Een vliegtuig 3D printen in een dag: onhaalbaar?

Een heel vliegtuig 3D printen in één dag? Ondenkbaar bij de huidige snelheid van de metaalprinters. Nou, professor Franz-Josef Villmer van de Hochschule OWL vindt dat je zo’n idee niet als onzinnig en onrealistisch moet afdoen. Als de huidige technologie een factor 25 sneller wordt, lukt het.

 

Als AM 25 keer sneller wordt, printen 100 machines elke dag een Airbus A320

Soms heb je meer aan ‘tegendenkers’ dan aan meedenkers. Professor Franz-Josef Villmer is zo iemand die best wel eens out of the box wil denken. Villmer is voorzitter van de adviesraad voor Inside3DPrinting, het congres dat komend jaar tijdens de Metav 2018 plaatsvindt.

 

Van 21 jaar naar 1 dag

Frans-Josef Villmer is verbonden aan de Hochschule Ostwestfalen-Lippe. Hij leidt hier het laboratorium voor Ontwikkeling & Constructie van de faculteit Produktion und Wirtschaft. Het voorbeeld dat hij aanhaalde, is overigens niet van hem zelf, gaf hij aan. De rekenexercitie komt oorspronkelijk van professor Vasily Ploshikhin, die de Airbus leerstoel Integrative Simulation und Engineering von Materialien und Prozessen (ISEMP) aan de universiteit van Bremen bekleedt. Hij is een van de sprekers op Inside3DPrinting tijdens de Metav. Een Airbus A320 wordt samengebouwd uit ongeveer 45,36 ton aluminium, 3,78 ton titanium en nog eens 5,67 ton staal. Een heleboel metaal voor de huidige poederbed metaalprinters die in het allerbeste geval zo’n 100 cm3 per uur materiaal kunnen opbouwen. Professor Villmer: “Met één machine ben je 21 jaar bezig om alle onderdelen te printen.” Alleen al de productie van de aluminium delen vergt 168.000 uur met de huidige lasersmelttechnologie.

 

AM bij Airbus (Foto’s: Airbus) 

 

Lichter designen, sneller produceren

Onhaalbaar dus. Kijk, dan heb je de dwarse tegendenkers nodig. Frans-Josef Villmer: “Gaat niet, kun je zeggen. Maar stel dat we doordat we lichter kunnen construeren omdat we gaan printen, een derde van het gewicht kunnen reduceren. Ik denk dat het zelfs meer kan zijn. Bij additive manufacturing betekent lichter ontwerpen niet méér materiaal weghalen maar minder materiaal opbouwen.” Met een gewichtsreductie van een derde verkort de productietijd al tot 14 jaar. Nog steeds onrealistisch dus om alle metaal onderdelen voor vliegtuigen te gaan 3D printen. “Als we 100 machines inzetten, komen we op een doorlooptijd van 1,7 maanden voor een heel vliegtuig. Als we de technologie dan nog eens een factor 25 sneller maken, kunnen we elke dag alle metalen onderdelen voor één vliegtuig 3D printen”, zo maakte Villmer de rekensom af. En als je bedenkt dat er in Duitsland initiatieven lopen om metaalprinten een factor 10 sneller te maken, wordt het idee nog realistischer.

 

Postprocessing en opleiden

Toegegeven, pre- en postprocessing telt hij gemakshalve niet mee. “Het gaat echter om de gedachte exercitie.” Als geen ander realiseert hij zich dat er nog veel nodig is om additive manufacturing naar een productieniveau te tillen waarop dit soort ideeën realiseerbaar worden. “We moeten aan de technologie nog veel verbeteren en vooral aan pre- en postprocessing. Overdreven gezegd zijn de huidige machines nog steeds prototyping machines.” De Star Trek replicator blijft sccience fiction, zegt Villmer. “Maar additive manufacturing zal ons echt bezig gaan houden.” Overigens ziet hij als grootste uitdaging het opleiden van vakmensen, waarbij hij opmerkte “dat we moeten voorkomen dat AM machines alleen door ingenieurs bediend kunnen worden. Ook het MBO moet meegenomen worden.”

De Inside3DPrinting conferentie in Düsseldorf vindt op 21 en 22 februari plaats in Düsseldorf. Een van de sprekers is Rein van der Mast. Het programma vind je hier. En met de code 3DPRINTMAGAZINEI3D krijg je 15% korting op de deelnameprijs.