Formnext wordt dit jaar ongetwijfeld weer groter, mooier, drukker. En vol nieuwe 3D printers die sneller zijn, wat positief uitpakt voor de kostprijs 3D printen van onderdelen. Maar hoe beoordeel je dat eigenlijk? En is veel sneller printen wel hetgeen waar je op moet letten? Bepaalt dat de uiteindelijke productiviteit?

 

Hoe vergelijk je de productiviteit van verschillende 3D printers?

“10 is de magic number”, zegt Christian-Friedrich Lindemann, wetenschappelijk medewerker bij het Direct Manufacturing Research Center (DMRC) van de universiteit Paderborn. Hij gaf eerder dit jaar op Inside 3D Printing een interessante presentatie over de productiviteit van 3D printers. Printerfabrikanten gebruiken maar al te graag het getal 10 om aan te geven hoeveel beter hun machines zijn. “Maar een referentie ontbreekt daarbij.” Want er is geen gestandaardiseerde definitie van een begrip als buildrate; en deze zijn niet vergelijkbaar tussen de verschillende processen. Hij plaatste ook een kritische kanttekening: waarom wordt 3D printen niet vaker wordt toegepast als de voordelen zo groot zijn als telkens wordt geroepen (en geschreven)?

 

Voordelen van 3D printen die helemaal niks met kostprijs en productiviteit te maken hebben: het integreren van een dotmatrix code in het 3D geprinte onderdeel om vervalsingen tegen te gaan. Dit is onderdeel van het satellietdeel van het DMRC.

 

Invloed postprocessing op kostprijs

Hoge productiekosten van het printen zelf? “Waar het uiteindelijk om gaat zijn de total cost of ownership”, zo zei Lindemann het. De AM-procesketen kent veel posten die de kostprijs 3D printen beïnvloeden: van buildjob voorbereiding, opwarmen van de machine, inerte gassen, machine uurprijs tot afkoelen, buildjob wisselen en postprocessing. Vooral dit laatste gooit roet in het eten. Ervaringen die het DMRC heeft opgedaan, wijzen erop dat tot wel 50% van de totale productiekosten van een AM-werkstuk bepaald kunnen worden door postprocessing. Dat is een onderwerp waar ook anderen op wijzen. Het voorkomen hiervan begint al bij de productontwikkelaar de zodanig moet designen dat postprocessing tot een minimum beperkt blijft. Als de helft van de productiekosten aan postprocessing toegeschreven kunnen worden, betekent dat dit ook dat de machinekosten slechts een beperkt deel van de totale kosten uitmaken, is de conclusie die Lindemann trekt. Dus wat brengt dan 10 keer sneller printen?

Postprocessing van AM delen is eerder nog Industrie 1.0 dan 4.0

 

Satelliet onderdeel

Christian-Friedrich Lindemann heeft een voorbeeld aan de hand waarvan hij zijn stelling kan onderbouwen. Een satellietonderdeel dat het DMRC ontwikkeld en 3D geprint heeft, mocht wat kosten omdat elke kilo gewichtsbesparing bij een satelliet 20.000 euro besparing oplevert bij de lancering. Als je erin slaagt 60% gewicht te besparen, heb je de businesscase snel rond, zou je denken. “Onze problemen ontstonden toen we moesten nabewerken. Je moet postprocessing dus vanaf het begin meenemen in de discussie, want op dit punt is automatisering eerder nog Industrie 1.0 dan 4.0.”

 

Hoe vergelijk je twee 3D metaalprinters, laat staan hoe vergelijk je de productiviteit van laser poederbed technologie met binder jetting?

 

Waar op letten?

Waar moet je dan op letten als je de AM-machines en de verschillende technologieën met elkaar wilt vergelijken? De opbouw volumes zijn belangrijk, maar vertellen slechts een deel van het verhaal, merkt de wetenschappelijk onderzoeker op. Net zoals het energielabel van een wasmachine niet zoveel zegt. Daarom hebben ze in Paderborn een model ontwikkeld waar ze naast de buildrate ook gegevens zoals de benodigde tijd voor additionele processen in meenemen. Dat is niet alleen postprocessing, ook de printjob voorbereiding tellen ze mee, inclusief alle onderliggende zaken zoals opwarmtijd, de afkoelcyclus,  het bijvullen van poeder et cetera. Al die factoren samen bepalen de ultieme productiviteit van een 3D printer. Dit model kan voor verschillende 3D printers gebruikt worden, het levert zowel bij 3D metaalprinten als bij kunststof printers resultaten op die een goede indicatie geven. Het DMRC werkt dit uit tot een machinedatasheet, waarop men tot een objectieve vergelijking wil komen.

 

Interesse in productiviteit?

Ben je geïnteresseerd in het thema productiviteit? Lees dan ook het artikel over Trumpf dat onderzoek heeft gedaan naar de zin of onzin van méér lasers in een 3D metaalprinter. En op Formnext geeft Marc Saunders van Renishaw op 13 november om 11.30 uur een presentie over hoe hij denkt dat méér lasers wel degelijk de stukkosten van AM-delen verlagen.

En op 4 december zijn er op Brightland Chemelot campus in Sittard-Geleen twee conferenties: één over postprocessing van 3D geprinte onderdelen, de ander over de integratie van AM in de rest van de fabriek.