Van de 100.000 onderdelen die Festo Fast Factory verleden jaar produceerde, zijn er zo’n 40.000 3D geprint. Daaronder veel eindonderdelen. Additive manufacturing wordt voor het aandrijf- en automatiseringsconcern een alsmaar belangrijkere productietechnologie, die voor een aantal toepassingen nu al een betere oplossing is dan conventionele technieken.
Wereldwijd staan er een kleine 40 3D printers bij Festo. SLS, Multijet Fusion, FDM en andere, waaronder Laser Powderbed Fusion voor metaal. Voor andere technieken of specifieke materialen valt Festo terug op externe servicebedrijven. “Voor de toekomst zien we veel mogelijkheden voor het gebruik van additive manufacturing”, zegt Dieter Fetzer, hoofd Prototyping, waar additive manufacturing onder valt. De AM-groep binnen Festo Fast Factory fungeert als een interne 3D print serviceprovider.
Als we het proces kunnen industrialiseren, dan wordt de technologie kostenefficiënter
Kleine series levensvatbaar
De 40.000 onderdelen laten zien dat Festo het stadium van prototypes printen al lang voorbij is. Dat is nog steeds een belangrijke toepassing, aldus Mattias-Manuel Speckle, hoofd Additive Manufacturing Prototyping. Hierdoor versnelt de productontwikkeling, zeker nu Festo voor kunststoffen SLS-technologie inzet en samen met 3D metaalprinten snel onderdelen voor functionele testen gemaakt kunnen worden. Zelfs onderdelen die onder reële condities worden getest. Maar Festo is vooral bezig met de stap naar het printen van onderdelen voor eindtoepassingen. “3D printen maakt de productie van kleinere series levensvatbaar”, zegt Speckle. In zijn handen houdt hij een kabelklemsysteem, de eerste eindtoepassing bij Festo, 3D geprint in PA12. “We hebben hiervan enkele honderden onderdelen per jaar nodig. Vroeger was zoiets niet haalbaar; te weinig om een gereedschap te maken.” Nu worden de onderdelen 3D geprint. Inmiddels beschikt het concern over meerdere SLS-printers en staat in de fabriek in Scharnhausen ook een Multijet Fusion.
Maatwerkoplossingen voor klanten
Een gewone serie betekent bij Festo al gauw een miljoen componenten per jaar. Dat zijn aantallen waarvoor het loont om te investeren in gereedschappen, bijvoorbeeld spuitgiet- of extrusiematrijzen. 3D printen is alleen een levensvatbare manier van massaproductie als de onderdelen waarde toevoegen door intelligent additive design en het industrieel concept is geoptimaliseerd, beandrukt Steffen Trumpheller. Als je enkele honderden onderdelen per jaar moet maken, dan kan 3D printen goedkoper zijn. Hij toont een kunststof onderdeel waar aan het uiteinde een borstel is geïntegreerd. Het onderdeel wordt gebruikt in een speciale elektronicaomgeving. Per jaar zijn voor deze heel specifieke toepassing zo’n 100 onderdelen nodig. “Die printen we on demand. Andere onderdelen, zoals behuizingen, printen we seriematig en leggen we op voorraad.” Kleinere batches kunnen goedkoper en sneller 3D geprint worden dan met klassieke technieken vervaardigd. Dankzij additive manufacturing kan Festo gemakkelijker maatwerkoplossingen maken voor heel specifieke toepassingen. De flexibiliteit die 3D printen hiervoor biedt, wint aan belang, aldus Dieter Fetzer.
Argumenten voor AM
Hij somt nog enkele andere redenen om waarom Festo additive manufacturing als productietechniek inzet. Lichtere onderdelen produceren, materiaalbesparing, functie integratie of het afdekken van supply chain risico’s of verhelpen van leveringsproblemen. Het opstarten van een nieuw product, zodat het al beschikbaar is voordat de massaproductie op gang is gekomen. Zo zijn er legio argumenten die voor additive manufacturing pleiten. Mattias-Manuel Speckle toont nog een ander onderdeel: door het metalen onderdeel stroomt perslucht om een ronddraaitafel aan te sturen. Er lopen acht kanalen doorheen. Vroeger was het onderdeel, dat in 3 varianten bestaat, een extrusie-onderdeel. Tegenwoordig 3D print Festo op een nieuwe generatie selective laser melting machines. Meer dan 100 onderdelen passen in één batch. AM is een veel flexibelere oplossing dan extrudiedelen inkopen. “Dan zijn we verplicht een minimaal aantal meter extrusieprofiel af te nemen. Nu printen we de onderdelen die we nodig hebben.” Er zijn meerdere nabewerkingsstappen nodig, maar minder dan voor de extrusieprofielen. De ruwheid van de interne kanalen staat de werking van het onderdeel niet in de weg. Sterker nog: door de voor AM geredesignde onderdelen te 3D printen, kan er 20% meer perslucht doorgevoerd worden. De prestaties van het hele systeem verbeteren dus. Ook van dit onderdeel heeft Festo er elk jaar enkele honderden nodig. “De aantallen nemen elk jaar toe.”
Struikelblok: onvoldoende industrieel
Het AM-team van Festo wil best nog meer printen en verwacht dat dit komende jaren ook gaat gebeuren. De technology roadmap voorziet hierin. Het struikelblok is momenteel dat AM nog geen industrieel proces is, zegt Dieter Fetzer. “De workflow is nog voor een groot deel manueel, voor en na het printen. Als we het proces kunnen industrialiseren, dan wordt de technologie kostenefficiënter.” Hoe digitaal het AM-proces zelf ook is, de stappen ervoor en erna, pre- en post-processing, zijn nog onvoldoende geïndustrialiseerd. Fetzer: “Dat er zoveel mankracht tussen de stappen nodig is, is de belangrijkste belemmering.” Bovendien is het printproces zelf ook nog te veel afhankelijk van de individuele operator. Het is onvoldoende consistent, aldus Florèn van Olden. “Ik ken 3D printers waarvan de operator zegt: dit zijn mijn favoriete instellingen. Dat is geen industriële aanpak.” De Nederlander werkt als Market and Technology Development Manager en houdt zich onder andere bezig met de verkoop van Festo-componenten aan de 3D printerfabrikanten zelf.
Kwalificatie
Is duurzaamheid een reden om méér te gaan 3D printen in de nabije toekomst? Minder materiaalverbruik, dichter bij de eindklant produceren? Dieter Fetzer zegt dat dichter bij de eindklant produceren om supply chain problemen te vermijden additive manufacturing zeker gaat helpen. Voor serviceonderdelen is dat goed denkbaar; of voor onderdelen die minder gangbaar zijn. Of in de aanloop naar een nieuw product. Een punt is echter de kwalificatie. “We hebben voor alle producten kwalificatieprocessen. Als je de productietechniek verandert, moet je het product opnieuw kwalificeren.” Dat zijn extra kosten en extra tijd die het concern dan in een product moet investeren.
Uiteindelijk, zo merkt Mattias-Manuel Speckle op, komt het toch op de kostprijs neer, als één van de andere argumenten voor 3D printen niet de doorslag geeft. “De klant moet bereid zijn de prijs voor het onderdeel te betalen. Dan kom je toch terug op de aantallen.” Festo kijkt vanwege de hoge volumes naar andere, nieuwere 3D printtechnieken. De uitdaging blijft, zegt Florèn van Olden, voor elke toepassing de beste technologie te vinden. “We gooien de andere technieken niet weg; we gaan niet alles 3D printen. Maar het wordt wel meer en meer een productietechnologie.”
Dit artikel staat in de najaarseditie van Solutions Magazine. Klik hier om het hele magazine te lezen.
