vraagt een fundamenteel andere kijk op producten en op de maakindustrie. Daaraan hoopt hij met zijn boek bij te dragen. Erik Tempelman geeft het voorbeeld van een aluminium bierblikje, dat we als het leeg is achteloos bij het afval gooien. Hij noemt het bierblikje een iconisch product. “Het blikje is meer geperfectioneerd dan de Space Shuttle en we gooien het zomaar weg.” Er moet meer respect komen voor de resultaten van de maakindustrie. “De magie van de productie is zo gewoon geworden dat mensen vergeten dat het magie is.”
Het Basisboek Productietechniek is geschreven door Erik Tempelman, samen met Abboy Verkuilen en Koos Eissen en wordt uitgegeven door Boom uitgevers Amsterdam. Het boek verschijnt eind juni.
