Vergeleken met andere productietechnieken is 3D metaalprinten nog onvoldoende uitgerijpt. Het knelpunt is het voorspellen en waarborgen van de kwaliteit. Deze wordt namelijk vooral door het hele productieproces bepaald. De Masterclass From AM design to Parts Quality by collaboration tijdens Manufacturing Technology Conference (MTC 2024) reikt deelnemers handvatten aan hoe je door samen te werken tot een stabiel en voorspelbaar AM proces komt.
Materiaaleigenschappen niet aantonen met certificaat
De voorbije jaren zijn de Tier 1 suppliers in de Nederlandse hightech toeleveringsindustrie additive manufacturing gaan inzetten voor seriematig produceren van complexe onderdelen. OEM’s zijn overtuigd van de designvrijheid die additive manufacturing biedt; net als de mogelijkheden om via functie-integratie doorlooptijden en assemblageprocessen te vereenvoudigen. Additive Manufacturing heeft zich bewezen als een kansrijke productietechnologie voor de hightech industrie. Toch zetten bedrijven als ASML en Thermo Fisher Scientific deze maaktechnologie slechts mondjesmaat in. De reden: met AM worden de materiaaleigenschappen bepaald door het hele productieproces, van design tot en met 3D printen. Je kunt ze niet aantonen met een certificaat.
Van stabiel proces tot SPC
3D metaalprinten is nog onvoldoende uitgerijpt, zeker in vergelijking met andere productietechnieken zoals CNC-frezen of plaatbewerking. Het knelpunt is het voorspellen en waarborgen van de kwaliteit. “Als je eenmaal een goede machine setup hebt, kan de machine gaan driften waardoor je alsnog andere eigenschappen krijgt. Daarom heb je eerst een stabiel proces nodig, daarna monitoring en moet je SPC (Statistische Proces Controle) toepassen”, zegt Maarten van Dijk, oprichter en CEO van Additive Center. Hij is een van de initiatiefnemers van de Masterclass From AM design to Parts Quality by collaboration, waar verder ASML, Additive Industries en Hexagon MI aan meedoen.
In de Masterclass AM willen we kennis uit de waardeketen samenbrengen, precies waarvoor MTC bedoeld is
Maarten van Dijk
Samenwerking noodzakelijk
Deze drie partijen staan symbool voor de drie competenties die je nodig hebt om tot een voorspelbare productie te komen met 3D metaalprinten, in dit geval laser powderbed fusion (LPBF). Het begint bij de design engineer die voor AM ontwerpt; de AM-werkvoorbereider die samen met de design engineer te juiste positionering en opbouw kiest en de AM-proces engineers die met SPC aantonen dat het proces stabiel is geweest. “Samenwerking in de hele waardeketen dus”, merkt Maarten van Dijk op. Additive manufacturing wijkt, naast de laagsgewijze opbouw, namelijk op één essentieel punt wezenlijk af van andere productietechnieken, zoals CNC-verspanen. Dit is dat de materiaaleigenschappen voor een aanzienlijk deel tijdens het proces ontstaan. Bij een complex freesdeel volstaat het om de maatnauwkeurigheid op te meten, net als de cleanliness graad. De eigenschappen van het gebruikte metaal liggen vast. Die zijn door de producent gecertificeerd. Bij 3D metaalprinten zullen deze eigenschappen anders zijn als het onderdeel op een andere manier op de bouwplaat van de machine wordt gepositioneerd om een voorbeeld te geven. Of hoe het design is opgebouwd. Hoe kritischer een onderdeel is, hoe meer last de OEM hiervan heeft. “In de Masterclass AM willen we kennis uit de waardeketen samenbrengen, precies waarvoor MTC bedoeld is”, zegt Maarten van Dijk. Deze kennis moet van alle kanten komen, zowel van de design engineers van ASML die meedoen alsook van de toeleveranciers die hun ervaringen inbrengen. Of van de fabrikanten van AM-systemen of de softwareontwikkelaars voor SPC. Maarten van Dijk: “Voor additive manufacturing is er niet één succesfactor. Iedere partij in de keten heeft zijn eigen sterktes. Als die op elkaar aansluiten, kunnen we de grenzen gaan verleggen.”
Grenzen verleggen
Daarom leent dit thema zich als geen ander voor MTC, waar alles draait om het uitwisselen van kennis door de waardeketen. De Masterclass AM gaat geen kant en klaar template opleveren voor een stabiel, gecontroleerd AM-proces. Het reikt wel handvatten aan hoe je kunt samenwerken om gezamenlijk de grenzen van additive manufacturing te verleggen zodat komende jaren de volume productie met AM wel opgeschaald kan worden. Ook de juiste mindset die maakbedrijven nodig hebben, zal aan bod komen. SPC is immers niet meer dan een middel om de proceskwaliteit mee aan te tonen. Industriële kwaliteit begint bij de juiste mindset van alle betrokken medewerkers. Scholing zal dus nodig zijn, in alle geledingen van zowel de OEM als het productiebedrijf.
Amify leerplatform moet toepassing van additive manufacturing versnellen; lancering tijdens MTC 2024
Lancering Amify
Additive Center ontwikkelt daarom een nieuw leerplatform, Amify. Dit gebeurt met ASML en de NS als pilotklanten. Tijdens de workshop zal Maarten van Dijk Amify officieel gaan lanceren als leerplatform waar iedereen in de keten uit tal van modules een op maat gesneden opleidingspakket kiest. Of het nu om de design engineer gaat, de werkvoorbereider of de inkoper die met AM te maken heeft. Vandaar de naam Amify, geïnspireerd door Spotify. “We gaan de kennis uit de industrie bundelen en voor de gebruiker vertalen in individuele leertrajecten voor zowel binnen de OEM’s als ook in de toeleverketen. Vergelijk het met legoblokken: je bouwt je eigen leertraject”, legt Van Dijk uit. In eerste instantie ontwikkelt hij Amify voor de waardeketen van de semicon industrie, meer specifiek ASML. Later worden ook andere sectoren zoals olie- en gas en de luchtvaartindustrie aan Amify toegevoegd. Deels zullen dit dezelfde leerblokken zijn, deels zijn ze specifiek op zo’n industrie afgestemd. Maarten van Dijk: “Bedrijven kunnen dit ook intern gebruiken. Nu is de kennis van additive manufacturing vaak geconcentreerd in een klein team. Door de kennis intern breder te verspreiden, krijg je een versnelling in de toepassing van AM. Hiermee ontsluiten we het opschalen van 3D printen.”
De Masterclass AM tijdens Manufacturing Technology Conference is bedoeld voor zowel design als productie engineers bij OEM’s en hun toeleveranciers. Ook wie nog weinig ervaring met additive manufacturing heeft, is welkom om een goed beeld te krijgen van wat het vergt om tot een stabiel en schaalbaar AM proces te komen. De Masterclass From AM design to Parts Quality by collaboration vindt plaats op 16 april in conferentiecentrum NH Koningshof in Veldhoven. MTC 2024 is het event rond kennisdelen tussen ASML en Thermo Fisher Scientific en de supply chain, georganiseerd door het Knowledge Sharing Center. Meer Informatie: Manufacturing Technology Conference.
Foto: een studie van GE Additive naar het printen van een waferchuck met geïntegreerde koelkanalen. Het onderdeel is geprint op een Concept Laser M2 Series 5.
