De kostprijs van ge-3D-printe componenten is belangrijk, maar de kostprijs zelf is zelden een reden om met additive manufacturing te beginnen. Daar zijn andere redenen voor, bijvoorbeeld gewichtsbesparing; of functie-integratie; of omdat de onderdelen niet anders te maken zijn. Met die stelling gaf Hessel Maalderink, AM competence co-lead bij ASML, bij de start van het het Techcafé Additive Manufacturing van Mikrocentrum en DSPE, meteen een duidelijk statement af.
Begint het beeld over additive manufacturing in de hightech industrie te kantelen? De derde editie van Techcafé, een initiatief van Mikrocentrum en DSPE (Dutch Society for Presicion Engineering) bracht afgelopen week zo’n 110 deelnemers naar Veldhoven. Een record aantal, aldus Maarten Roos, manager High Tech Platform bij het Mikrocentrum.
200 onderdelen in ASML machine 3D geprint; onderdelen die vaak niet anders te maken zijn
Belofte wordt ingelost
Deze deelnemers zagen in de rondetafeldiscussie hoe de pleitbezorgers van Additive Manufacturing het uitblijven van de doorbraak probeerden te duiden. “De belofte gaat uitkomen, de industrie gaat AM omarmen, al dan niet met een paar jaar vertraging”, zegt Jaap Bulsink, CTO van K3D. Of: 25% groei jaar na jaar is toch fors en dat groeitempo gaat nog jaren aanhouden, zoals Kris Binon, directeur Flam3D, het uitlegt. “Elke toepassing heeft zijn eigen kantelpunt.” Met 200 onderdelen in de huidige ASML-machine die 3D geprint worden, lijkt het kantelpunt voor de Veldhovense machinebouwer nog ver weg. 200 van de vele duizenden onderdelen is weinig. Maar het zijn wel onderdelen die je niet anders kunt maken dan met AM, maakt Hessel Maalderink duidelijk. Dat is het punt dat hij wil maken. Er zijn drivers voor additive manufacturing nodig. Bovendien: hij wil geen onderdelen tellen omdat één AM-component vaak meerdere onderdelen vervangt. Functie-integratie.
Wat wil je ermee?
Stefan Rink, CEO van AM-Flow, dat de routing en controle na het printen automatiseert om zo de kosten te reduceren en 3D printen te verankeren in een digitaal proces, wijst naar de ervaring van HP. Enkele jaren geleden wees intern onderzoek bij de fabrikant van de MJF-systemen uit dat er amper onderdelen voor de eigen machines worden geprint. “Nu, drie jaar later, zitten er 110 geprinte onderdelen in de HP 3D printer. Met de eigen machine gemaakt.” Waardoor? Engineers zijn heel gericht gaan kijken waar AM zin heeft. Het voorbeeld illustreert dat, als je er naar op zoek gaat, goede toepassingen te vinden zijn. Dit zijn geen kopieën van bestaande stukken, vult Jaap Bulsink aan. “Daarmee is de klant niet geholpen. Wij vragen altijd: wat wil je ermee. Dan gaat het balletje rollen.”
AM biedt de kans te produceren wat nodig is. Duurzaam dus
Maak het onderdeel complex
Je kunt bijvoorbeeld onderdelen combineren in één print, dus minder kans op fouten, lagere faalkosten, minder assemblage, zo somt Hessel Maalderink enkele voorbeelden op. “Maak het onderdeel complex. Want complexiteit is geen probleem voor 3D printen. Daarin zit de winst van AM”, zegt Kris Binon. En dat heeft ook invloed op de kosten onder de streep. Stefan Rink: “Kijk naar de total cost of ownership.” Hij weet echter dat inkopers vaak naar de kostprijs per product kijken. “Maar dan nemen ze niet de kosten mee van magazijnen vol met reserve onderdelen.” AM biedt de kans om te produceren wat nodig is, waar het nodig is. Duurzamer dus. En ieder geval voorkom je dat er straks meer magazijnen in en rond Eindhoven staan dan woningen.
Topologie optimalisatie
Maarten Roos snijdt een meer technisch onderwerp aan: topologie optimalisatie. Het optimaliseren van een design voor gewicht en functie heeft juist door 3D printen aan belang gewonnen. Jaap Bulsink relativeert. “Het is een mooie tool voor onderdelen die de ruimte ingaan en waarbij elke gram er één teveel is. Maar topologie optimalisatie is niet de heilige graal. Voor negen van de tien producten is het al top als 80 procent goed is. Voor de laatste 20 procent moet je er veel effort in stoppen.” Toch is het voor ASML soms wel belangrijk om deze strategie te kiezen. Zeker bij dynamisch zwaar belaste onderdelen. “Je kunt het ontwerp voor meerdere doelen optimaliseren”, zegt Maalderink. Bij ASML bijvoorbeeld voor trillingen.
Communicatie met toeleveranciers nog belangrijker dan bij conventionele productietechnieken
Tot 76% kosten in post-processing
Additive manufacturing is geen oplossing voor alle productieproblemen. 3D printen is een onderdeel is van een hele workflow. Kris Binon maakt dit duidelijk door cijfers over de opbouw van de kosten van een AM-werkstuk erbij te halen. Tot wel 76% van de kosten wordt bepaald door wat er na het 3D printen komt, post-processing (afhankelijk van de toepassing en de techniek varieert dit van 7 tot 76%). “Te lang hebben we de printer gezien als de oplossing, maar het is een schakel in de productieketen.” Stefan Rink wijst op iets eenvoudigs als het controleren van de maatnauwkeurigheid. “Vroeger gebruikte je een schuifmaat, met de complexe organische vormen gaat dat niet meer.” Laat staan als je duizend onderdelen in een batch print. Dan is automatisering, waar AM Flow aan werkt, noodzakelijk. Een 3D printer alleen volstaat dus niet.
Communiceer in een vroeg stadium
Daar is het AM competence team van ASML zich terdege bewust van. Design voor additive manufacturing is bijvoorbeeld eveneens van grote invloed op het eindresultaat. “We zijn heel sterk bezig met ontwerpen”, zegt Hessel Maalderink. Dit betekent niet alleen design engineers opleiden, maar ook veel communiceren met toeleveranciers. “Communicatie in dit proces moet in een eerder stadium gebeuren dan bij conventionele productietechnieken”, zegt de ASML’ er.” De positie op de bouwplaat is bijvoorbeeld van belang, waar je support structuren aanbrengt, nabewerken.
ASML ontwikkelt standaarden voor AM
ASML ontwikkelt momenteel normeringen voor de additief vervaardigde onderdelen. Interne standaarden, aldus Maalderink. De poeders, die bijvoorbeeld de metaalprinters gebruiken, zijn op zichzelf geen bezwaar voor de onderdelen die in de chipmachine komen. Maar de machinebouwer wil er zeker van zijn dat zo’n poederdeeltje niet los komt. Daarvoor zijn de normen nodig. Of om vast te leggen hoe je lekdichtheid van onderdelen borgt. Of uitgassen van bepaalde componenten in een hoogvacuüm onderdeel voorkomt.
Over vijf jaar? Hopelijk is de kostprijs per product dan tien keer zo laag
Een van de tools
Na een uur discussiëren over additive manufacturing voor de hightech industrie – die meer behelst dan ASML – pakt Maarten Roos eigenlijk nog eens de beginvraag erbij. Maar dan anders gesteld. Waar staat AM over vijf jaar? Stefan Rink hoopt dat de kostprijs per product dan een factor tien lager ligt dan nu. Jaap Bulsink wil autonoom kunnen produceren, reproduceerbaar 3D printen waar ook ter wereld. En Kris Binon ziet tegen 2027 5 keer 25% groei. Hij verwacht dan serieproductie van onderdelen met minder added value. Want het hoeft niet altijd super high tech te zijn wat uit een 3D printer komt. Hessel Maalderink vat de hele discussie over de betekenis van additive manufacturing eigenlijk in een paar woorden samen. “Het blijft een van de tools.” Een tool die steeds beter wordt. En die helpt producten steeds beter te maken.
Mikrocentrum organiseert op 29 en 30 maart 2023 de eerste editie van AM for Production. Bezoekers kunnen dan op de beursvloer de hele workflow zien, in presentaties de nieuwste kennis opdoen en AM in de praktijk ervaren tijdens een van de excursies.
6 Comments