3D print magazine februari 2015

2e JAARGANG EDITIE 1 â—? MAART 2015

- print magazine

Informerend en inspirerend over 3D in de industrie

Bewaaroverzicht: 6-stappenplan voor 3D-printen Nederlands trots, de Builder 3D Printers!

Met beurscatalogus

RAPIDPRO 2015

Digitalisering leidt tot nieuwe platformen in de maakindustrie Nederlandse dronefabrikant halveert R&D-traject dankzij 3D-printen

Vandaag ontworpen, morgen gemaakt

Een enorm potentieel voor Additive Manufacturing Toen Empire Cycles, een toonaangevende Britse ontwerper van high performance mountainbikes, droomde over de ontwikkeling van de ‘s werelds eerste 3D geprint metalen fietsframe namen ze met ons contact op. In de fietswereld is het een openbaring - een titanium frame ‘geprint’ op een Renishaw machine, uitgegroeid tot een echt mondiaal verhaal - iets dat tot de verbeelding spreekt en laat zien dat alles mogelijk is.

En zo was het voor de afgelopen 40 jaar – wanneer het echt belangrijk is voor ontwerpers en fabrikanten vertrouwen ze op ons om hen te helpen bij het oplossen van hun moeilijke technische uitdagingen, om te helpen om de zuinige auto en straalmotoren te leveren waarvan wij allen profiteren, en de consument producten waarvan wij allemaal genieten.

Kijk op www.renishaw.nl/additive voor meer informatie Renishaw Benelux BV Nikkelstraat 3, 4823 AE, Breda, Nederland T +31 76 543 11 00 F +31 76 543 11 09 E benelux@renishaw.com

Renishaw Benelux BV Nikkelstraat 3, 4823 AE, Breda, Nederland T +31 76 543 11 00 F +31 76 543 11 09 E benelux@renishaw.com

www.renishaw.nl

Inhoud

Voorwoord

In dit nummer onder andere: 4 Fabrikanten willen ecosystemen rond 3D-printers

10 Nieuwe waardeketens

voor digitale productie

12 Materialenmarkt groeit

sneller dan printermarkt

36 6-stappenplan voor 3D-printen

40 Solidworks: integratie met printersoftware

En verder 17 Materialise in zee met desktop printerfabrikanten 18 Interview Sjef van Gastel (Objexlab) 26 3D-printen in matrijzenproductie: wat kan er?

34 Digitalisering leidt tot nieuwe platformen

Het disruptieve zit niet in 3D-printen Het lijkt of additive manufacturing in een flinke stroomversnelling terecht komt. Haast dagelijks krijg ik uitnodigingen voor beurzen, congressen, seminars en andere evenementen. 3D-printen is dikwijls een modewoord dat organisatoren gebruiken om de aandacht te trekken. Dat hoeft gelukkig niet bij RapidPro, hét evenement in de Benelux rond de hele 3D-print keten. Begin maart biedt het Mikrocentrum bezoekers 3 dagen de tijd om experts over de technologie te horen spreken en exposanten het hemd van het lijf te vragen over wat nu wel en wat niet kan. Uiteraard gaat RapidPro vooral over de techniek rondom additive manufacturing. In deze 2e editie van 3D-Print magazine laten we zien dat er echter veel meer speelt.

3D-printen gaat eigenlijk over digitalisering van de maakindustrie. Dat gaat supply chains en ook businessmodellen op zijn kop zetten, voorspelt professor Egbert-Jan Sol van TNO. Nanning de Jong beschrijft in het boek De Kracht van Platformen eveneens hoe het disruptieve van 3D-printen niet zozeer in de technologie zelf zit, maar in de manier waarop digitalisering bestaande verdienmodellen en machtsverhoudingen verandert. Het boek wijdt slechts één hoofdstuk aan 3D-printen, maar ik raad iedereen aan dit te lezen. Je snapt dan direct de strategie van een aantal Amerikaanse spelers.

Het derde artikel dat een andere kant van 3D-printen belicht, komt van Ernst-Jan Louwers, IP-advocaat. Wat mag juridisch?

Hoe zit het met garantie en aansprakelijkheid? Interessant is te lezen hoe hij adviseert om octrooi aan te vragen voor goede ideeën. Begrijpelijk, wie energie in iets investeert, wil de revenuen plukken. Maar: kijk – ook op RapidPro – hoe in enkele jaren tijd uit het niets een heel nieuwe bedrijfstak is ontstaan: start-ups die 3D-printers bouwen omdat de patenten op de fused deposition modelling technologie zijn afgelopen. Deze bedrijven ontwikkelen hun technologie zo snel naar een zo hoog niveau, dat de industrie hun 3D-printers gaat gebruiken.

Daarmee zorgen deze bedrijven op hun manier net zozeer voor een versnelling van 3D-printen. Dat willen we toch met zijn allen. Niet soms?

Franc Coenen

Hoofdredacteur 3D-Print Magazine

Omslagfoto

De Nederlandse fabrikant van 3D-printers, Builder 3D, heeft twee groot formaat 3D-printers ontwikkeld, die volledig gesloten zijn. De Extreme Builder 1000 en 2000 3D-printen producten tot respectievelijk 700 en 1800 mm hoog. De 3D-printers worden in Nederland ontwikkeld en gebouwd.

-print magazine maart 2015

PS: ik ben benieuwd naar jullie reactie, zowel op deze column als op het hele magazine.

Reageren mag via franc.coenen@made-in-europe.nu

3

Alleen een 3D-printer is niet voldoende De groeicijfers van de 3D-printmarkt zijn afgelopen jaar spectaculair geweest. Toch beseffen de fabrikanten dat er méér nodig is voor een echte doorbraak van de technologie in de maakindustrie. Voor een deel moet dit uit de technologie komen, vooral dan de proces- en kwaliteitsbewaking. Voor een ander deel ligt de oplossing in de designsoftware.

Geïnspireerd door Apple, willen fabrikanten ecosystemen rondom hun 3D-printers creëren.

Adrian Keppler (EOS) verwacht dat de groei aanhoudt en dat binnenkort het aantal verkochte metaalprinters minstens zo groot zal zijn als het aantal kunststofprinters.

4

De markt voor de fabrikanten van 3D-printers groeit. Alle belangrijke spelers hebben een recordjaar 2014 achter de rug.

Volgens een onderzoek door het Amerikaanse Canalys zijn er alleen al in het derde kwartaal van 2014 wereldwijd 33.000 3D-printers verkocht. Zo'n 16 procent meer dan een jaar eerder.

Toegegeven: driekwart daarvan had een prijskaartje lager dan 8.000 euro. Consumenten zijn blijkbaar bereid geld uit te geven aan deze technologie. Het cijfer betekent echter ook dat er in één kwartaal meer dan 8.000 professionele 3D-printers zijn verkocht.

Nog niet zo lang geleden was dat wel anders. David Reis, CEO van Stratasys, herinnert zich nog 2009 toen hij als CEO van Objet aantrad (dat later fuseerde met Stratasys). Welgeteld 17 systemen verkocht de fabrikant dat hele jaar. In het derde kwartaal van 2014 verkocht Stratasys 10.965 3D-printers. De kanttekening die hierbij past, is dat nu ook de eenvoudige systemen van Makerbot worden meegeteld. Stratasys verwacht het net voorbije jaar meer dan 750 miljoen dollar omzet te hebben geboekt en zegt 55% van de industriële 3D-printmarkt in handen te hebben.

-print magazine maart 2015

Fabrikanten willen ecosystemen ontwikkelen en reiken de industrie een helpende hand Metaal en kunststof in evenwicht

Dat soort cijfers kom je overal tegen. Het Duitse EOS, alleen op de zakelijke markt gericht, heeft wereldwijd 1.600 systemen geïnstalleerd, waarvan momenteel 40% metaalprinter is. Die tak van sport groeit hard, zegt Adrian Keppler, directeur sales en marketing. Afgelopen jaar verkocht EOS in totaal 300 machines, gelijk verdeeld over metaal en kunststoffen.

"Meer dan de helft zijn grote machines geweest, bedoeld voor de industrie", aldus Keppler. Ter vergelijking: vijf jaar geleden verkocht men 97 machines in een heel jaar. Hij ziet bij de klanten van EOS dat additive manufacturing opschuift van prototyping en R&D naar

de productie. In elke Boeing Dreamliner zijn al 150 kunststof 3D-geprinte componenten te vinden. "En ze werken aan meer applicaties." Keppler ziet ook een sterke groei in China, waar één klant afgelopen jaar 12 systemen in één keer kocht, waaronder een M4, het industriële productiesysteem voor metaalprinten. EOS verwacht dat binnen niet al te lange tijd net zoveel metaalals kunststofprinters worden verkocht.

Dat komt dan onder andere doordat de luchtvaartindustrie momenteel de belangrijkste markt voor EOS is, gevolgd door de medische industrie en dan de gereedschappenindustrie. Ook de spelers die uitsluitend metaalprinters bouwen, melden een aanhoudende orderstroom: SLM Solutions heeft de productie bijna verdubbeld. Het Zweedse Arcam groeit eveneens sterk.

33.000 3D-printers in één kwartaal verkocht Uitdagingen

David Reis (Stratasys) heeft geleerd van het ecosysteem dat Makerbot heeft gecreëerd. Dat wil hij nu kopiëren naar de zakelijke markt.

De verschuiving van de technologie richting de productie stelt de fabrikanten voor nieuwe uitdagingen.

Met name liggen deze op het vlak van kwaliteitsmanagement, zegt Hans Kemeny, woordvoerder van SLM Solutions. De R&D-klant van enkele jaren geleden is een andere klant dan het hoofd productie die nu aan de onderhandelingstafel zit. Deze

Concept Laser brengt meer vermogen in de nieuwe M2 Cusing door er twee laserbronnen in te integreren.

laatste wil stabiliteit, proceszekerheid en productiviteit. Dat zijn de thema's waar SLM Solutions aan werkt, bijvoorbeeld door meer lasers in de nieuwe SLM HL 500 te stoppen en een uitpakstation in de 3D-printer te integreren. Concept Laser zet behalve op de eigen Quality Management module voor kwaliteitsmonitoring in op méér productiviteit door krachtigere laserbronnen te gebruiken. Daarnaast kiest deze fabrikant ervoor om filters en andere zaken voor de poederhandling

Ontwricht HP de 3D-printmarkt?

De grote Amerikaanse spelers in deze markt, 3D Systems en Stratasys, volgen nauwlettend de ontwikkelingen rond HP in de loop van 2015. HP komt dit jaar namelijk met een ecosysteem, dat volgens de printerfabrikant de 3D printwereld op zijn kop zal zetten. Onder de naam Sprout by HP heeft het concern in de VS al een nieuwe PC gelanceerd, waarin camera, scanner, diepte-sensor en een projector geïntegreerd zijn. Het is een gezamenlijke ontwikkeling met Microsoft. De gebruiker hoeft een bestaand product slechts vóór de PC te plaatsen en het fysieke ontwerp wordt automatisch vertaald naar een digitale file die je vervolgens kunt bewerken en 3D-printen. Er komt eveneens een Sprout marktplaats, voor het uitwisselen van printbare ontwerpen. Voor het printen zelf hebben de HP-ingenieurs de Multi Jet Fusion technologie ontwikkeld.

-print magazine maart 2015

Een schematische voorstelling van het printprocedé waarmee HP dit jaar op de markt komt.

De materiaalkorrels worden met een reagent chemisch met elkaar verbonden waar je materiaalopbouw nodig hebt. HP zegt dat deze technologie een factor 10 sneller is, nauwkeuriger en dat je hiermee de mechanische eigenschappen van het kunststofmateriaal kunt sturen.

5

WWW.TOPFINISH.EU

ORCABOT®XXL

PRO

PRODUCTIEF & ZAKELIJK 3D PRINTEN PRINT PLA, ABS, PVA, PET, NYLON etc.

PRINT STABIEL & NAUWKEURIG PRINT GROOT & DUBBEL PRINT 24/7

ORCABOT Print Technology 3D3D printing technology

6

Prodim International BV T: +31 492 579050 Lagedijk 26, 5705 BZ Helmond, Nederland Prodim USA T: 888-229-3328 www.prodim-systems.com

a product of

-print magazine maart 2015

Nieuwe generatie designers

Hilde Sevens van Autodesk: de industrie onderschat de mogelijkheden van 3D-printen.

De technologie maakt nieuwe innovaties mogelijk.

in de machine te integreren. Bij EOS is kwaliteitsmonitoring eveneens een belangrijk onderwerp voor de R&D afdeling. Hiervoor is het nieuwe M290 platform, de nieuwste generatie 3D metaalprinter, voorzien van een verbeterd systeem voor conditiemonitoring. Adrian Keppler: "Ons monitoringssysteem is nog niet volledig waar we naar toe willen. Maar we slagen er wel al in om de proceskosten omlaag te brengen doordat we focussen op automatisering en kwaliteit."

Buddy Byrum: “We hebben constructeurs nodig die denken vanuit de mogelijkheden en niet vanuit onmogelijkheden”

3D Systems wil in de loop van 2015 de markt voor metaalprinten opschudden met de nieuwe ProX 800, een grote 3D-printer waarvan op EuroMold een eerste versie werd getoond. Daarnaast werkt het Amerikaanse concern aan een racetrackconcept, waarbij meerdere print- en bewerkingsstations in één machine geïntegreerd worden en je industriële productiesnelheden haalt.

Toch denkt Buddy Byrum, vice president product & channelmanagement bij 3D Systems, dat er voor de grote doorbraak meer nodig is. Namelijk een nieuwe generatie designers. Constructeurs die denken vanuit de mogelijkheden van 3D-printen en niet vanuit de onmogelijkheden van conventionele verspanende technieken. 3D-printen verandert namelijk de ontwerpregels.

"We gaan naar design for performance, dat is het nieuwe mantra dat het oude design for manufacturing vervangt", zegt Byrum. Dit betekent dat je bij het ontwerp van een product je vooral moet kijken naar de performance in de eindtoepassing. Als je met 3D-printen conformal cooling in een matrijs kunt toepassen waardoor je kortere spuitgietcycli krijgt, moet je daarvoor ontwerpen. "Met 3D-printen is immers bijna alles maakbaar."

Toepassingen van 3D-printen in de industrie hoeven niet altijd high end te zijn. 3D Systems laat dit voorbeeld zien van een klemhulpmiddel, geprint op een eenvoudige CubePro.

Autodesk: mogelijkheden onderschat Hierin schuilt wellicht ook de reden waarom een bedrijf als Autodesk bezig is - via open source - een 3D-printer te ontwikkelen, Spark. Bij Autodesk gelooft men dat de industrie momenteel de mogelijkheden van 3D-printen onderschat. "3D-printen helpt innoveren.

Je kunt rasterstructuren maken, honingraadstructuren om gewicht te besparen”, zegt Hilde Sevens, directeur business development Spark bij Autodesk. Als voorbeeld geeft ze een stoel die bij gelijke sterkte qua gewicht van 10 kilogram naar 3 kilogram is gegaan, alleen door te redesignen voor 3D-printen. De ontwikkelaar van 3D ontwerpsoftware is bezig rond Spark een compleet 3D-print platform te bouwen.

Je moet deze nieuwe technologie zowel vanuit de hardware, de software als de materialenkant benaderen, meent

Hoe 3D-printen de industrie kan veranderen, laat Igus zien. De Duitse fabrikant van onder andere glijlagers en kabelrupsen heeft een eigen filament ontwikkeld zodat klanten zelf hun producten kunnen 3D-printen als ze dat willen. Igus stelt van een aantal producten een basis CAD-file online beschikbaar. Dat illustreert hoe geleidelijk businessmodellen gaan veranderen.

-print magazine maart 2015

7

Renishaw lanceert deze zomer de EVO Project, een 3D metaalprinter voor industriële toepassingen.

Hilde Sevens. De printer is daarbij het instrument om de mogelijkheden van de technologie aan te tonen. Hilde Sevens vergelijkt het met de Nexus smartphone van Google. Google gebruikt deze smartphone om de mogelijkheden van Android te laten zien. Uiteindelijk zal de software een belangrijke rol gaan spelen.

Zij gelooft dat de huidige ontwikkelingen het ontwerpproces ingrijpend gaan veranderen. Want alleen met intelligente software kun je de mogelijkheden van additive manufacturing volledig benutten. "Wat als we software kunnen gebruiken die op basis van

Ook 3D Systems gelooft in het aanbieden van een totaalpakket: zo gaat de werkplek van de engineer er uitzien. Links een scanner, in het midden de ontwerpsoftware en helemaal rechts (grijs blok) een miniatuur SLA-printer voor op het bureau.

inputparameters een ideaal model ontwerpt?"

Stratasys wil ecosysteem rond 3D-printers à la Apple’s iTunes en iPod Ecosysteem

Net zoals bij Autodesk, gelooft bij Stratasys David Reis in ecosystemen rond een 3D-printer. A la Apple met de iPod en iTunes. Daarin schuilt de reden waarom Stratasys meer dan 400 miljoen

dollar heeft betaald voor Makerbot, het populaire 3D-printer merk. "We hebben Makerbot niet gekocht omdat ze de beste 3D-printer bouwen. Nee, omwille van Thingiverse, de online community waar meer dan 100.000 gebruikers printbare CAD-files met elkaar delen en ervaringen uitwisselen. Daarom verkoopt Makerbot de meeste printers." Ook Grabcad, de online designtool, hoort daarbij.

Communities: die zijn essentieel. "Dat sluit aan bij onze lange termijn strategie", zegt Reis. Het delen met elkaar is volgens hem belangrijk, omdat niet ieder bedrijf alles zal kunnen kopen. Stratasys is

Ook Arcam meldt continu bestellingen voor de elektronenstraalsystemen, waarmee dit soort producten worden vervaardigd uit meerdere materialen.

8

-print magazine maart 2015

Column:

André van der Leest (Koninklijke Metaalunie)

onlangs eveneens toegetreden tot het PartnerAdvantage programma van PTC Inc. Dit is een platform voor de maakindustrie waar Product Lifecycle Management, CAD, Supply Chain management en nog meer tools voor de totale levensduur van een product gebundeld worden. Door de samenwerking krijgen gebruikers van Stratasys 3D-printers de mogelijkheid om via de PTC-software hun ontwerpen te optimaliseren voor het printproces. De twee bedrijven willen gezamenlijk een complete lijn softwareproducten voor 3D-printen ontwikkelen en naar de markt brengen. Want alleen met het juiste design haal je de maximale voordelen uit de nieuwe printtechnologie.

Dergelijke ecosystemen zijn voor Stratasys een inspiratiebron om op industrieel vlak verticale applicaties te creëren. Binnen zo'n verticaal segment wil het bedrijf complete oplossingen voor specifieke industriesegmenten aanbieden. “Wil de 3D-print industrie toegroeien naar de markt van 21 miljard dollar die voorspeld wordt, dan moeten we verticale oplossingen gaan aanbieden,” beklemtoont David Reis. “Oftewel speciale harden software voor speciale marktsegmenten." Stratasys is daarom gestart met professional services. "Bedrijven geloven in additive manufacturing, maar ze weten het niet te integreren in hun business. Vanuit professional services gaan we klanten consulting aanbieden."

Business case ontwikkelen

Diezelfde stap zet ook EOS, dat dit jaar klanten die nog weinig ervaring met 3D-printen hebben, gaat ondersteunen om een goede business case te ontwikkelen. "We helpen ze een jump start te maken", zegt Adrian Keppler. Dat betekent de juiste toepassingen vinden, het design optimaliseren en dan de productie opstarten. De markt is er blijkbaar. Alleen ziet nog niet iedereen deze markt. Daarvoor steken de fabrikanten nu de helpende hand uit.

Nieuwe technologieën, maar wat is relevant?

Als ondernemer in het industriële MKB is het vraagstuk van continuering altijd aan de orde. Daarbij word je overspoeld met nieuwe ontwikkelingen waar ‘o zo veel perspectief’ in zit, waar je wat mee moet doen en waar je geld en capaciteit in moet investeren. Terwijl het vaak ontbreekt aan overzicht: heel veel innovaties zijn best interessant, maar wat is voor mij relevant? Welke ontwikkelingen doen er nu echt toe? Wat is een kans?

Of een bedreiging? Nog concreter: moet ik nú investeren in een nieuwe technologie? Bij dit soort vragen ben je als ondernemer, toch al druk-drukdruk, snel geneigd af te wachten, eerst zien wat het wordt.

Publicaties, zoals dit blad, symposia, conferenties en andere events bieden een goed aanbod van kennis. Nadeel is dat het een aanbod gerichte werkwijze is. Voor elke ondernemer blijft toch de vraag: is het wat voor mij? En stel dat ik hiermee aan de slag ga, welke impact heeft dat dan op mijn bedrijf? Denk bijvoorbeeld aan 3D-printen en het geheel opnieuw ontwerpen van producten. Denk aan reverse enginering of ontwerpen op basis van topologie, want bouwen met materiaal ofwel additive manufacturing is echt heel iets anders dan verspanen. Is je bedrijf daar klaar voor? Zijn je medewerkers bereid en in staat deze nieuwe uitdagingen aan te gaan? Van die vragen kun je als ondernemer wakker liggen!

Een beetje hulp is inmiddels beschikbaar. De Koninklijke Metaalunie biedt sinds kort een nieuwe dienstverlening aan onder de naam Teqnow.

Teqnow biedt naast informatie ook een relatienetwerk van kennisaanbieders die diepgaande kennis hebben van de technologieën en hun toepasbaarheid. De kennisaanbieders kunnen faculteiten zijn van universiteiten, hogescholen of andere kenniscentra, maar ook bedrijven met ervaring.

Zet de klok eens drie of vijf jaar vooruit en probeert u zich voor te stellen hoe uw bedrijf er dan uit zou kunnen zien. Dat is de uitdaging. Steun en advies vindt u bij de mensen achter Teqnow. Zie verder www.teqnow.nl of stuur uw bericht naar info@teqnow.nl.

Een van de uitdagingen waar de fabrikanten voor staan, is het garanderen van een constante en voorspelbare kwaliteit. EOS zet daar in het nieuwe M290 platform een belangrijke stap in.

-print magazine maart 2015

André van der Leest Projectleider Teqnow

9

Nieuwe waardeketens door digitalisering productie Nederland moet nieuwe waardeketens rondom monoen multimateriaal 3D-printen opbouwen. Dat is een van de ambities uit de Actieagenda Smart Industry. Als eerste stap komt er onder meer een fieldlab 3D-printen, waarin kennisinstellingen en bedrijfsleven samen aan de slag gaan. TNO en Brightlands Campus Chemelot zijn de kartrekker hiervan. Mkb-maakbedrijven moeten nadrukkelijk een rol krijgen in deze fieldlabs.

ACTIEAGENDA

De digitalisering van de maakindustrie voltrekt zich in een razend tempo. In de komende jaren zullen steeds meer producten tot stand komen door machines en processen die volledig computer gestuurd digitale ontwerpen omzetten in fysieke producten. ICT gaat diep doordringen in de maakindustrie.

Deze ontwikkeling biedt de Nederlandse machinebouwindustrie kansen, concludeerde de werkgroep Smart Industry De omslag van de actieagenda Smart Industry, die onder andere voorziet in de oprichting van vorig jaar in het rapport Smart Industry, een fieldlab 3D-printen.

Dutch Industry fit for the future. Dat rapport is nu, mede op basis van de input uit meerdere workshops met Nederlandse maakbedrijven, vertaald in een actieagenda. Fieldlab 3D-printen Een van de actiepunten is het realiseren van 10 fieldlabs, van waaruit ecosystemen gebouwd moeten worden (samenhangende netwerken van bedrijven en kennisinstellingen). In zo’n fieldlab moet technologie die al op een redelijk hoog TRL-niveau zit (Technology Readiness Level) worden doorontwikkeld naar industriële toepassingen. Bovendien moet vanuit zo’n fieldlab de waardeketen worden ontwikkeld. Het fieldlab Multimateriaal 3D-printen is één van de tien. “Bijna alle regio’s wilden iets met 3D-printen doen”, zegt professor dr. ir.

Egbert-Jan Sol, lid directie TNO Industrie en werkzaam bij het programmabureau Smart Industry. “Het waren echter veel me too plannen. Dat vonden wij niet radicaal genoeg.” Daarom is uiteindelijk voor het fieldlab multi-materiaal 3d-printen gekozen. Hier moet additive Op basis van de door TNO ontwikkelde Printvalley, moet er een industriële 3D-printer worden ontwikkeld. manufacturing naar een industrieel

10

-print magazine maart 2015

Fieldlab uit actieagenda Smart Industry moet 3D-printen naar industrieel niveau tillen

niveau worden getild. “We willen in Nederland de volgende generatie 3D-printer ontwikkelen”, zegt de TNO-directeur. Dat gaat gebeuren door TNO en Brightlands Chemelot Campus.

Ook het NLR gaat meedoen, vooral voor het metaal printen en ECN treedt toe voor het printen van keramiek. De volgende generatie 3D-printers behelst volgens Egbert-Jan Sol een machine waarmee op industriële schaal meerdere materialen in één product geprint kunnen worden. Dat bespaart een assemblagestap en het verhoogt de productiesnelheid. Als basis voor deze machine gaat men de Printvalley gebruiken, die TNO enkele jaren geleden heeft gepresenteerd. Producten draaien op een carrousel langs meerdere printstations. Egbert-Jan Sol: “Momenteel is de productiesnelheid van de 3D-printers laag.

Daardoor zijn de onderdelen duur. Met zo’n carrousel kunnen we de snelheid verhogen.”

Mkb meenemen in ecosystemen

Vanuit het fieldlab moet er eveneens een ecosysteem worden opgebouwd. 3D-printen vereist bijvoorbeeld het beheer van grote, complexe datastromen en de integratie van 3D-printen in de bestaande productiesystemen. Maar er moet ook gekeken worden naar nieuwe businessmodellen. Kennisinstellingen en bedrijven moeten hier samen mee aan de slag. EgbertJan Sol vindt het essentieel mkb-maakbedrijven erbij te betrekken. De digitalisering heeft immers een grote invloed op de waardeketens. “Alle duurdere apparatuur wordt aan het internet gekoppeld. OEM’ers als Océ, Philips en ASML gaan naar een pay per use model en laten engineering en manufacturing over aan hun toeleveranciers. Onze grootste uitdaging is het om zo’n ecosysteem tot stand te brengen waarin we ook de kleinere bedrijven meenemen.” Daarom zijn

Egbert-Jan Sol: Nederland en Vlaanderen zitten samen in de top van de additive manufacturing wereld.

er nog twee andere actiepunten geformuleerd: ondernemers bewust maken van de impact die digitalisering gaat krijgen op hun business én het versterken van het fundament. Onder dat laatste valt bijvoorbeeld investeren in kennis bij bedrijven maar ook het onderwijs beter laten aansluiten op de nieuwe vragen; onderzoek naar het veilig beheren van big data en R&D vanuit de fieldlabs.

Meer informatie over de actieagenda Smart Industry vind je op www.smartindustry.nl

Samenwerking met Vlaanderen Nederland staat niet alleen met deze actieagenda. In Vlaanderen is eind 2014 Flanders Make gestart, een strategisch onderzoekscentrum voor de maakindustrie. 3D-printen is ook hier een van de thema’s. De Belgen willen eveneens 3D-printen naar een industrieel niveau tillen en integreren in bestaande productietechnieken. Vanuit het team Smart Industry is er al overleg geweest met Flanders Make. Egbert-Jan Sol ziet het liefst samenwerking tot stand komen tussen Nederland en

-print magazine maart 2015

Vlaanderen, waarbij Vlaanderen wat hem betreft leading mag zijn. Hier is namelijk al heel veel 3D-print technologie ontwikkeld.

“We zijn geen concurrenten. Vlaanderen is met bedrijven als Materialise veel verder in de productie dan wij in Nederland zijn.

In Vlaanderen hebben ze echter weinig machinebouw. Daar is Nederland juist sterk in. Beide regio’s vullen elkaar perfect aan en samen zitten we in de wereld top.”

11

Marktkenners zien additive manufacturing opschuiven richting productie

Materialenmarkt groeit sneller dan printermarkt Deze markt voor 3D-printmaterialen groeit nog sneller dan de markt voor de 3D-printers zelf. Dat betoogde marktonderzoekster Rachel Gordon van ID techEx op de 3D Printing Materials Conference in Maastricht. Het onderzoeksbureau verwacht dat tegen 2020 de markt voor 3D-printmaterialen groter zal zijn dan die voor de hardware.

Significante groei zit er vooral in noncritical delen voor de luchtvaart, de medische industrie en de prototyping sector. “Deze drie segmenten zijn al ver op de hypecurve�, aldus Rachel Gordon.

Zij onderzoekt de markt continu en praat met veel bedrijven uit de industrie.

De visies lopen uiteen. GE start dit jaar bijvoorbeeld met het 3D-printen van

114.000 nozzles voor het injectiesysteem van vliegtuigmotoren. Hierbij gaat het om metaal. "Wij denken dat veel andere bedrijven misschien nog wel meer doen, maar ze geven geen openheid van zaken", aldus Gordon.

Hybride technologie

De hybride technologie van DMG Mori,

Jasper van Dieten-Blom: robotgrijpers produceren met 3D-printen.

waarbij poeder in de laserstraal wordt gebracht, is erg populair in de olieen gasindustrie, merkt ze in de markt.

Met name het feit dat je meerdere materialen kunt gebruiken, spreekt aan.

Op termijn sluit zij niet uit dat dit soort machines op een olieplatform worden gestationeerd voor het snel produceren van spare parts. "Je hoeft dan alleen nog het materiaal aan boord te hebben."

Aan de andere kant gaf ze ook de visie van de Britse stofzuigerfabrikant Dyson weer. Hoewel in de R&D afdeling van Dyson 7 3D-printers worden gebruikt en het bedrijf voor tienduizenden dollars materiaal wekelijks gebruikt, gelooft Dyson niet in 3D-printen in de productie.

"Ze maken 266 onderdelen per maand.

Daarom denken ze niet dat 3D-printen als productietechniek ooit realistisch wordt."

Kunststof schuift richting productie De hybridetechnologie, zoals DMG Mori die aanbiedt, is erg in trek in de olie- en gasindustrie.

12

Dat ziet Jasper van Dieten-Blom, marketing manager Somos, anders. Hij

-print magazine maart 2015

Metamaterialen 3D-printen Additive manufacturing opent ook nieuwe perspectieven in de materiaalontwikkeling zelf. Professor dr. Martin van Hecke van Leiden Institute of Physics / AMOLF Amsterdam is bezig 3D-printen in te zetten voor de ontwikkeling en productie van zogenaamde metamaterialen. Dat zijn materialen die tussen de klassieke materialen en structuren in zitten. Je kunt zo'n kunststof metamateriaal bijvoorbeeld uitrekken zonder dat het in het midden dunner wordt. Of indrukken zonder dat het dikker wordt. Martin van Hecke noemt het programmeerbare materialen. Tijdens de onderzoeken in Leiden heeft hij onder andere ontdekt dat je als eigenschap een negatieve stijfheid kunt creëren. “Als je over een bepaald punt heen bent, heb je minder kracht nodig om het materiaal samen te drukken. Het patroon springt van de ene configuratie naar de andere, blijft

daarin en neemt eventueel weer de oorspronkelijke vorm in.”

Hij verwacht dat deze doorbraak op termijn tot heel nieuwe toepassingen gaat leiden. Je zou bijvoorbeeld kunnen denken aan een stijve en elastische structuur in een materiaal. Ook programmeerbare materialen worden denkbaar, bijvoorbeeld een autobumper die bij een botsing energie absorbeert, maar zich daarna volledig herstelt. Soft robots, gemaakt van zachte, buigzame materialen die wel sterk zijn, is een andere toepassing. “Als we de 3D-structuur kunnen controleren, kunnen we heel nieuwe toepassingen ontwikkelen, bijvoorbeeld actieve elementen in producten integreren.” Van Hecke zet momenteel 3D-printtechnlogie in om de materialen mee te printen. Dat lukt met wisselend, maar gestaag beter wordend succes.

Twee keer een andere structuur, maar de afmetingen van het blok veranderen niet. Martin van Hecke experimenteert nu met het 3D-printen van dergelijke metamaterialen.

ziet de toepassingen opschuiven richting productiedelen. Somos is het merk 3D-printmaterialen van DSM. JSL, een Amerikaanse fabrikant van industriële

Door de 3D-structuur van het materiaal te controleren, ontstaan er heel nieuwe mogelijkheden, aldus Martin van Hecke.

-print magazine maart 2015

grijpers, gaat met het Somos materiaal grijpers 3D-printen. “Geen prototypes maar echte productiedelen die in de productielijn worden gebruikt”, aldus Van Dieten-Blom. De reden voor JSL om voor 3D-printen te kiezen, is dat de grijpers vaak aangepast moeten worden aan de vorm van het specifieke product.

3D-printen leent zich daar het beste voor. JSL kiest voor stereolithografie hoge oppervlakte kwaliteit in combinatie met robuustheid en nauwkeurigheid.

Momenteel ontwikkelt men samen met de Milwaukee School of Engineering een materiaal voor stereolithografie dat niet vochtgevoelig is en geen antimony bevat.

Onlangs kondigde Somos aan samen met het Franse Prodways kunststoffen te gaan ontwikkelen voor de DLP-printers van het bedrijf. Het bijzondere aan de Franse technologie is dat je met de moving light technologie, zoals Prodways dit noemt, ook grotere werkstukken kunt 3D-printen. “Hun technologie verbreedt het toepassingsgebied van VAT-

fotopolymerisatie”, aldus de marketing manager van Somos. Het materiaal is stijf en is temperatuursbestendig tot meer dan 200 graden C.

Rachel Gordon: materialenmarkt streeft de hardwaremarkt voorbij binnen 5 jaar.

13

TNO ontwikkelt nieuwe belichtingskop als alternatief voor DLP-technologie

Formaat geen belemmering meer voor 3D-printen kunststof TNO heeft op EuroMold een prototype van de Lepus Next Generation 3D-printer getoond. Dit is een modulair concept voor een stereolithografie 3D-printer, dat uitgebreid kan worden voor het 3D-printen van grotere componenten. Ook biocompatibele en keramische materialen laten zich met deze technologie verwerken.

Tot nog toe gebruiken fabrikanten van dit type 3D-printer (VAT-fotopolymerisatie) DLP- of scantechnologie om met het licht van de diodelasers het fotopolymeer te belichten. "Dat bepaalt tegelijk de

beperking qua afmetingen", zegt Hessel Maalderink, onderzoeker bij TNO. Maak je het oppervlak dat wordt belicht namelijk te groot, dan wordt de afbeelding minder scherp en neemt de nauwkeurigheid

Virtueel metaal 3D-printen Ook het 3D-printen van metalen componenten staat nog steeds op de onderzoeksagenda van TNO. Hiervoor wordt in Eindhoven een softwaremodel voor selective lasermelting (SLM) ontwikkeld. Daarmee kun je het 3D-printen van het product nauwkeurig simuleren om een goed beeld te krijgen van de kwaliteit van het onderdeel bij de gekozen positie en procesparameters. Dit moet bijdragen aan een beter proces, omdat het lasersmeltproces geoptimaliseerd wordt voordat het product naar de SLMmachine gaat.

Op het gebied van additive manufacturing van metalen componenten werkt TNO samen met het NLR. Gezamenlijk hebben ze hiervoor een programma opgezet.

Hiervoor is de komende jaren 4 miljoen euro beschikbaar. De nadruk in het programma ligt op procesbewaking, hybride productie, nabewerken van 3D-geprinte metalen onderdelen en procesinnovatie. Verder is er ruimte voor ontwerpregels en modelleersoftware en standaardisatie en kwalificatie.

Meer informatie: henk.buining@tno.nl of marc.de.smit@nlr.nl

van het product sterk af. Vergelijk het met een foto die je te zeer uitvergroot: dat gaat ten koste van de detaillering.

TNO lost dit probleem op door meerdere belichtingskoppen naast elkaar te plaatsen en zodanig uit te lijnen, dat je in het geprinte product de overgang van de ene naar de andere niet meer terug ziet. "Eigenlijk is onze belichting zelfs nog beter doordat we altijd loodrecht op het polymeerbad belichten, terwijl een DLP-printer nooit een perfecte rechthoek creĂŤert tijdens de belichting", zegt Maalderink. Doordat TNO geen optisch systeem gebruikt maar de diodelasers direct in de kop verwerkt, kun je om grotere componenten te printen meerdere van deze units naast elkaar plaatsen. In het eerste prototype wordt op een formaat zo groot als een A4 (21 bij 29,7 cm) belicht met een pixelgrootte van 20 micron en een snelheid van 10 cm per seconde. Een ander voordeel is dat de printkoppen ongevoelig zijn voor temperatuurinvloeden.

Support in de machine verwijderen

TNO heeft de technologie ontwikkeld in

14

-print magazine maart 2015

Fraunhofer ontwikkelt modulaire 3D-printkop Ook Fraunhofer ILT heeft een modulair concept ontwikkeld waarmee een SLMmachine (selective laser melting) snel en relatief goedkoop vergroot kan worden om grotere producten te 3D-printen. Ook de opbouwsnelheid ligt aanzienlijk hoger.

De onderzoekers van het Fraunhofer ILT in Aken laten de tot nog toe gebruikte scanner helemaal weg uit de nieuwe machine. Ze integreren de diodelaser direct in de printkop. Elke diodelaser is individueel aan te sturen. In het prototype dat wordt getest, zijn 5 laserstralen beschikbaar voor het smelten van het poeder, bijvoorbeeld metaal.

Het eerste prototype van de Lepus Next Generation is veelbelovend. Door de modulaire opbouw van de printkoppen kun je eenvoudig de machine uitbreiden voor het 3D-printen van grotere producten.

samenwerking met de bedrijven Next Dent en Rapid Shape.

Voor de doorontwikkeling naar een commerciĂŤle versie van het 3D-print platform zoekt men nog andere partners.

De initiatiefnemers willen namelijk nog een aantal andere belangrijke stappen zetten. Een hiervan is het overbodig maken van supportmateriaal. "In de zin dat we het ondersteuningsmateriaal na het opbouwen automatisch in de machine willen verwijderen", legt Hessel Maalderink uit. Ook aan de materialenkant wordt nog aan verschillende zaken gewerkt. Zo moet de technologie straks geschikt zijn voor het 3D-printen van keramisch gevuld materiaal. Deze worden dan na het printen nog gesinterd. Ook biocompatibele materialen, bijvoorbeeld voor tandprothesen, moeten straks met deze technologie verwerkt kunnen worden.

Het voordeel van dit multispotsysteem is dat het totale vermogen eenvoudig vergroot kan worden door meerdere diodelasers in te bouwen, zonder dat aanpassingen nodig zijn in de besturingssoftware voor de belichting. Ook kun je met dit concept eenvoudig het totale bouwvolume van de SLM-machine vergroten, door meerdere van deze koppen te combineren of door de lineaire as waarlangs de kop beweegt te verlengen. De printkop beschikt over een eigen systeem voor beschermgas. Hierdoor blijft de hoeveelheid beschermgas gelijk, ook al vergroot je het bouwvolume. Het systeem zuigt tegelijkertijd rook en eventuele vonken af. De onderzoekers zeggen verder dat het gemakkelijk is in dit systeem de bestaande coax-systemen voor kwaliteitsbewaking te integreren. De werking van het concept is inmiddels aangetoond.

Het instituut gaat deze technologie nu samen met de partners uit de industrie verder testen en doorontwikkelen. www.ilt.fraunhofer.de

Hybride platform

Enkele jaren geleden heeft TNO op EuroMold het hybrideplatform printvalley getoond, een machine waarin meerdere bewerkingsstations inclusief 3D-printkoppen geĂŻntegreerd waren. Dat concept bestaat nog steeds. Hessel Maalderink denkt dat de nieuwe kop heel goed in dit concept past. Bij TNO ziet men in het hybride platform nog steeds de toekomst van additive manufacturing in een productieomgeving, omdat je namelijk meerdere bewerkingstechnieken kunt combineren en parallel aan elkaar kunt laten aflopen. Dit kan de hoge kosten van additive manufacturing terugdringen.

-print magazine maart 2015

Door de diodelasers direct in de printkop te integreren, is er geen scanner nodig en kan het bouwvolume van een SLM-machine eenvoudig vergroot worden, denken onderzoekers van het Fraunhofer ILT.

15

Roland DG demonstreert nieuwe toestellen op RapidPro Roland DG, een mondiale marktleider in grootformaatprinters en 3D-toestellen, pakt op RapidPro in Veldhoven uit met zijn nieuwe 3D-printer en desktop freesmachine. Deze monoFabtoestellen werden ontwikkeld om op een snelle en goedkope manier prototypes te maken.

Naast deze desktop toestellen worden ook de grotere freesmachines gedemonstreerd.

Gebruiksvriendelijke desktoptoestellen De nieuwe monoFab-toestellen zijn het resultaat van meer dan 25 jaar ervaring in 3D-frezen en zijn de eerste stap van Roland DG in 3D-printen. Door de voordelen van beide apparaten te combineren, kunnen gebruikers steeds de beste methode voor elke stap van hun workflow kiezen.

De ARM-10 3D-printer is het ideale toestel om een prototype te maken om een design of een complexe vorm uit te testen. De 3D-printer werkt volgens het stereo-lithografieproces met een UV-LED-projectiesysteem. Het bouwt modellen door lagen hars (uit een vat met vloeibare hars) uit te harden. Het imageCurehars van Roland wordt halftransparant bij uitharding en nabewerkingen zoals het verwijderen van steunbruggen en polijsten zijn heel eenvoudig.

De nieuwe SRM-20 desktop-freesmachine kan diverse merkonafhankelijke materialen frezen die doorgaans worden gebruikt voor het maken van prototypes, inclusief acryl, ABS, hout en modelleerwas. Zodoende is het mogelijk om het aanvoelen en gewicht van materialen te controleren die vergelijkbaar zijn met of identiek zijn aan de materialen die in de productie gebruikt zullen worden.

Krachtige freesmachines Naast de monoFab-reeks demonstreert Roland DG ook de MDX540 en MDX-40A. De MDX-540 produceert snel en nauwkeurig prototypes en industriële modellen. Het freestoestel heeft een werkoppervlak van 500 (X) x 400 (Y) x 155mm (Z) en kan uitgerust worden met een automatische gereedschapswisselaar, een roterende as en een T-sleuventafel. De MDX-540A is geschikt

om kunststoffen en lichte metalen zoals aluminium en messing te verwerken.

De MDX-40A is een compact freestoestel met een werkoppervlak van 305 (X) x 305 (Y) x 105mm (Z). De CNC-machine is geschikt voor allerhande kunststoffen zoals hars (modelleerwas, piepschuim), chemisch en natuurlijk hout, gips en acryl. Het toestel wordt gedemonstreerd met een vierde, roterende as.

Dankzij die as worden modellen automatisch geroteerd en langs meerdere zijden bewerkt.

Creatief bureau print mini-metropool met 3D-printer van Roland DG Belgisch designbureau Next Issue printte een complete stad met de Roland ARM-10 3D-printer. De wolkenkrabbers en moderne architectuur doen aan New York denken. De buildings hebben een maximale hoogte van 6 cm en zijn erg realistische weergaves van hedendaagse gebouwen. “Het is fantastisch om te zien dat de kleinste details van je ontwerp zo nauwkeurig worden geprint.

Het geeft ook grote voldoening om je creatieve hersenspinsels tastbaar te zien worden,” zegt 3D-designer Maarten Bloemen.

“Active Speaker” ontworpen door Hiroshi Yasutomi

Sinds 1986 helpen wij uw ideeën werkelijkheid worden

Desktop 3D-printer

Compact freestoestel

De nieuwe

-serie: twee toestellen, één oplossing

Laat uw 3D-concepten tot leven komen als een tastbaar model met de monoFab-toestellen van Roland DG. De monoFab-serie omvat twee gebruiksvriendelijke desktopapparaten: de ARM-10 3D-printer en de SRM-20 freesmachine. Met de ARM-10 maakt u snel conceptuele prototypes in de Roland ImageCure-hars.

De meest complexe en zelfs holle vormen worden probleemloos geprint. Met de SRM-20 maakt u functionele prototypes in goedkope materialen van uw keuze. De nauwkeurigheid is werkelijk subliem.

Combineer dus het beste van de additieve en subtractieve technologie met de nieuwe monoFab-serie van Roland DG.

Bezoek ons op RapidPro | stand 44

Bekijk de video op www.rolanddg.nl/monoFab

Sjef van Gastel, directeur Innovatieve Productietechnologie bij Fontys Hogeschool Engineering.

Oplossingsdomein bepaalt keuze productietechniek Additive manufacturing lijkt simpel. Vaak wordt de technologie afgeschilderd als dĂŠ oplossing om alles mee te produceren. Het is echter een productietechnologie die net zoals andere, voordelen ĂŠn beperkingen kent. Waar het op aan komt, is te ontdekken welke waarde 3D-printen aan je product of component kan toevoegen.

Grote multinationals vinden hun weg wel als het om nieuwe technologie gaat. De uitdaging is de MKB maakindustrie erbij te betrekken, de kleinere bedrijven ĂŠn de system suppliers.

Want additive manufacturing is geen eenvoudige technologie.

Het risico op teleurstelling na hemelhoge verwachtingen, is levensgroot, beseft Sjef van Gastel, directeur Innovatieve Productietechnologie bij Fontys Hogeschool Engineering. Hij geeft leiding aan het toegepaste onderzoek van het Objexlab in Eindhoven, dat zowel een nieuwe generatie ingenieurs opleidt alsook bedrijven ondersteunt die de mogelijkheden van additive manufacturing willen verkennen.

18

AM Killer Applications

De eerste stap, die Van Gastel in zijn workshop AM Killer Applications zet, is kijken naar wat jou als onderneming onderscheidt. Waarom kopen klanten jouw product en niet dat van de concurrent? Vervolgens moet je je de vraag stellen welke componenten daarin bepalend zijn. Zet daar de voordelen die 3D-printen biedt tegen af en je kunt een eerste selectie maken.

"Als je de voordelen van additive manufacturing kunt matchen met het ontwerp van het voorwerp, zie je of je met 3D-printen dingen kunt maken die je nu niet kunt maken." Uiteindelijk zet hij in een kwadrant de risico's af tegen de beloning die 3D-printen

-print magazine maart 2015

Sjef van Gastel (Objexlab): 3D-printen geen heilige graal, maar productietechnologie mét potentieel voor die toepassing oplevert. Dat levert inzicht in de componenten die het eerst in aanmerking komen om de mogelijkheden van additief produceren te verkennen.

Een van de ondernemingen waar Objexlab zo'n workshop heeft gedaan, is Vanderlande, de Nederlandse fabrikant van bagage-afhandelingsystemen. Dat heeft aanknopingspunten opgeleverd, waarmee de studenten van Fontys samen met medewerkers van Vanderlande dit voorjaar aan de slag gaan.

Ingenieurs moeten leren denken in oplossingsdomeinen Nieuwe generatie ingenieurs

In het Objexlab ontmoeten onderwijs en industrie elkaar. Een doorbraak van de 'nieuwe' productietechnologie vergt namelijk niet alleen out of the box denken van bedrijven, maar ook een generatie ingenieurs die anders

denkt. Van Gastel is zelf van origine werktuigbouwkundige, opgeleid om te denken in de ‘onmogelijkheden’ van subtractieve technieken zoals frezen en draaien. "Een van de belangrijkste zaken die we nu de studenten moeten meegeven, is dat ze in oplossingsdomeinen leren denken. Studenten moeten hun weg vinden in functie- en materiaalkeuze."

Dat geldt eigenlijk ook voor de bedrijven die met 3D-printen aan de slag gaan.

Het heeft geen zin om een onderdeel dat nu gefreesd of gedraaid wordt morgen op een lasersmeltmachine te gaan produceren. Je moet het probleem dat je ondervindt definiëren en dan het juiste oplossingsdomein kiezen. Als voorbeeld wijst Van Gastel naar ASML. In de wafersteppers gebruikt het concern manifolds. De kanalen hierin leiden niet alleen tot drukverlies, maar ook tot ongewenste krachten en hieraan gerelateerde trillingen. Weliswaar relatief klein, maar voor de precisiemachines die op nanometers nauwkeurig positioneren, is dat teveel. Additive manufacturing biedt de mogelijkheid om de geometrie van

de koelkanalen vrij te kiezen, waardoor de drukverliezen geminimaliseerd kunnen worden. Hierdoor worden de krachten met een factor 10 verlaagd. Dat is de oplossing die nodig is om de hoge nauwkeurigheden te halen. "De keuze voor de oplossingsrichting is bepalend voor de richting waarin je gaat", zegt Sjef van Gastel.

Materiaalkeuze

Zo moet je je ook de vraag stellen, zegt hij, of je een metalen onderdeel nog wel van metaal moet blijven maken. Tien tegen een dat er goede redenen zijn, bijvoorbeeld hogere stijfheid, een zware belasting.

Kunststoffen en composieten hebben weer heel andere eigenschappen, ze zijn bijvoorbeeld lichter, beter chemisch resistent, maar doorgaans minder zwaar belastbaar (kunststoffen). Ook dat is wat Sjef van Gastel bedoelt met het juiste oplossingsdomein kiezen. "Zowel conventionele technieken als 3D-printen hebben hun eigen kenmerken, hun eigen voordelen en typische beperkingen.

Geen enkele technologie is 100% ideaal.

Daar moet je je bewust van zijn." Door

In het lab in Eindhoven staan niet alleen zowel metaal- als kunststof 3D-printers, maar is ook alle noodzakelijke test- en analyseapparatuur beschikbaar.

-print magazine maart 2015

19

de studenten in hun opleiding deze beperkingen te leren, komt er straks een nieuwe generatie engineers die de additieve technologie de juiste plek weet te geven in het brede scala aan productietechnieken.

Geen enkele technologie is 100% ideaal Machinebouw

Sjef van Gastel ziet voor de machinebouw veel toepassingsmogelijkheden. De komende jaren gaat additive manufacturing deze branche een enorme impuls geven. De voordelen kunnen namelijk groot zijn. Denk aan doorlooptijdverkorting in het traject van ontwerp tot realisatie van het onderdeel. Maar ook aan het reduceren van assemblagestappen en het verminderen van het gebruik van specifieke tooling doordat je functies integreert. Daarnaast worden gepersonaliseerde producten mogelijk. Heel belangrijk voor de machinebouw is dat je met 3D-printen lokaal de massa en de stijfheid kunt variëren. Je kunt gewicht besparen als je een honingraatstructuur toepast, terwijl de stijfheid behouden blijft of misschien zelfs verbetert. De twee andere voordelen zijn de geometrievrijheid en integratie van functies. Geometrisch kun je krommingen bereiken die conventioneel niet maakbaar zijn, zoals de koelkanalen in de manifolds van ASML.

Testlab voor de industrie

Via de workshop AM Killer Application en gezamenlijke projecten, ondersteunt het Objexlab de maakindustrie. Bedrijven kunnen hier hun eerste ervaringen met 3D-printen opdoen en testonderdelen maken, voordat ze zelf investeren of de stap naar een servicebureau zetten. "Wij hebben apparatuur en kennis.

Objexlab onderdeel Centre of Expertise High Tech Systems and Materials Het Objexlab is een van de drie laboratoria binnen het Centre of Expertise High Tech Systems and Materials. Dit HBO-instituut helpt met praktijkgericht onderzoek de high tech industrie nieuwe toepassingen te zoeken en ontwikkelen voor de nieuwe productietechnologie. Het 3D-printlab is één van de drie programmalijnen. Het andere lab is Adaptive Robotics, waar toepassingen worden ontwikkeld voor robots die zichzelf aanpassen aan hun omgeving. De derde programmalijn is de ontwikkeling van agrorobotica, robottoepassingen voor de agroindustrie. Deze laatste activiteit vindt in het Greentech lab in Venlo plaats, de andere twee op de Fontyscampus in Eindhoven.

Die bieden we bedrijven aan", vat Sjef van Gastel het samen. In het lab staan niet alleen 3D-printers voor zowel kunststoffen als metaal, er is ook test- en analyse apparatuur beschikbaar, tot en met een elektronenmicroscoop. Kennisoverdracht moet wel centraal staan in de projecten. De kennis die Fontys inbrengt, reikt verder dan de pure techniek. Het Objexlab maakt deel uit van het Centre of Expertise High Tech Systems and Materials, dat Fontys heeft opgericht in het kader van het topsectorenbeleid.

Ook de bedrijfseconomische faculteit participeert hierin, want 3D-printen heeft eveneens een business kant. ICT doet mee, net als de faculteit toegepaste natuurwetenschappen waar veel polymeerkennis aanwezig is. Sjef van Gastel, die al zijn hele leven in de machinebouw actief is, heeft daarnaast ook een aantal ideeën omtrent onderzoeken die hij wil doen. Zo wil hij een kennisbank met designregels voor additive manufacturing opbouwen. www.objexlab.com

Studenten leren in het Objexlab de mogelijkheden en onmogelijkheden van additive manufacturing, mede doordat ze samen met bedrijven aan projecten werken.

20

-print magazine maart 2015

Materialise helpt fabrikanten desktop printers innovatie te versnellen

Home en professional segment groeien naar elkaar toe Materialise ondersteunt met de Build Processoren een aantal fabrikanten van desktop 3D-printers, zoals Felix en Leapfrog. Het Leuvense 3D-print bedrijf ziet dat deze jonge bedrijven zich snel ontwikkelen en hun 3D-printers opschuiven richting de professionele toepassingen.

De Nederlandse 3D-printer fabrikant Leapfrog was de eerste waarmee Materialise een partnership omtrent de ondersteuning op softwaregebied is aangegaan. De Taiwanese fabrikant van desktop DLP-machines RayOptics (MiiCraft) volgde direct daarna en als derde heeft zich Felix Robotics, een andere Nederlandse fabrikant, in het rijtje geschaard. Alle drie leveren ze samen met hun 3D-printers de Build Processoren van Materialise mee. Deze software zorgt voor een soepele communicatie tussen de PC en het designprogramma met de 3D-printer. Tot nog toe leverde Materialise dergelijke software enkel aan fabrikanten van professionele 3D-printsystemen.

Potentie voor prototyping

“De ontwikkelingen in het desktop segment, zoals wij dat noemen, gaan heel snel. Nu worden deze printers veelal gebruikt voor educatieve doeleinden en thuisgebruik. Als de technologie zich zo blijft door ontwikkelen, hebben deze 3D-printers de potentie om in het professionele segment door te dringen”, zegt Karel Brans, manager strategische partnerships bij Materialise.

Tegelijk met de ontwikkeling van de technologie ziet hij ook deze jonge start ups zich professionaliseren. Door samen te werken op basis van de software waar het Belgische bedrijf al jaren aan ontwikkelt, kunnen de

-print magazine maart 2015

nieuwe fabrikanten hun aandacht op de hardware richten en hun innovatiecyclus versnellen. Een andere reden voor Materialise om deze stap te zetten, is dat de fabrikanten van desktop3D-printers een groot publiek bereiken. “Samenwerking betekent dat wij meer mensen de kans kunnen bieden om kennis te maken met deze technologie”, vult Tim Van den Bogaert, productmanager software, aan.

Materialise wil het aantal partnerships verder laten groeien, waarbij men voornamelijk mikt op bedrijven die het DIY segment willen doorbreken en zichzelf professioneel willen profileren.

Maatwerk oplossingen

Het gaat in deze overeenkomsten om samenwerking, benadrukken beiden.

Materialise biedt geen standaard product aan. De Builder Software wordt aangepast aan de specifieke wensen en eisen die de fabrikant heeft. Tim Van den Bogaert gelooft namelijk nog niet in een standaard oplossing voor de connectie tussen de ontwerpsoftware en de 3D-printers. “Data voorbereiden voor 3D-printen blijft toch een specifieke op een bepaalde 3D-printer gerichte activiteit.” Feitelijk hanteert Materialise hier dezelfde aanpak als in de samenwerking met de fabrikanten van professionele 3D-printers. Karel Brans: “We vertrekken vanuit dezelfde basis, maar als zij ideeën hebben, implementeren we die in de software voor die fabrikant. Zo kunnen zij zich

ook onderscheiden met de software die ze met hun printers meeleveren.”

Koppeling met Magics

Hoewel Build Processor het 3D-printen voor de gebruiker van een Leapfrog of Felix 3D-printer vereenvoudigt, gaat er technologie achter schuil die deels overlapping heeft met bijvoorbeeld Magics van Materialise, het meest bekende pakket om data printklaar te maken. De overstap naar Magics zal dan ook geen probleem opleveren. Tim Van den Bogaert gelooft echter eerder dat het juist de huidige gebruikers van Magics zullen zijn die de desktop 3D-printtechnologie erbij gaan halen.

Hij ziet de desktop wereld opschuiven richting de professionele gebruikers.

“Door de ontwikkeling van de desktop machines zullen ontwerpers die nu enkel een professionele machine hebben, ook desktop printers in huis halen. Ze willen ’s nachts op hun bureau een prototype kunnen printen.” Data die ze hebben voorbereid in Magics kunnen daarom zo ingelezen worden in Build Processor.

Een van de verschillen tussen de twee software pakketten is dat Magics veel meer instelmogelijkheden biedt. “Met Magics krijg je een garage vol met sleutels en schroevendraaiers, waar je enorm veel dingen mee kunt. Voor de consument verbergen we deze complexiteit.”

Meer informatie

www.materialise.com

21

Aerialtronics halveert R&D doorlooptijd bij ontwikkeling drones

3D-printen voor drones: is the sky the limit?

Om met een relatief klein team van 35 medewerkers drones te ontwikkelen die aansluiten op uiteenlopende behoeften van klanten, zet Aerialtronics 3D-printen in.

De Nederlandse drone-fabrikant heeft hiermee de doorlooptijd in de R&D-afdeling gehalveerd, gebruikt 3D-geprinte onderdelen in vliegende prototypes en zet de technologie nu ook in voor de productie van add-on delen. Is the sky the limit?

Onbemande vliegtuigjes, drones, voor civiel commerciële toepassingen vormen een van de spannende, disruptieve technologieën van tegenwoordig.

Aerialtronics in Den Haag heeft al meer dan 200 van deze onbemande vliegtuigjes bij klanten over de hele wereld ingezet. Voor toepassingen

die uiteenlopen van inspecties van infrastructuurwerken, monitoring van kuddes vee tot en met creatieve toepassingen in bijvoorbeeld de filmindustrie. De grootste uitdaging voor het Nederlandse bedrijf is de drones telkens aan te passen aan de behoeften voor een specifieke toepassing.

Standaard platform aanpassen

"Daarom hebben we een concept ontwikkeld dat een standaard platform gebruikt en dat we kunnen aanpassen aan de individuele klantwensen en de toepassing”, zegt Joost Hezemans, hoofdontwerper bij Aerialtronics. Dit platform is de Altura Zenith. Zaken als motorvermogen, het laadvermogen, vluchtduur en softwaresystemen zijn alle aanpasbaar. Customized onderdelen, zoals behuizingen voor motor, elektronica en software, worden bij elke opdracht opnieuw ontworpen. Telkens zijn er dan nieuwe prototypes nodig. “Zelfs de ontwikkeling van een beperkt aantal wisselende componenten vereist veel ontwerpiteraties en prototypes. Dat proces duurde lang en was kostbaar”, gaat Hezemans verder over de werkwijze tot voor kort. Daarom is Aerialtronics gaan onderzoeken of 3D-printen een voordeel oplevert. Daartoe werd de productie van bepaalde onderdelen uitbesteed aan servicebureaus. Maar omdat sommige modellen in Azië werden geproduceerd, kostte elke wijziging in het design een maand productietijd en zette het budget flink onder druk.

Eigen 3D-printer Joost Hezemans, hoofd ontwerper bij Aerialtronics bekijkt samen met Barth Vrijling enkele 3D-geprinte prototypen. De dronefabrikant heeft het R&D traject gehalveerd in doorlooptijd dankzij een eigen Stratasys uPrint 3D-printer.

22

Samen met Stratasys heeft de Nederlandse drone-fabrikant daarom een eigen 3D-print faciliteit gecreëerd,

-print magazine maart 2015

De onbemande vliegtuigen van Aerialtronics worden nu voorzien van klantspecifieke componenten, die zelfs in de eindversie 3D-geprint worden.

gebaseerd op een Stratasys uPrint Se Plus 3D-printer. “Sinds we controle hebben over onze eigen 3D-print activiteiten, hebben we de lange doorlooptijd verkort en hebben we de totale ontwikkeltijd gehalveerd”, zegt Joost Hezemans over het effect dat de eigen 3D-printer heeft. Hij is vooral gecharmeerd van het gemak waarmee de CAD-ontwerpen geprint kunnen worden.

Het ABS Plus materiaal van Stratasys dat men gebruikt, beschikt over ongeveer 90 procent van de sterkte van het uiteindelijke materiaal en de gewichtseigenschappen zijn perfect om er vliegende prototypes mee te bouwen. “Bijkomend voordeel van ABS Plus is dat we het materiaal ook kunnen gebruiken voor de productie van gepersonaliseerde onderdelen. Dat zijn bijvoorbeeld de motorsteunen.” Dit zijn best wel kritische onderdelen van de drone, omdat de motor veel warmte kan genereren tijdens het gebruik. Het ABS Plus van Stratasys is daar voldoende tegen bestand en komt overeen met de gewenste sterkte- en gewichtseigenschappen.

Internationaal concurrerend

De onbemande vliegtuigjes van Aerialtronics worden op tal van plaatsen ingezet. Ook politie en hulpdiensten gebruiken ze tegenwoordig. 3D-printtechnologie maakt het voor een kleine speler als Aerialtronics mogelijk om internationaal concurrerend te opereren door het vroegere kosten en tijd verslindend designen engineeringproces te versnellen. “De Stratasys 3D-printer heeft ons geholpen om tot een meer geavanceerd ontwerp te komen en de Altura Zenith veel sneller en tegen lagere kosten aan te passen dan mogelijk zou zijn geweest met conventionele technieken”, zegt Joost Hezemans. “Ongeacht hoe verschillend de klantvragen ook zijn.” www.aerialtronics.com/nl/ www.stratasys.com

Ook functionele delen printen

Hoewel Aerialtronics van plan was het hoofdplatform te blijven bouwen van carbonfiber, zet men 3D-printen nu ook in voor zogenaamde add-ons, extra onderdelen die op wens van de klant in de drone worden verwerkt. Vaak zijn dat behuizingen voor sensoren en GPS-systemen. Het gebruik van 3D-printen geeft de ontwerpers meer tijd om het design van deze onderdelen te verfijnen. Joost Hezemans: “Met de uPrint 3D-printer kunnen we een ontwerp vandaag aanpassen en vannacht de nieuwe onderdelen printen, zodat we morgen kunnen testen, eventueel nog eens aanpassen en ’s nachts weer printen voor de volgende test.” Sinds de eigen 3D-printer in huis is, is het aantal ontwerpiteraties met een factor vijf tot tien toegenomen. “We zien meer, we vliegen meer en dankzij 3D-printen is ons product verbeterd.”

-print magazine maart 2015

De Nederlandse fabrikant van onbemande vliegtuigjes zet deze uPrint van Stratasys in, zowel voor ontwikkelwerk alsook voor het personaliseren van bepaalde onderdelen van de drones.

23

Finalisten AM Challenge benutten potenties 3D-printen maximaal De zes finalisten voor de Additive World Design for Additive Manufacturing Challenge 2015 laten zien welke mogelijkheden additive manufacturing biedt. Studenten en professionals benutten de designvrijheid maximaal, om gewicht te verminderen, assemblage te vereenvoudigen en zelfs de materiaalstructuur te wijzigen.

Uit 34 inzendingen heeft de jury zes finalisten gekozen: drie in de groep professionals, drie in de groep studenten. De inzendingen zijn afkomstig uit de hele wereld: USA, Canada, Nederland, België, Duitsland, Frankrijk en India. “De inzenders laten met name zien hoe producten kunnen worden verbeterd wanneer de vrijheden van 3D-printen in het ontwerp worden meegenomen’, zegt Daan Kersten, medeoprichter en CEO van Additive Industries, initiatiefnemer van de internationale designchallenge. ”De grote variatie aan toepassingen bevestigt bovendien de groeiende aandacht vanuit verschillende industrieën voor additive manufacturing.”

Ali Aldubaisi (USA): Hip implant (student)

Settels Savenije Van Amelsvoort (NL): Self sealing vacuum seal (professional)

Team E-Move (NL): Swing arm for electric motorcycle (professional)

Christoph Le Blanc (D): Small turbine frame (student)

Team Cooling with Heat (D): Computer cooling unit (student)

Team Spartacus3D (F): Pepper mill (professional)

De finalisten: professionals

Het professionele team van Spartacus3D uit Frankrijk 3D-print een pepermolen met bewegende delen in één keer compleet, zodat geen assemblage meer nodig is. Het Nederlandse E-Move integreert de remleiding van een nieuw type elektrische motorfiets deels in een voor gewicht geoptimaliseerde wielophanging, waardoor gewichtsreductie hand in hand gaat met een grotere slijtvastheid en minder productiestappen. De derde finalist uit de ‘professionals’ categorie is het Eindhovense ingenieursbureau Settels Savenije Van Amelsvoort, dat een zichzelf-afsluitende vacuümring ontwierp waar dunwandige interne kanalen in combinatie met vacuüm de precieze montage van de ring met een groot aantal boutjes overbodig maakt.

De finalisten: studenten

Bij de studenten gebruikt het Duitse team ‘Cooling with Heat’ de grote ontwerpvrijheid van 3D-printen om een complexe en op de natuur geïnspireerde warmtewisselaar te maken. Deze zet de warmte van een computer om in energie om de koelventilator te laten draaien. De Amerikaanse student Ali Aldubaisi verandert met additive manufacturing in zijn ontwerp de materiaalstructuur.

Hierdoor lijkt het herontworpen heupimplantaat meer op het originele bot en worden tegelijkertijd de sterkte en de levensduur

24

verhoogd. Christophe Le Blanc uit Duitsland heeft de steun voor een turbine aangepast met behulp van topologie-optimalisatie software. Deze software helpt de ontwerper bij het bepalen waar wel materiaal moet zitten omdat het een functie heeft en waar juist materiaal kan worden weggelaten. Dit levert hele nieuwe structuren op die, onder andere, gewicht besparen, stijver en sterker zijn en doen denken aan de vormen die we in de natuur zien.

Op woensdagavond 4 maart worden de prijzen uitgereikt door de Amerikaanse juryvoorzitter professor Brent Stucker tijdens het Additive World Awards Dinner op de High Tech Campus in Eindhoven.

-print magazine maart 2015

Draagarm voor satelliet antenne ongeveer 40 procent lichter dankzij 3D-printen

3D-printen leidt tot paradigmawissel in design De industrie staat voor een paradigmashift in de manier van producten ontwerpen. Dat gaat richting simulatie gedreven design, waarbij optimalisatie de drijfveer is. 3D-printen is de reden voor deze ingrijpende wijziging in de manier waarop producten ontworpen gaan worden.

Altair en dochterbedrijf solidThinking hebben samen met de Zwitserse toeleverancier RUAG en machinebouwer EOS de mogelijkheden laten zien aan de hand van een draagarm voor de Sentinel 1 satelliet. De bedoeling was om het design zodanig te maken dat minimaal materiaalgebruik gecombineerd wordt met een maximale stijfheid. Dat is immers wat mogelijk wordt met 3D-printen. De 40 centimeter lange antennehouder is uiteindelijk geproduceerd op een EOS M 400 machine, de industrie 3D-printer voor metalen componenten, die de Duitse onderneming een jaar geleden op de markt heeft gebracht.

Geen beperkingen qua maakbaarheid

Altair gebruikte voor de topologie optimalisatie de eigen software OptiStruct; de constructie werd gedaan met solidThinking Evolve.

Mirko Bromberger, marketing manager bij Altair, zegt dat topologie optimalisatie altijd tot de meest efficiĂŤnte vormen leidt. Alleen waren deze vormen tot nog toe nauwelijks maakbaar. Juist de maakbaarheid is nog altijd richtinggevend voor het design van een product, het design for manufacturing mantra. Met de komst van additive manufacturing, oftewel 3D-printen, vervallen de beperkingen qua maakbaarheid, omdat quasi alles maakbaar wordt. Omdat je zulke bionische structuren amper kunt tekenen - of het kost wel erg veel tijd - neemt de software die taak over.

Dat is wat Altair bedoelt met de paradigmashift in design. De uitgangspunten voor een component zijn voor de software voldoende om het design te bepalen.

Gewichtsreductie

Wat betreft de draagarm voor de Sentinel 1 satelliet: deze kon door het design te optimaliseren qua gewicht worden teruggebracht van 1,626 kilo naar 0,936 kilo, met behoud van alle belangrijke uitgangspunten, zoals de krachten die de draagarm moet kunnen doorstaan. Het eerste prototype is door EOS geproduceerd en wordt momenteel uitvoerig getest of het aan alle kwalificaties voldoet. De pilot van de drie bedrijven toont volgens Altair aan dat al vroeg in het ontwerpproces beslist moet worden of een stuk 3D-geprint gaat worden. Dan moet het design daar helemaal op afgestemd worden om de voordelen van deze technologie maximaal te benutten. Dan kun je, aldus Bromberger, de ideale

-print magazine maart 2015

combinatie vinden tussen gewicht, prestaties, materiaal en sterkte.

In het pilotproject hadden de drie bedrijven slechts 4 weken nodig van begin tot een vrijgave van het design voor productie op de machine van EOS.

Meer informatie

www.altair.com www.solidthinking.com

25

3D-printen van koelkanalen in Wat kan, wat kan niet, is er een

Deze insert is volledig vervaardigd met additive manufacturing.

Zo ziet deze insert er inwendig uit. De schuif bestaat uit 8 koelkanalen van Ø 3 parallel aangesloten op een toe- en afvoerkanaal van Ø 10. Alle parallelle koelkanaal circuits zijn zo ontworpen en opgebouwd dat ze exact dezelfde druken stromingseigenschappen hebben.

Additive manufacturing ligt op ieders lippen en geldt ondertussen in veel sectoren als state of the art technologie voor de productie van complexe componenten. Is hier echt sprake van een industriële revolutie, die de huidige productietechnieken volledig gaat veranderen? Of is het een hype die overwaait?

Hoe deze vragen beantwoord zullen worden, zal de toekomst uitwijzen. Feit is wel dat met name voor de productie van spuitgieten drukgietmatrijzen de vormvrijheid van additive manufacturing nieuwe mogelijkheden biedt voor conformal cooling. Koelkanalen die precies het contour van het gereedschap volgen. Doordat met de laser uit een poederbed driedimensionale kanaalstructuren kunnen worden geproduceerd, die qua geometrie amper nog beperkingen hebben, kunnen we gereedschappen actief koelen. Dat lukt ook met gereedschappen die tot nog toe niet of onvoldoende gekoeld konden worden. Het voordeel is evident: kortere cyclustijden bij gelijkblijvende kwaliteit, minimaal kromtrekken en geen oppervlaktedefecten door inzakkingen.

Als diepgatboren van koelkanalen niet toereikend is, kan 3D-printen een alternatief zijn Wanneer additive manufacturing?

Voor welke inzetstukken en kernen biedt additive manufacturing nu voordelen? Eigenlijk voor alle gereedschappen die door conventionele, diepgat geboorde koelingen en schuine boringen

26

niet meer voldoende efficiënt gekoeld kunnen worden, bijvoorbeeld hoge, koepelvormige inserts. In dergelijke situaties zorgt een additief vervaardigd inzetstuk voor het gereedschap voor een betere koeling.

Helaas kent ook additive manufacturing beperkingen die men niet gemakkelijk kan overwinnen. Bijvoorbeeld de (relatief) hoge productiekosten van 3D-geprinte matrijsinserts, wat vooral komt door de lange procestijd en de hoge kosten van het materiaal. Een andere beperking is de grootte van de bouwkamer in de machines, die verhoudingsgewijs nog beperkt is. De afmetingen van de additief vervaardigde delen is dus een beperking. De machinebouwers werken koortsachtig aan het wegwerken van deze beperkingen door grotere machines met méér lasers te ontwikkelen.

Materiaalbeperking

Vanuit de matrijzenbouw gezien, zijn er nog andere beperkingen, die vooral technologisch worden bepaald. In de eerste plaats is dat het geringe aanbod van materialen die met laser additive manufacturing verwerkt kunnen worden. Voor de matrijzenbouw gaf het tot voor kort enkel 1.2709 als staalsoort. De reden hiervoor is dat voor het additief vervaardigen een martensitisch uithardende staalsoort nodig is. De normaal gesproken veel gebruikte warmwerkstalen zouden door de hoge afkoelgradaties na het smelten volledig bros worden en de matrijsinserts zouden scheuren.

-print magazine maart 2015

gereedschap inserts: alternatief?

Nu is het niet zo dat 1.2709 niet geschikt zou zijn voor de gereedschapsbouw.

Integendeel, het is een zeer geschikt staal: het trekt weinig krom, is taai, kent een hoge rekgrens en treksterkte maar helaas een geringe corrosiebestendigheid.

Er is echter ondertussen een tweede materiaal beschikbaar gekomen, Corrax van Uddeholm. Dat heeft een hoge corrosiebestendigheid, maar wel weer een geringere hardheid en beperkingen in de taaiheid.

Hoogglans polijsten

Als laatste kan dan nog genoemd worden dat additief vervaardigde werkstukken niet zonder meer hoogglans gepolijst kunnen worden. Dat ligt niet in de eerste plaats daaraan dat de verbindingen tussen de poeders niet homogeen genoeg zijn, maar het ligt simpelweg aan de staalsoort zelf.

Gereedschapstaal 1.2709 bevat ingesloten carbidedeeltjes, die bij het polijsten uitbreken en typische, 20 µm grote fouten in het oppervlak veroorzaken. Deze worden in een hoogglans gepolijst oppervlak niet geaccepteerd.

Alternatief voor 3D-printen

Wat is een alternatief als vormdelen te groot zijn voor additieve productie, of materialen en oppervlakte-

eigenschappen zijn vereist die additief nog niet mogelijk zijn, maar men toch een optimale temperatuurregeling van het gereedschap wil? Vacuümsolderen (hoogtemperatuursolderen) is al sinds vele jaren een bewezen techniek, die met dank aan een toevoegmateriaal een hoogsterke en dichte verbinding realiseert tussen zowel twee gelijke of twee verschillende materialen. Dit vacuümsolderen gebeurt in een vacuümoven precies bij de uithardingstemperatuur van de betreffende gereedschapstaalsoorten. De constructeur kan een matrijsinzet in twee of meerdere delen scheiden, waarna de koelkanalen mechanisch eenvoudig kunnen worden bewerkt. Deze losse delen worden via het vacuümsolderen weer tot een geheel verbonden. Hetzelfde kun je ook doen bij ronde symmetrische kernen, alleen worden deze in een huls en een kern gescheiden.

Additief en vacuümsolderen samen

Meer en meer stappen matrijzenmakers over op beide productieprocessen: laser additief opbouwen en vacuümsolderen.

Dat gebeurt zelfs met inserts die in één gereedschap worden geïmplementeerd.

Pionier van deze aanpak zijn de twee bedrijven Listemann Technology AG in Liechtenstein en de Duitse Renishaw GmbH LBC Engineering. Sinds drie jaar

In dit concept zijn additief en vacuümsolderen samen toegepast. De groene binnenste kern is additief vervaardigd, de rode vorminsert is vacuümgesoldeerd.

bieden de twee dienstverleners aan de gereedschapsindustrie een slimme technologiemix uit één hand aan. Als een klant een optimale, contourvolgend temperatuurbeheerssysteem wil, of een thermische optimalisatie van een bestaand gereedschap, analyseren de experts van Listemann en LBC het project en stellen de matrijzenmaker een optimale oplossing voor, gezien vanuit de koelopgave. Daarbij kiezen zij voor de beste productietechniek met het grootste economisch rendement.

Günther M. Rehm, Manager Sales & Marketing Listemann Technology AG g.rehm@listemann.com

Renishaw GmbH - LBC Engineering en Listemann Technology AG werken nauw samen aan projecten voor de gereedschapindustrie. Het Duitse bedrijf, vorig jaar overgenomen door Renishaw, geldt als een van de pioniers op het gebied van additive manufacturing van metalen componenten. Het bedrijf heeft zich vooral gericht op het additief produceren van gekoelde matrijzen en gereedschapinserts voor spuitgieten en metaalgieten. Een belangrijk onderdeel van de dienstverlening is het design van de koelkanalen en de simulatie van de koeling om uit de lasergesmolten inserts maximaal economisch rendement te behalen. Listemann is een expert op het gebied van industriële thermische procestechnologie. Vacuümsolderen en het ontwerpen van conform gekoelde matrijzen is een van de specialiteiten. Het past zowel vacuüm- als hoogtemperatuursolderen toe. De twee bedrijven trekken sinds enige tijd gezamenlijk op als het gaat om projecten voor het optimaliseren van de koeling van gereedschappen.

Een voorbeeld van een insert die via vacuümsolderen is gemaakt. Het gaat om een driedelig concept, met twee soldeerbewerkingen. De koelkanalen Ø 6 zijn parallel aangesloten, wat resulteert in een dwarsdoorsnede van Ø 8,5 mm.

-print magazine maart 2015

www.listemann.com/en/services/brazing.html http://www.lbc-engineering.de Wirtschafstpark 34 LI-9492 Eschen, Liechtenstein

27

3D-printen zonder kleerscheuren Koekje, buurvrouw? Ja graag, het kan weer, ik heb net een nieuwe kaak laten printen. Science fiction?

3D-printen is hot. Tegenwoordig kun je bijna alles 3D-printen: plastic vaasjes, selfies, ijzeren onderdelen, meubels, titanium onderkaken, gouden sieraden en zelfs menselijk weefsel en organen. Productieprocessen en supply chains worden op de kop gezet. Maar hoe zit het met de juridische kant van 3D-printen?

3D-printen kan thuis al met een printer vanaf zo’n 1.000 Euro van Ultimaker. Wie niet zelf wil investeren, kan op onlineplatforms zoals Shapeways terecht. In de industrie vergt additive manufacturing grotere investeringen, maar partijen als ASML, GE en ook autofabrikanten zijn er al volop mee bezig. Al snel duiken dan juridische uitdagingen op zoals namaak en piraterij, (product)aansprakelijkheid en garantie.

Intellectuele eigendom

Veel bedrijven met intellectuele eigendom zien piraterij van hun ontwerpen en aansprakelijkheid voor toepassing van geprinte producten als grootste bedreiging. Cybercrime, digitale spionage en inbraak in systemen van bedrijven zijn aan de orde van de dag.

Octrooi: kans en bedreiging

Er zijn veel patenten op 3D-printtechnologie. De basistechnologie is ruim 20 jaar oud. Daarom zijn de eerste octrooien al verlopen. Andere bedrijven mogen die techniek dan vrij toepassen. Maar intussen komen er weer nieuwe octrooien bij. Bedrijven moeten het octrooilandschap onderzoeken om kleerscheuren en claims te voorkomen.

En als u zelf iets slims bedenkt, overweeg dan om octrooi aan te vragen. Dat biedt al gauw aantrekkelijke voordelen, zoals

28

voorsprong op uw concurrenten, fiscale voordelen en waarde in uw onderneming die investeerders graag zien.

Wat is van wie?

Wat kun je naast bescherming van printers en software doen met 3D-ontwerpen en design files? Het zijn digitale bestanden, dus is het kopiëren en verspreiden een kwestie van een paar muisclicks.

Mag dat zomaar? Wet- en regelgeving over intellectuele eigendom, zoals octrooirecht, auteursrecht, modelrecht en merkenrecht, zijn gewoon van toepassing.

Bestaande wetten en regels gelden ook op internet en dus ook voor deze technologie.

Toch roept additive manufacturing specifieke vragen op. Van wie is de intellectuele eigendom als de klant met een briljant idee of nieuwe vormgeving komt? Afnemers kunnen steeds meer zelf aangeven hoe zij een product design willen hebben. Additive manufacturing maakt het jatten van 3D-ontwerpen simpeler dan ooit. Je koopt een exemplaar van een bepaald product of een onderdeel van een machine, maakt een 3D-scan, verwerkt het gescande ontwerp met software en print meerdere, identieke exemplaren. Digitale 3D-scans kun je dan ook nog eens gemakkelijk delen via internet, zodat ook anderen getrouwe 3D-kopieën kunnen afdrukken.

Louwers IP|Technology Advocaten is gespecialiseerd op het gebied van IP/innovatie, IT/internet en privacy en opereert vooral ook op het snijvlak van recht en technologie.

Maar mag dat zomaar? Wet- en regelgeving over intellectuele eigendom, zoals octrooirecht, auteurs- en modellenrecht, databankenrecht en merkenrecht, zijn van toepassing op deze nieuwe ontwikkelingen. Een beschermd ontwerp of product mag je dus niet zomaar gebruiken; daarvoor is in principe toestemming nodig. De wetten en regels gelden ook op internet. Het probleem ligt dus niet zozeer in de bescherming zelf, maar veel meer in het gemak van wereldwijde verspreiding en het probleem van effectieve handhaving van de rechten in onze digitale wereld.

Voor bedrijven is diefstal van design files, kopieergemak en verspreiding van design files via internet een reëel gevaar. Dat vereist verhoogde aandacht voor ITsecurity, beveiliging van files en controle.

-print magazine maart 2015

Dienstverleners

En is een 3D-printshop of online platform bij het 3D-printen of delen van designfiles aansprakelijk voor inbreuk op intellectuele eigendomsrechten? Moet die aanbieder onderzoeken of het 3D-ontwerp inbreuk maakt op rechten van anderen? Denk aan illegale kopieën van muziek en de positie van internet service providers en marktplaatsen zoals eBay.

Aansprakelijkheid en garantie

Wie is aansprakelijk voor 3D-geprinte producten of onderdelen?

Bijvoorbeeld een autodealer die reserve-onderdelen print.

Interessant, want een kostbare voorraad reserveonderdelen wordt overbodig. Maar wie is aansprakelijk als de print defect is: de fabrikant of het bedrijf dat het defecte onderdeel heeft geprint? Degene die een reserveonderdeel print, zal juridisch al snel als fabrikant worden gezien. En wat als degene die print het oorspronkelijke ontwerp wijzigt of een verkeerde legering gebruikt?

Garantievoorwaarden bepalen meestal dat iedere garantie vervalt als geen originele onderdelen worden gebruikt. Is een 3D-geprint onderdeel origineel als het wordt geprint met een printfile van de fabrikant? Is dat ook zo als je een origineel onderdeel scant en print?

De mogelijkheden die 3D-printing biedt voor medische toepassingen, zijn revolutionair. De technologie wordt al volop toegepast voor simulatiemodellen bij operaties. Maar spannender wordt het als implantaten in schedels of rugwervels worden geprint of zelfs weefsel of organen. Science fiction?

Absoluut niet: in Utrecht is een centrum gelanceerd voor bioprinting. Veelbelovend allemaal, maar wie is de eigenaar van de stamcellen waarmee wordt geprint: de patiënt of de producent? En wordt de rol van het ziekenhuis niet méér de rol van leverancier en niet langer alleen een zorgverlener,

-print magazine maart 2015

met alle gevolgen van dien voor de verantwoordelijkheid en productaansprakelijkheid? Dat levert dan weer boeiende ethische vragen en privacy-issues op.

Andere juridische gevolgen

Even boeiend is de vraag wat je wel en niet mag printen. Mag je onderdelen van wapens online afdrukken? En mag je medical devices online aanbieden zodat ze in andere landen kunnen worden geprint?

Al zal massaproductie niet verdwijnen, toch kunnen 3D-printing en additive manufacturing vergaande gevolgen hebben.

Supply chains en commerciële en juridische relaties en rollen moeten anders worden ingericht. Als de klant of dealer zelf gaat produceren, vallen tussenschakels weg. Die gewijzigde rollen en functies van bedrijven brengen onherroepelijk wijzigingen mee van verantwoordelijkheid, risico’s en aansprakelijkheid. Dat vereist een heroriëntatie van die risico’s, ook in het kader van contracten, algemene voorwaarden, garantie en verzekering.

Antwoorden

De technologie biedt veel nieuwe kansen. Maar bedrijven moeten zich heroriënteren op hun positie in het tijdperk van the Internet of Things, 3D-printen en additive manufacturing.

Bestaande regels moeten worden toegepast en geïnterpreteerd.

Dit vereist vooruitdenken en kennis van zaken en creativiteit van juristen. Alleen dan komen er passende oplossingen, zowel B2C als B2B. Deze oplossingen gaan hand in hand met best practices, standaardisatie en normering.

Mr. Ernst-Jan Louwers, louwers@louwersadvocaten.nl

Louwers IP|Technology Advocaten

29

Industriële materialen en 3D-printers bij Envisiontec Waarom zou je als machinebouwer altijd voor metaal kiezen als kunststof in een aantal gevallen een goed alternatief is?

Envisiontec heeft onlangs niet alleen twee grotere 3D printers gelanceerd, maar eveneens nieuwe ABS-achtige materialen voor industriële toepassingen.

Envisiontec heeft de nieuwe ABS-achtige materialen zowel voor de 3SP-machines als voor de Perfactory printers ontwikkeld.

Met name voor het eerste type is de range breed. Naast de drie varianten in de Flex uitvoering is er ook een extra sterk materiaal als Tough op de markt gebracht. Deze materialen zijn bedoeld voor zowel prototypes alsook voor productie-onderdelen, denk aan de machinebouw. De materialen zijn bestand tegen hoge continue belasting. Het ABS-achtige materiaal is zo sterk dat je er zonder meer in kunt boren en tappen om er bijvoorbeeld metalen schroefdraadbussen of andere bevestigingsmaterialen in aan te brengen.

Groot formaat printers

Deze materialen kunnen ook gebruikt worden op de twee nieuwe modellen die onlangs op de markt zijn gekomen, de Xtreme 3SP en Xede 3SP. Beide modellen zijn groot formaat industriële 3D-printers die gebruik maken van een diodelaser.

Het licht hiervan wordt via een draaiende drum met daarin meerdere optieken op het fotopolymeer gericht (Scan Spin and Selective Photocure, 3SP). Het verschil tussen de twee machines zit in het formaat van het bouwplatform. De Xtreme heeft een werkruimte van 254 bij 381 bij 330 mm, de Xede gaat nog een stap verder en kan producten tot 457 bij 457 bij 457 mm printen.

In het X- en Y-vlak bedraagt bij beide machines de resolutie 100 µm; de laagdikte is afhankelijk van de fotopolymeer die gebruikt

De Xede 3SP is een groot formaat fotopolymeer 3D-printer.

wordt, 50 tot 150 µm. Juist het grote bouwvolume maakt de machine aantrekkelijk voor productiedoeleinden, omdat je in één run meerdere producten kunt 3D-printen. Voor beide machines zijn dezelfde materialen beschikbaar. www.envisiontec.de www.cncconsult.nl

Niet alleen prototypes, ook industriële componenten kunnen op de machines van Envisiontec vervaardigd worden. De nieuwe ABS-achtige materialen hebben mechanische eigenschappen die voor tal van toepassingen in bijvoorbeeld de machinebouw voldoende zijn.

30

-print magazine maart 2015

Gecertificeerde metalen en toch 3D-printen 3D metaalprinten is een relatief langzaam proces en veel poeders zijn nog niet gecertificeerd. Dat zijn twee beperkingen van de technologie die 3Dealise bij een aantal producten omzeilt door de zandvormen voor gietwerk te 3D-printen. "Daarna kunnen we de onderdelen gieten van gecertificeerde materialen", zegt Roland Stapper, directeur van 3Dealise dat met de ExOne machine een vliegende start heeft gemaakt.

3Dealise is het eerste onafhankelijk zandprintcentrum in Europa. Op een S-Max 3D-printer van ExOne produceert de onderneming zandvormen voor de gietindustrie. De eerste maanden zijn succesvol geweest, maar, zo zegt Roland Stapper er meteen bij: het werk komt niet vanzelf. "We moeten veel werk in de markt verzetten. Er bestaat veel enthousiasme maar ik merk dat er nog steeds veel scepsis bestaat. Is ons product wel industrieel; inzetbaar?"

Design for printing

Om de maximale winst van het printproces te benutten, moet je voor 3D-printen ontwerpen. Traditionele beperkingen van gieten, zoals ondersnijdingen, interne structuren en overhangende delen, vervallen als je een vorm ontwerpt die je vervolgens print. De typische producten die zich lenen voor het zandprinten, zijn vormen die je snel nodig hebt, heel complex zijn of waarvan er slechts enkele nodig zijn. Verder

Roland Stapper. Op de voorgrond een cilinderblok van een Colibri T-car uit 1908. Dankzij 3D-zandprinten kan deze motor weer tot nieuw leven komen.

biedt het zandprinten de mogelijkheid om gewicht van het eindproduct te reduceren, omdat je zowel dunwandiger kunt ontwerpen alsook inwendige structuren kunt aanbrengen. Ook biedt deze manier van werken het voordeel dat je geen dure gietvormen meer op voorraad hoeft te houden om het gietdeel snel te kunnen maken als dat nodig is. Bij oude producten waar geen tekeningen meer van beschikbaar zijn, kun je met reverse engineering door het bestaande product te scannen relatief snel tot een bruikbaar 3D model komen. www.3dealise.com

Nieuwe en oude techniek

Voor 3Dealise is de markt globaal de Benelux, een deel van Duitsland en Engeland. Vooral dat laatste land, Engeland, ontpopt zich tot een interessante markt, zegt Roland Stapper. "Het mooie van ons concept is dat we een heel nieuwe technologie, 3D-printen, koppelen aan een heel oude metaaltechniek, gieten. Hiermee omzeilen we twee problemen bij het 3D-printen van metaal. Namelijk dat het proces langzaam is en dat er nog maar weinig gecertificeerde materialen voor beschikbaar zijn. Bij ons ontstaat er uiteindelijk een product gemaakt van gecertificeerde materialen en met eigenschappen die al lang bekend en geaccepteerd zijn." Belangrijk blijft evenwel, zo benadrukt hij, dat je wel de juiste producten selecteert. Hij denkt dan ook niet dat 3D-printen het traditionele gietvorm maken gaat verdringen.

-print magazine maart 2015

Deze gietvorm van 1200 mm doorsnede is gebruikt om een nieuwe behuizing te gieten voor een pomp uit de jaren '70 die stuk is gegaan. Doorlooptijd van orderontvangst tot en met de levering van het gietdeel bedroeg 6 weken.

31

Spanningsvrij en glad oppervlak AM-delen in luttele minuten ECM Technologies in Leeuwarden heeft samen met de Amerikaanse partner Metem Corporation onderzoek gedaan naar het elektrochemisch verspanen van 3D-geprinte onderdelen. Dit blijkt een effectieve manier te zijn om crackvorming in de toplaag te vermijden en goede oppervlakteruwheden te verkrijgen.

Hans-Henk Wolters, oprichter en CEO van ECM Technologies, gelooft in de opmars van additive manufacturing van metalen onderdelen. "Kijk hoe de wereld groeit, hoe de materiaalbehoefte toeneemt. Verspanen staat daar haaks op.

Opbouwen van producten is een natuurlijke ontwikkeling, waarmee je de fly to buy ratio enorm kunt verbeteren."

Hij ziet voor de technologie 'double digit' percentages werk dat overgenomen kan worden van de verspaning. De tekortkomingen van 3D-metaalprinten, waaronder het ruwe oppervlak, zijn volgens hem op te lossen. Niet fysisch, want 3D-metaalprinten blijft een proces waarbij je 'bolletjes'

32

metaalpoeder aan elkaar smelt. Dat kan nu eenmaal geen glad oppervlak geven. De nauwkeurigheid kun je met de lasersmelttechnologie dan ook niet echt veel meer verbeteren.

De verbetering moet komen uit een effectieve nabehandeling.

Elektrochemisch verspanen

ECM Technologies heeft het elektrochemisch verspanen van 3D metaalgeprinte onderdelen uitvoerig getest, zowel in Leeuwarden als bij de Amerikaanse partner Metem Corporation. Met deze ECM-technologie slaagt men erin om de toplaag, 1 tot 2 mm, van een turbineblad binnen enkele

-print magazine maart 2015

ECM Technologies boekt goede resultaten met elektrochemisch verspanen en plasmapolijsten

minuten te verwijderen zonder dat er krachten op het werkstuk komen.

Testen wijzen uit dat je hiermee de oppervlaktelaag waarin verhoogde spanningen zijn, en er dus risico is op crackvorming, effectief verwijdert. In de lagen daaronder blijft er weliswaar risico op crackvorming, maar dat risico is volgens Hans-Henk Wolters vele malen kleiner en vergelijkbaar met het risico in smeed- en gietdelen. "De dichtheid van het 3D-geprint materiaal zit tegenwoordig tussen die van gesmede en gegoten componenten in. Een thermische behandeling blijft nodig.

Waar het echter om gaat, is dat je de spanningen uit de toplaag verwijdert."

Door de ECM-behandeling krijgen AM-delen oppervlakteruwheden van 0,1 Âľm en beter. Bij de testen met de turbinebladen heeft ECM Technologies een elektrode gebruikt. Dat is lastig bij het bewerken van dentale onderdelen, of andere unieke producten met vrij gevormde vlakken, geprint van titanium. Daarvoor heeft het bedrijf ook een technologie in huis, namelijk elektrochemisch plasmapolijsten.

Hierbij wordt het onderdeel in een bad gedompeld dat als kathode werkt. Dan wordt met een elektrochemisch plasma virtueel een kathode rond het product gevormd. Daarmee haalt men in enkele

minuten tientallen tot 100 micron materiaal af van het werkstuk, in dit geval bruggen en kronen. Zonder dat er een elektrode nodig is. Dat laatste maakt de technologie extra interessant.

ECM geeft het snelle elektronenstraal 3D-printen de ontbrekende nauwkeurigheid ECM Technologies is inmiddels in gesprek met grote bedrijven uit de luchtvaartindustrie, die interesse hebben voor de nabewerkingstechnologie. De reacties zijn positief. Een belangrijk gegeven is, aldus Hans-Henk Wolters, dat de nabewerking heel snel verloopt.

"Met de juiste opstelling kunnen we een turbineblad in enkele minuten finishen." Dat schept met name voor elektronenstraal 3D-printen een heel gunstig perspectief. Onder andere het Zweedse Arcam past deze technologie toe. Omdat zowel de werkkamer als het poeder voorverwarmd kunnen worden, werkt deze techniek veel sneller dan selectief lasersmelten. Het nadeel is evenwel de grotere onnauwkeurigheid

dan bij het lasersmelten. Het oppervlak is nog ruwer. "Je moet tot nog toe dus kiezen tussen snelheid en nauwkeurigheid.

Voor onze technologie maakt het echter niks uit als we een enveloppe van 3 mm moeten weghalen. Dat doen we met ECM binnen enkele minuten", aldus de CEO van ECM Technologies. "Elektronenstraal 3D-printen in combinatie met onze technologie is vele malen sneller dan de combinatie met de laser. Maak je niet druk over de onnauwkeurigheid, die kunnen wij in de componenten brengen." Omdat elk geleidend metaal elektrochemisch verspaand kan worden, zijn er ook op dat gebied tal van mogelijkheden.

Markt ontwikkelen

Het Friese bedrijf en de Amerikaanse partner zijn met de technologie in een vergevorderd ontwikkelstadium.

Zodra een grote partij mee doet, wil Hans-Henk Wolters investeren in een 3D-metaalprinter en de productie opschalen. Hij mikt met name op de aerospace industrie, maar staat ook open voor andere toepassingen.

Meer informatie:

www.electrochemicalmachining.com

In korte tijd kan met elektrochemisch verspanen het oppervlak van een additief vervaardigd deel nabewerkt worden. Dit opent perspectief voor het elektronenstraal 3D-metaalprinten, een snelle variant maar met een ruw oppervlak.

-print magazine maart 2015

33

Digitalisering leidt tot nieuwe platformen in de maakindustrie Het disruptieve, het ontwrichtende van 3D-printen zit niet zozeer in de technologie zelf, maar meer in de manier waarop digitalisering bestaande verdienmodellen en machtsverhoudingen verandert. Iedereen weet hoe het internet sectoren zoals retail, de reiswereld en de muziekindustrie op zijn kop heeft gezet. Gaat de maakindustrie dezelfde verandering doormaken?

Over die vraag buigen Nanning de Jong en Maurits Kreijveld zich in het boek De Kracht van Platformen, een uitgave van het Rathenau Instituut. Futoroloog Maurits Kreijveld beschrijft met een aantal auteurs hoe bedrijfstakken en maatschappelijke domeinen te maken gaan krijgen met platformen die ontstaan door de digitalisering. Nanning de Jong gaat in een hoofdstuk in dit boek in op de vraag hoe 3D-printen de maakindustrie kan veranderen.

Schaalgrootte niet meer nodig

Nanning de Jong studeerde cum laude af in de richting Life Science & Technology aan de TU Delft en werkte daarna onder andere bij Johnson & Johnson en The Bridge business innovators (Twynstra Gudde). In 2012 heeft hij 3Dwergen opgericht. 3Dwergen ontwikkelt innovatieve toepassingen van 3D-printen, met name voor marketingdoeleinden. Hij gelooft sterk in de toekomst van 3D publishing platforms.

Hij noemt in het boek 2006 als het keerpunt in de ontwikkeling van 3D-printen. In dat jaar vervielen bepaalde patenten waarop in Engeland de RepRap community de ontwikkeling van opensource 3D-printers startte. Dat is de basis geweest voor bedrijven zoals Makerbot in de VS en Ultimaker in Nederland.

Daarna gaat Nanning de Jong in op de mogelijke effecten van de digitalisering van de productieketen. Veel ontwerpbeperkingen vervallen doordat 3D-printen ingezet kan worden om kleine series eindproducten te maken. Nieuwe producten en ontwerpen worden mogelijk die in potentie beter aansluiten bij de klantwensen. "Dit kan verschuivingen opleveren in de markt en ontwrichtend zijn voor bedrijven die zich niet aanpassen." Barrières in het ontwerpproces worden verlaagd en er ontstaat in het ontwerpproces interactie met klanten. Hij geeft meerdere voorbeelden van co-creatie, onder andere door de Nederlandse bedrijven Zazzy en Suuz die via een web applicatie klanten hun sieraadontwerp laten aanpassen. Een belangrijke constatering die De Jong even verderop in zijn betoog doet, is: "Waar vroeger een bepaalde vaardigheid, schaalgrootte of een groot afzetkanaal noodzakelijk was, verdwijnen deze toetredingsdrempels nu voor veel typen producten. De schaalgrootte van multinationals is niet meer noodzakelijk om betaalbaar producten te maken."

Meer informatie: www.3dwergen.nl

34

-print magazine maart 2015

Boek De kracht van platformen schetst het ware disruptieve karakter van 3D-printen

Geïntegreerde platforms

De digitalisering leidt tot de komst van geïntegreerde platforms in de maakindustrie. Contentcreatie, content delen en beoordelen én productie schuiven in elkaar. De hele keten, van idee tot productie, distributie en marketing kan opnieuw ingedeeld worden, vertrekkend vanuit de eindgebruiker. Die kan met een thuisprinter zelfs producent worden. Nieuwe spelers kunnen makkelijk toetreden tot zo'n platform, wat zorgt voor nieuwe machtsverhoudingen. Fabrikanten zoals 3D Systems en Stratasys zijn hier volop mee bezig. Zij proberen zich zowel aan de platformkant (Thingiverse bij Stratasys) als aan de hardwarekant bij nieuwe klantgroepen (MakerBot) te versterken.

Ze anticiperen op de ontwikkeling dat 3D-printtechnologie een algemeen platform voor maaktechnologie wordt, waar bij ontwerpen door de hele keten uitgewisseld kunnen worden.

"Wie daarin standaarden kan zetten en de grootste groep gebruikers aan zich weet te binden, kan een controlerende positie hebben in deze industrietak", aldus Nanning de Jong in het boek. Ook het Amerikaanse Autodesk is bezig om zich met haar 123D en Spark platformen te verbreden naar nieuwe klantgoepen, technologiën en businessmodellen.

Aan de besturingskant is Autodesk actief met het opensource platform Spark, dat het printen betrouwbaarder en makkelijker moet maken. Met Spark wil Autodesk de ontwikkeling van 3D-printen versnellen en van Spark een standaard besturingssysteem maken. Nanning de Jong gaat ook nog in op de verdienmodellen en de uitdaging die er ligt op het vlak van eigendomsrechten.

De schaalgrootte van multinationals is niet meer noodzakelijk om betaalbaar producten te maken Amerika voorop in consolidatieslag

De Jong noemt het opvallend dat de Amerikaanse spelers volop bezig zijn met een consolidatieslag, die de Europese spelers zoals EOS, Concept Laser en SM Solutions vooralsnog aan zich voorbij laten gaan. Het zijn vooral de Amerikaanse bedrijven die inzetten op platformen. De technische superioriteit, typerend voor Europese spelers, is volgens de auteur geen garantie voor de toekomst. "Technische superioriteit is niet bepalend voor een

-print magazine maart 2015

succesvol platform." Hij vindt dat de Nederlandse overheid de toegang tot digitale productietechniek voor uitvinders, het mkb en grote bedrijven kan stimuleren door nabijheid in de lokale omgeving en laagdrempelige kosten. De mogelijkheden voor Nederland liggen volgens De Jong vooral in geïntegreerde en geconvergeerde diensten, waarbij de toegevoegde waarde van de eindgebruiker voorop staat. "Creatieve verdienmodellen en nieuwe combinaties van producten, logistiek en diensten, daar zal het steeds meer om draaien", schrijft De Jong tot slot. Daarom moet Nederland toegang behouden tot de platformen en de ontwikkelde technologieën. Alleen op die manier kan Nederland profiteren van de verdere bundeling en integratie van ontwerpen, produceren, logistiek en distributie.

Het boek De kracht van platformen is een uitgave van het Rathenau Instituut en Vakmedianet. Het Rathenau Instituut adviseert de overheid om het beleid ten aanzien van innovatieplatformen aan te passen.

Het boek (314 pagina's) is verkrijgbaar bij o.a. Managementboek voor 22,25 euro als ebook (ISBN 978 94 6276 4) en als paperback voor 29,50 (ISBN nr 978 94 6276 009 7).

35

3D-printen: veel kansen, veel Dit stroomdiagram biedt een houvast voor het maken van de afweging of 3D-printen iets is en welke technieken dan in aanmerking komen. Bij de selectie spelen uiteindelijk veel meer factoren een rol. Zo kost een FDMprinter voor het 3D-printen van opspanmiddelen of functionele prototypes in een ABS-achtig materiaal niet meer dan enkele duizenden euro’s. Voor wie bereid is zelf te knutselen, kan het nog voor minder.

Daar staat tegenover dat de professionele machines voor het 3D-printen van kunststoffen al gauw tienduizenden tot meer dan een kwart miljoen euro kosten. En wie de stap naar metaal wil zetten, moet nog meer investeren. Zowel in de Benelux alsook in Europa komen er steeds meer servicebedrijven die meerdere technologieën aanbieden. Vaak is dat de beste stap om de mogelijkheden te ontdekken en ervaring op te doen met de voorbereiding, zoals het ontwerpen voor additive manufacturing en topologie optimalisatie.

Een overzicht van 3D-print servicebedrijven in Europa is te vinden op www.additively.com

36

1

Biedt additive manufacturing meerwaarde voor mijn producten of productieproces?

JA

1B We maken kleine series,

1A Mijn producten zijn met de

traditionele technieken goed maakbaar, tegen een goede prijs.

Gewichtsbesparing speelt bij mij geen rol.

3D printen biedt dan amper voordelen

NEE

zouden producten wel willen personaliseren. En gewicht is een belangrijke factor. Dus als topologie optimalisatie kan, sta ik daarvoor open.

3D printen kan voordelen bieden

NEE

JA

2

OK, het lijkt dat de technologie voor mij meerwaarde biedt. Hoe kies ik de juiste techniek?

Moet ik naar de toepassing van het product kijken, is het een model of een productiedeel?

Of moet ik terug redeneren vanuit de specs die de eindgebruiker vastlegt?

2A Stelt de klant

specifieke eisen ten aanzien van het materiaal?

Moet het metaal zijn?

NEE

2B 3D-printen betekent bestaande concepten los durven laten. Waarom is er ooit voor een bepaald materiaal gekozen? Zijn andere materialen dan metaal toegestaan?

JA

NEE

3

De afmetingen spelen een belangrijke rol,

JA Voor gietdelen, zoals sieraden, is de DLPtechnologie (stereolithografie) een goede techniek.

Op de foto een kunststof model, geprint op een Robotfactory (AMR Europe), waarmee via de verloren was gietmethode de uiteindelijke ring (rechts) is gemaakt.

4

3A

Het gaat om kleine producten (maximaal zo’n 100 bij 100 bij 100 mm) en de detaillering moet goed zijn.

NEE

Additive manufacturing met metaal biedt precies de voordelen die ik zoek. Hoe nu zeker vergeleken met een materiaal als titanium. Dat laatste is echter gemakkelijker

JA JA

4A Gaat het om een klein

product? Is het geen probleem om in een aparte opspanning en machine na te bewerken (manueel of machinaal) voor de gewenste oppervlaktenauwkeurigheden?

4B Het gaat om fijnmechanische NEE

componenten en nabewerken in dezelfde machine als opbouwen is belangrijk omdat bepaalde delen van het product anders niet meer bereikbaar zijn met de frees.

-print magazine maart 2015

NEE

afwegingen 3D printen biedt amper voordelen

zijn onderhand zo complex, dat de grenzen van de maakbaarheid in zicht komen. Althans, de maakbaarheid met frezen, draaien, buigen enzovoort.

3D printen kan voordelen bieden

1D Ik wil extra waarde toevoegen NEE

aan mijn producten, bijvoorbeeld personalisatie, betere eigenschappen. Met de traditionele technieken kan dat niet meer

1E Het gaat om prototyping.

NEE

3D printen kan voordelen bieden

JA

We willen digitaal ontworpen producten snel fysiek in onze handen hebben.

3D printen maakt dit mogelijk

JA

JA

6 stappen naar je eerste 3D-print product JA

NEE

5A 5B 5C

3D printen is het stadium van een hype voorbij. Waarschijnlijk is geen enkele grote OEM’er in de wereld momenteel niet bezig om de mogelijkheden van de technologie te onderzoeken. Maar hoe ontdek je nu of deze technologie voor jouw type bedrijf geschikt is? En zo ja, welke technologie biedt dan het beste perspectief? 3D Print magazine helpt je met 6 stappen op weg naar je eerste product vervaardigd via additive manufacturing.

5D

GA VERDER OP PAGINA 39

1C De producten die we maken

net als de gewenste nauwkeurigheden. Het materiaal is kunststof.

JA

3B

Het betreft een groot product, met een bouwvolume dat in de richting gaat van 250 bij 250 bij 250 mm en groter.

JA NEE

JA

3C Het gaat om heel grote

producten, tot wel het formaat van een autobumper.

NEE

3D

Mijn product mag best van kunststof zijn, maar het moet wel de materiaaleigenschappen hebben van een spuitgietproduct.

NEE

6A 6B JA

6C

en 5-assig bewerken in dezelfde opspanning is wel belangrijk.

Ook wil ik een ruime keuze uit materialen.

6D

4D De eisen aan het materiaal

4C Het is een grote component, NEE

-print magazine maart 2015

zijn hoog, het moet gecertificeerd zijn.

JA

GA VERDER OP PAGINA 39

verder? Misschien eerst goed toch nog eens naar het materiaal te kijken. Aluminium weegt weinig en is makkelijk verspaanbaar, te 3D-printen dan aluminium en het is lichter en sterker. Eerst terug naar het design dus en dan pas verder met stap 4.

37

De absolute top op het gebied van additive manufacturing!

EOS M 290 Volwaardige productie machine,

Betrouwbaar en toonaangevend in

› › › ›

voorzien van 400W optische laser, met een bouwvolume van 250 mm x 250

Automotive,- lucht- en ruimtevaartindustrie

mm x 325 mm (X*Y*Z). Werkt zowel

Gereedschappen en machinebouw

met stikstof als ook argon voor o.a.

Medische / tandtechnische toepassingen

lichtmetaal edelstaal, gereedschapsstaal

Lifestyle producten en prototypes

en diverse super legeringen. De hoogwaardige procescontrole en monitoringfaciliteiten dragen bij aan

In tal van hoogwaardige kunststoffen en metalen

een optimaal kwaliteitsmanagement.

Meer weten?

Bendertechniek b.v.

T +31 (0)318 550 200

Neem voor meer informatie over EOS contact op met

Plesmanstraat 32

E info@bendertechniek.nl

onze area sales manager Henny ten Pas: +31 (0)6 11783814

NL 3905 KZ Veenendaal

I www.bendertechniek.nl

Builder 3D Printers bouwt

“EXTREEM” grote 3D printers Builder 3D Printers staat bekend om hun uniek Dual-Feed systeem en hun Big Builder, maar er is veel vraag naar nog grotere 3D printers.

Vandaar dat Builder 3D Printers het assortiment uitbreidt met een nieuwe generatie, namelijk met de “Extreme Builders”. Ook deze Builders zijn ontwikkeld door Builder 3D Printers zelf en worden gefabriceerd op hun hoofdkantoor in Noordwijkerhout. De Extreme Builder is er in twee verschillende varianten, namelijk de Extreme Builder 1000 en de Extreme Builder 2000, beide Extreme Builders zijn volledig gesloten en kunnen bediend worden via een touch screen dat is bevestigd aan de voorkant. De Extreme Builder 1000 heeft een printoppervlak van 550x550x700 mm en de Extreme Builder 2000 550x550x1800 mm. Beide Extreme Builders kunnen werken met filament van 1.75 mm of 3 mm en zijn uitgerust met wifi, een camera en een heated bed. Deze Builders zijn uitermate geschikt om grote prototypes of zelfs levensgrote standbeelden mee te printen. Niels Hunck, sales manager bij Builder 3D Printers vertelt: “na het succes van onze kleinere Builders kon de Extreme Builder niet uitblijven. De markt vraagt om grotere en betaalbare 3D printers en Builder heeft alle technieken en middelen in huis om deze zelf te ontwikkelen en te produceren. Wij zijn op het moment bezig om de Extreme Builders uit te rusten met een vijf kleuren Extruder. Deze zal vanaf medio 2015 verkrijgbaar zijn, maar de Mono Extruder is al vanaf mei 2015 verkrijgbaar”. www.3dprinter4u.com

38

-print magazine maart 2015

5

Bij kunststoffen en bijvoorbeeld keramiek zijn er veel alternatieve technieken. Let op: de mechanische eigenschappen evenals de duurzaamheid van de producten gemaakt met deze technieken zijn niet gelijk.

5A Laser sinteren en material jetting (o.a. EOS, 3D Systems, Stratasys)

5B Stereolithografie, fotopolymeer jetting, material jetting, laser sinteren (o.a. EOS, Atum 3D, 3D Systems, Envisiontec, Stratasys)

Ook Porsche past additive manufacturing toe, onder andere met 3D-printers van Stratasys.

5C FDM, stereolithografie, binder jetting (o.a. Voxeljet, ExOne, Makerbot, VERVOLG VAN PAGINA 37

3D Systems)

5D Overweeg om de spuitgietmatrijs te 3D-printen via bijvoorbeeld

material jetting. Voor prototypes en nulseries volstaat de kwaliteit om met deze matrijzen enkele tientallen tot honderden spuitgiet producten te maken. (o.a. Stratasys)

6

Renishaw 3D-print bijvoorbeeld dit volledige frame van een mountainbike in één batch. Het ontwerp is qua topologie geoptimaliseerd.

Bekijk hier welke technologieën voor additive manufacturing met metaal in aanmerking komen. De beschrijving van de technieken staat in het overzicht in het eerste 3D print magazine

6A Lasersmelten of elektronenstraal smelten (o.a. 3D Systems, Arcam, Concept Laser, EOS, Optomec, SLM Solutions, Realizer, Renishaw)

6B Hybride machine gebaseerd op het SLM-principe (selectief lasersmelten), Matsuura Met medewerking van CNC Consult, Renishaw

6C Hybride machine, gebaseerd op het smelten van poeder of draad en in dezelfde opspanning 5-assig frezen (DMG Mori, Hermle, Hybrid Manufacturing Technologies, Mazak)

6D Overweeg een gietvorm te 3D-printen en dan het product in de bekende en gecertificeerde gietmetalen VERVOLG VAN PAGINA 37

te laten gieten (o.a. Voxeljet, ExOne)

Een voorbeeld van een matrijs voor een proefgieting, 3D-geprint door Stratasys.

-print magazine maart 2015

Deze remklauw (Arcam) is van titanium en weegt dankzij de honinggraadstructuur aanzienlijk minder dan een massief gietdeel.

39

Kun je straks dergelijke complexe modellen direct vanuit de CAD-omgeving printen?

Plug & print Zijn 3D-printers straks net zo eenvoudig te bedienen als een huis-tuin-en keuken printer? Kies je dan in je CAD-omgeving hoe je je model wilt printen, zoals je nu kiest tussen zwart wit of kleur afdrukken? Die richting gaat het op, blijkt uit gesprekken op SolidWorks World 2015.

De avond voordat meer dan 5000 engineers zich op SolidWorks World 2015 onderdompelen in de design- en engineeringtrends van de komende jaren, sluit het team van Justin Kidder, directeur SolidWorks Architectuur, een Cube 3 van 3D Systems aan op de PC met Windows 10, waarop SolidWorks 2015 draait. Microsoft Windows 10 ondersteunt, net als 8.1, standaard 3D-printen, mits de fabrikanten de juiste drivers meeleveren. Een spannend

moment voor het SolidWorksteam. Ze hebben nog niet eerder met de Cube 3 gewerkt. De eerste printopdracht gaat direct goed.

Als ze de volgende ochtend op de stand komen, is de felgroene desktopstandaard voor een iPhone klaar. Plug and print dus.

3D-printen stadium engineeringtool voorbij

De R&D teams achter CAD-software als CATIA, SolidWorks en de andere digitale engineeringtools, zijn volop bezig met het thema 3D-printen. Die maaktechnologie is immers niet meer weg te denken, vindt Bernard Charlès, CEO van Dassault Systèmes, het moederbedrijf. Additive manufacturing is het stadium van een handige tool voor engineers die snel een fysiek model van hun designs willen, voorbij. “Er worden real parts geprint. De techniek evolueert snel, er is een grote range aan kwaliteit en materialen beschikbaar. En er komen geavanceerde materialen op de markt.”

Deze ontwikkeling is volgens Bernard Charlès niet altijd zichtbaar omdat de zeer geavanceerde toepassingen vaak in militaire toepassingen te vinden zijn. Achter de schermen is de technologie al veel verder dan in officiële mededelingen wordt geschetst.

Effect op ontwerpsoftware

Rick Chin en Justin Kidder: diepere integratie van printersoftware in SolidWorks.

40

De doorbraak van additive manufacturing als productietechnologie raakt de ontwikkelaar van CAD- en simulatiesoftware op twee manieren. Aan de ene kant verandert door 3D-printen de manier

-print magazine maart 2015

SolidWorks World 2015: diepere integratie CAD- en 3D-printsoftware

van ontwerpen. Topologie optimalisatie is een belangrijk gegeven. Simulatie eveneens, niet alleen mechanisch, ook bijvoorbeeld qua stromingsoptimalisatie.

Daarnaast speelt materialenkennis een belangrijke rol. Op deze punten is Dassault Systèmes klaar voor de uitdagingen die er liggen, denkt Bernard Charlès. Hij verwijst naar oplossingen die de groep al ontwikkeld heeft, zoals voor bijvoorbeeld topologie- en stromingsoptimalisatie. De verschillende R&D teams zoeken of en hoe deze tools te integreren in pakketten zoals SolidWorks, specifiek voor 3D-printen. In eerste instantie zullen er designtools komen voor het optimaliseren van een ontwerp voor 3D-printen. Naderhand zullen er ook heel specifieke designtools komen die helpen direct voor 3D-printen te ontwerpen, aldus Rick Chin, directeur product innovatie.

Plug and print met Microsoft

De directe koppeling tussen de CADomgeving en de 3D-printers is een andere stap. In de 2015 release kun je onder Windows 8.1 direct in een 3FMformaat printen. In dit geval is geen postprocessing van data nodig. Je roept in SolidWorks 2015 het 3D-print menu op en je hebt toegang tot onder andere de oriëntatie van het model, kleur, materialen et cetea. SolidWorks ondersteunt ook het

AMF-formaat (additive manufacturing format), een XML-exportformat. Microsoft speelt een belangrijke rol in dit proces. De besturingsontwikkelaar zet een belangrijke stap door in Windows 10 een 3D print stack te integreren waar printerfabrikanten met hun drivers op kunnen aansluiten.

Justin Kidder denkt dat CAD-software en de 3D-printsoftware naar elkaar toe zullen groeien en uiteindelijk voor in ieder geval een deel geïntegreerd worden. “De fabrikanten van de hardware willen zich focussen op hun hardware en consumables, en niet op software. Ze zijn daarom blij met een diepere integratie.” Rick Chin verwacht dat dit verder kan gaan dan nu alleen de Cube 3 en Makerbot Replicator V5. “Veel printerfabrikanten werken met dezelfde informatie. Daardoor kunnen we dit doen.”

Samen met 3D Systems wordt gewerkt aan een koppeling met de CubePro, een meer geavanceerde 3D-printer. Volgens een zegsman van 3D Systems, wordt integratie van printersoftware in een CADpakket lastiger naarmate de 3D-printer geavanceerder wordt. Bij een CupePro kun je namelijk veel meer parameters instellen. Veel engineers willen juist die vrijheid. Het zal dus een kwestie worden van kiezen voor standaardinstellingen of zelf aan de slag gaan met finetunen. Rick Chin en Justin Kidder geloven desondanks

De Cube 3 werd op SolidWorks World 2015 aangesloten op een systeem met Windows 10 en SolidWorks 2015, waarna rechtstreeks vanuit de ontwerpsoftware geprint kon worden.

-print magazine maart 2015

Bernard Charlès, CEO van Dassault Systèmes: additive manufacturing is het stadium van een tool voor engineers voorbij.

dat je in de toekomst veel meer vanuit het CAD-programma al de 3D-printer kunt gaan aansturen. Ze erkennen dat veel factoren van invloed zijn op het uiteindelijke resultaat uit de printer, maar een diepere integratie zou wel eens redelijk snel gerealiseerd kunnen worden. Op dit moment werkt SolidWorks nog niet samen met fabrikanten van 3D-metaalprinters, zoals laserpoederbedmachines. Volgens Kidder praat Microsoft evenwel met fabrikanten van 3D-metaalprinters. Wellicht is vanwege de complexiteit daar meer tijd voor nodig.

Alternatief voor STL

Kan de STL-file op termijn dan bij het oud vuil? Dit formaat is ooit ontwikkeld voor het maken van een lage resolutie 3D-print.

Bernard Charlès verwacht dat je in de toekomst vanuit de designomgeving bijvoorbeeld materiaaleigenschappen tot op het niveau van één laag gaat bepalen. Hij wijst naar een internationaal consortium, waaraan SolidWorks ook meedoet, dat een nieuwe standaard uitwerkt. “Topologie optimalisatie is essentieel voor 3D-printen, maar met een STL-file los je dat niet op. Wij willen topologie en materiaalkarakterisering in het CAD-systeem brengen.” Hij verwacht dat er uiteindelijk meerdere levels in de driver komen, inclusief die voor postprocessing, waarmee je als gebruiker tot in detail vanuit de ontwerpomgeving het 3D-printproces aanstuurt. Plug and print. En in een CAD-omgeving het ontwerp al optimaliseren. www.solidworks.com

41

Markforged Mark One 3D en SolidWorks werken aan integratie CAD-ontwerpen en 3D-printen

Carbonfiber en Kevlar 3D-printen voor smart tools Behalve koolstof- en glasvezels print de Markforged Mark One 3D-printer ook Kevlar.

Dat maakt deze Amerikaanse 3D-printer uniek. Waar de printer zich bovendien mee onderscheidt, is dat je het printbed tijdens een printjob kunt uitnemen en met een nauwkeurigheid van 10 micron terugplaatsen. Hierdoor kun je bijvoorbeeld elektronica en andere componenten in het 3D-geprinte werkstuk integreren.

Dat Greg Mark, afgestudeerd aan MIT en CEO van Markforged, zijn Markforged Mark One uitgerekend op SolidWorks World 2014 mocht presenteren, is niet helemaal toevallig. Solidworks oprichter en voormalig CEO Jon Hirschtick is adviseur van de printerfabrikant. Dassault Systèmes, het moederbedrijf van onder andere SolidWorks en CATIA, is partner van de start-up, die vlakbij het Amerikaanse hoofdkantoor is gevestigd. Ook dit jaar was Greg Mark prominent aanwezig op SolidWorks World 2015 in Phoenix. Volgens de entrepreneur is er in een jaar tijd veel gebeurd. Niet alleen is Kevlar toegevoegd als materiaal, ook hebben praktisch alle Amerikaanse automobielfabrikanten de 3D-printer inmiddels in huis. “De automobielindustrie heeft vooral veel interesse omdat wij elektronica embedden in een 3D-geprint werkstuk. Daarmee maken we van een gereedschap een smart tool”, zegt hij.

Greg Mark: dankzij het uitneembaar printbed kun je een printjob onderbreken om bijvoorbeeld elektronica te plaatsen en dan verder te printen.

42

Twee materialen

De Mark One 3D-print producten uit twee materialen. De basis is nylon 12, aangevuld met een sterk materiaal zoals glasvezel- of koolstofvezel of Kevlar. Andere materialen zijn in ontwikkeling. Bij koolstofvezels gaat het om continue vezels.

De sterkte-gewicht ratio van de nylon-carbon combinatie scoort beter dan 6061-T6 aluminium. Greg Mark vergelijkt zijn combinatie met een I-profiel van een stalen balk. “Door aan zowel de boven- als onderzijde een zeer sterk materiaal toe te voegen, met daar tussenin nylon, krijgen we een product dat noch breekt noch doorbuigt.” Bij het printen van zachte klemmen print hij aan de buitenkant een laag nylon, zodat de bekkens krasvrij gebruikt kunnen worden. Dankzij deze combinatie zijn de producten die hij print 20 keer sterker stijver dan ABS en 5 keer sterker.

Een voorbeeld van een gereedschap waarin Kevlar is verwerkt.

-print magazine maart 2015

Uitneembaar printbed

Het aluminium printbed van de 3D-printer wordt met een speciale koppeling op 10 micron nauwkeurig gepositioneerd. Dit is aangemeld voor patent. Hierdoor kun je het 3D-printen onderbreken na elke laag en daarna weer nauwkeurig verder gaan. Hierdoor kun je bijvoorbeeld elektronica in het product plaatsen, of een inzetmoer, en dan verder printen. Greg Mark: “Veel partijen zoeken naar mogelijkheden om elektronica te printen om op deze manier elektronica in een printproduct te embedden. Onze oplossing is effectiever omdat we bestaande, goedkope elektronicacomponenten kunnen gebruiken.” Een concrete toepassing is een buiggereedschap voor de automobielindustrie. Door een RFID-tag te integreren, wordt het buiggereedschap intelligent. Gerg Mark: “Stel er komt een designwijziging in het te buigen onderdeel, dan kun je dankzij een RFID tag die amper iets kost, controleren of je de laatste versie van het buiggereedschap hebt.” Hij merkt dat met name de automobielindustrie om deze reden geïnteresseerd is in zijn technologie. Een andere toepassing is het integreren van bekabeling in een drone. Steunzolen op maat gemaakt is een derde toepassing. De RFID-tag dient hier voor het herkennen van het juiste product. In de verspanende industrie ziet hij toepassingen als het 3D-printen van zachte bekkens voor opspanmiddelen.

Dan wordt er aan de buitenkant nog een dunne laag nylon geprint.

De zelf ontwikkelde speciale koppeling zorgt ervoor dat je het printbed uit kunt nemen en op 10 micron nauwkeurig kunt terugplaatsen.

software een suggestie doet. Je kunt ook voor de manual mode kiezen en op basis van proeven die je maakt, de hoeveelheid en richting bepalen. Greg Mark werkt intensief samen met de ontwikkelaars van CATIA en SolidWorks om de CAD-systemen en de printsoftware aan elkaar te linken en op termijn zelfs de printsoftware te integreren in SolidWorks en CATIA. “Ons doel is een totaaloplossing, zodat je niet meer eerst een STL-file moet maken die je in ons pakket inleest. Als eerste stap zullen we de beide pakketten aan elkaar linken, zodat je de printfile direct vanuit CATIA en SolidWorks in onze software kunt laden en je van daaruit gemakkelijk kunt teruggaan naar het CAD-ontwerp als daar nog aanpassingen aan gedaan moeten worden.”

Meer informatie:

Carbon auto printen in 2025 Greg Mark is overtuigd dat 3D-printen een enorme vlucht gaat nemen.

Aerospace, automotive en de schoenenindustrie zijn volgens hem de eerste sectoren die de technologie breed gaan toepassen. Hoewel hij nog veel uitdagingen ziet om de technologie op te schalen, verwacht hij binnen tien jaar zover te zijn dat je een carbonchassis voor een fullsize personenwagen kunt 3D-printen. “Als eerste sportwagens, die dan zo sterk zijn dat je op een circuit met zo’n auto tot aan de grens kunt gaan. Verder dan nu mogelijk is.”

www.markforged.com

Integratie met SolidWorks

Markforged Mark One wordt geleverd met software om zowel de hoeveelheid vezelmateriaal als de richting waarin geprint wordt te bepalen. Je kunt gebruik maken van een automode, waarin de

-print magazine maart 2015

In de komende maanden zal de Markforged3D ook in Europa op de markt komen.

43

Zuid-Limburg Silicon Valley voor 3D-printmaterialen?

Siliconen prothesen uit de 3D-p De zorgsector kijkt met veel belangstelling naar de ontwikkelingen rond 3D-printen.

Zelfs met eenvoudige 3D-printers zijn goede toepassingen mogelijk, laten het FabLab Maastricht en de Brightlands Health en Chemelot campussen in Zuid-Limburg zien.

Limburg ontwikkelt zich tot een materialenregio, onder meer voor 3D-printen. Afgelopen zomer al zag het Additive Manufacturing Materials Center het licht, waarin naast Chemelot de Universiteit Maastricht, Zuyd Hogeschool, LIOF en het FabLab Maastricht samenwerken. Limburg zet in op de industriĂŤle ontwikkeling van de regio. 3D-printen is daar onderdeel van. Zo investeert de Provincie Limburg in drie campussen de miljoenen die enkele jaren geleden werden overgehouden aan de verkoop van het aandeel in Essent.

Doorbraak siliconen printen

De samenwerking tussen de beide campussen zorgt voor een versnelling, zoals het onderzoek naar het 3D-printen van medische siliconen, een onderzoek waarvan recent een fase is afgerond

bij het FabLab Maastricht. Frits Hoff, directeur: "Wij hebben de haalbaarheid aangetoond. Het kan op een relatief eenvoudige 3D-printer." De vraag om dit materiaal te onderzoeken, komt van het academisch ziekenhuis Maastricht. Prothesen, zoals een oor, een neus of een deel van het gezicht, worden nu grotendeels handmatig gemaakt. Dat kent een doorlooptijd van vele weken.

De moeilijkheid bij het 3D-printen van (medische) siliconen is volgens Dietmar Auhl, onderzoeker aan de UM, het exact doseren van de twee bestanddelen. Of het materiaal is te dun en vloeit uit of het stolt te snel. De andere uitdaging is de steriliteit. Om dit laatste op te lossen, gebruikt het FabLab Maastricht een medische spuit in de printkop en een nozzle die voor medische doeleinden is ontwikkeld. Beide zijn relatief goedkope standaard producten die gebruikt kunnen worden dankzij een slimme constructie van de spuitkop. Het probleem van het te snel of te langzaam uitharden, heeft Bart Beckers, student industrieel ontwerpen (Fontys Hogescholen Venlo), opgelost. Hij heeft samen met Dietmar Auhl een set parameters ontwikkeld waarmee het 3D-printen van siliconen goed lukt op de ByFlow 3D-printer, die eveneens in het Maastrichtse FabLab is ontwikkeld.

Prothesen 3D-printen

Voor het 3D-printen van gezichtsprothesen moet de techniek nog verder ontwikkeld worden. Men print nu met een resolutie van 0,5 mm, voor sommige toepassingen voldoende, maar niet voor gezichtsprothesen. Toch zien Dieter Auhl en de andere onderzoekers aan het azM medische toepassingen, bijvoorbeeld het neus-tussenschot bij patiĂŤnten waarbij dit ontbreekt. Nu wordt zo'n tussenschot voor een operatie manueel vervaardigd door

Het 3D-printen gebeurt met printkop en een nozzle die voor medische doeleinden is ontwikkeld.

44

-print magazine maart 2015

printer

siliconenvellen op maat te knippen en aan elkaar te maken. Met 3D-printen zou je dit kunnen printen aan de hand van het beeld van een CT-scan. Een andere toepassing is dempingsmateriaal bij bijvoorbeeld een onderbeenprothese. Met 3D-printen kun je een veel beter passende oplossing maken. De medische siliconen zijn goed verdraagbaar met de huid en ondersteunen geen microbiologische groei.

Boormallen voor tandartsen

In Zuid-Limburg onderzoekt men bij MERLN ook het 3D-printen van stamcellen in combinatie met tissue engineering. Beenmergcellen worden ingebracht in een biodegradeerbaar materiaal dat op maat voor de patiënt is geprint en dan bijvoorbeeld via een kijkoperatie in de knie wordt gebracht. Hierna herstelt het kraakbeen. Een nieuw onderzoeksproject is het 3D-printen van een sterke, lichte structuur die gips rond een gebroken arm of been vervangt. Voor de patiënt levert dat vooral meer comfort op, lichter en geen jeuk meer. Er wordt verder gewerkt aan een DLP-variant van de ByFlow 3D-printer, die gecombineerd gaat worden met een 3D scanner.

Tandartsen zouden dan voor weinig geld per patiënt een eigen boormal kunnen 3D-printen, waarmee voorkomen wordt dat een zenuw wordt geraakt.

Foodprinting

3D Foodprinten is een derde activiteit die wordt opgepakt, in samenwerking met de derde Limburgse campus de GreenTech Campus in Venlo. Hier richt men zich onder andere op mensen met slikproblemen voor wie gepersonaliseerd voedsel, met daarin verwerkt eventueel extra mineralen (en in de toekomst medicijnen), 3D-geprint kan worden. Het 3D-printen van chocolade lukt nu goed met de Byflow 3D printer en zal binnenkort commercieel worden ingezet.

Interessante links: http://merln.maastrichtuniversity.nl/file/193 Inscite (http://www.chemelot-inscite.com/ ) http://www.brainport2020.nl/over-brainport-2020/uitvoeringsprogramma/ business/meer-innovatie-ondernemerschap-en-samenwerking-in-hetmkb-en-supply-chains/greenport-venlo http://3dfoodprintingconference.com/

-print magazine maart 2015

De siliconen producten die 3D-geprint zijn.

45

Agenda Materialise World Conference

Het driejaarlijkse additive manufacturing congres van Materialise. Dit keer in Square in Brussel.

23 en 24 april Brussel (B)

www.worldconference.materialise.com

Op Inside 3DPrinting London gaat de aandacht uit naar het 3D-metaalprinten voor industriële toepassingen.

Inside 3D Printing London Rapid Tech

Keynotesprekers op de additive manufacturing beurs en congres in Erfurt komen onder andere van Airbus, Microsoft, Hermle en Arburg. Er zijn gerichte seminars voor onder andere gereedschappen, luchtvaart, medische technologie. algemene toepassingen en constructeurs.

Twee jaar geleden vond de eerste Inside 3D Printing conferentie plaats. In New York. Inmiddels is het concept over de hele wereld uitgerold. Op 24 en 25 maart vindt de 2e editie van dit congres annex beurs plaats in Londen.

In twee dagen passeren tal van onderwerpen voor uiteenlopende sectoren de revue.

10 en 11 juni Erfurt (D)

www.rapidtech.de

EuroMold

De oudste beurs voor additive manufacturing, EuroMold, verhuist dit jaar naar Düsseldorf

22 - 25 september Düsseldorf

www.euromold.com

EMO Milaan

Voor het eerst is additive manufacturing een thema op dé gereedschapmachinebeurs in de wereld, EMO. CECIMO en UCIMO organiseren workshops, conferenties en een speciale 3D-print plek op de beurs.

5-10 oktober Milaan

www.emo-milano.com

46

Het programma voor het evenement in Londen biedt een mix van nieuwe ontwikkelingen op het vlak van 3D-printen, businesskansen in verschillende sectoren alsook concrete toepassingen. Dat laatste komt onder andere aan bod in de presentatie van Richard van de Vrie, oprichter en president van het Nederlandse Luxexcel in Goes, dat optische componenten voor de LED-verlichting print. Hij gaat in op wat hij zelf noemt de start van de digitalisering van de productie van optische componenten. Een andere van oorsprong - Nederlandse spreker is Jan Willem Gunnink, tegenwoordig manager R&D projecten bij Delcam. Intrigrerend in zijn presentatie is dat Delcam geen toekomst voor additive manufacturing

Korting voor lezers 3D-print magazine Lezers van 3D-print magazine krijgen 15% korting op de deelnamekosten aan deze conferentie. Deelname voor de volledige twee dagen kost normaal 595 pond; voor een dag kost de entree 395 pond. Vul bij het aanmelden de code MADEINEU3D in en je krijgt 15% korting op deze prijs.

ziet zonder subtractieve bewerking, verspanen dus. Aan de hand van concrete voorbeelden laat Jan Willem Gunnink zien hoe frezen, draaien, vonkeroderen maar ook stralen gecombineerd kunnen worden met 3D-printen. De keynotespreker op de eerste dag is Phil Reeves, directeur van Econolyst, die ingaat op de business drivers voor de industrie om 3D-printen te accepteren. De tweede keynotespreker is Ian Halliday van 3D RPD, een Brits bedrijf dat momenteel van bouwer van prototypes voor de vliegtuigindustrie zich heeft ontwikkeld tot onderdelenleverancier. Onderdelen gemaakt met additive manufacturing. Niel Burns van Croft Additive Manufacturing is de keynotespreker op de slotdag. Hij spreekt over de designkant van 3D-printen en hoe Croft door anders te ontwerpen een nieuwe generatie filters kan produceren.

Inside 3D Printing Londen 24 en 25 maart 2015 Meer informatie:

www.inside3dprinting.co.uk

-print magazine maart 2015

3DPPM maakt hergebruik polyamide poeders 3D-printen mogelijk De Nederlandse start-up 3DPPM hoopt in 2016 een fabriek te kunnen opschalen waar polyamide poeder dat in 3D-printers is gebruikt, opgewaardeerd wordt zodat het opnieuw als virgin materiaal in 3D-printers kan worden ingezet.

Het poeder dat niet in het product terecht komt, leidt nu nog tot een afvalstroom bij 3D-printen. En dat is een behoorlijke grote afvalstroom, zeggen Olaf van Duren en Ferdi Verboom, oprichters van 3DPPM. Ferdi Verboom heeft de technologie om het gebruikt poeder op te waarderen aan de TUe ontwikkeld. Bij het lasersinteren van kunststof poeders komt doorgaans slechts 10 tot 20 procent van het poeder in het product terecht. Holle ruimtes zijn bijvoorbeeld gevuld met poeder als het product klaar is. Dat materiaal wordt weer verwijderd. “Omdat het onderhevig is geweest aan een thermische behandeling heeft het poeder niet meer dezelfde kwaliteit als oorspronkelijk.

Daardoor kun je het niet meer gebruiken”, schetst Olaf het huidige probleem. Zowel uit het oogpunt van kosten, milieu alsook efficiënt gebruik van grondstoffen, is dat geen goede zaak. “Je kunt niet 80% van je materiaal blijven weggooien.”

Opwerken tot virgin kwaliteit

Ferdi Verboom heeft een technologie

ontwikkeld waarmee je het poeder opwaardeert zodat je daarmee bij het 3D-printen de kwaliteit benadert van het huidige poeder. Samen met de universiteit gaat 3DPPM deze technologie nu valoriseren. “Eind dit jaar hopen we zover te zijn dat we een bepaalde kwaliteit kunnen garanderen aan onze klanten zodat we in 2016 kunnen opschalen”, aldus Olaf van Duren over de plannen van de start-up. Dat opschalen zal dan gebeuren in de eigen fabriek, want vooralsnog is het de meest zinvolle optie om het opwaarderen centraal te houden. Dit jaar wordt ook naar de businesscase gekeken. Het jonge bedrijf onderhandelt al met een launching customer die samen met het bedrijf de haalbaarheid verder gaat onderzoeken.

Lees meer over 3DPPM op www.3Dprintmagazine.eu

En wie polyamide-12 met SLS print en gebruikt poeder heeft, kan altijd contact opnemen met 3DPPM www.3DPPM.com

Colofon -print magazine 2015 Het 3D-Print Magazine voor de maakindustrie is een twee keer per jaar verschijnende uitgave van Made-in-Europe.nu en 54U Media, uitgever in de metaal, over additive manufacturing in de maakindustrie. Dit magazine informeert over nieuwe ontwikkelingen in 3D-printen, reikt praktische how to informatie aan en toont best practices. Het wil behalve informeren ook bijdragen aan de leercurve die bedrijven door moeten in de transitie naar deze nieuwe technologie, maar spreekt tevens ook de professional aan, die al meer ervaring heeft. Het magazine wordt verspreid onder maakbedrijven uit zowel de metaal- als kunststofverwerkende industrie en engineeringbureaus en productontwikkelaars. Het 3D-Print Magazine verschijnt naast de website, de nieuwsbrieven en de online digimagazines van Made-in-Europe. De oplage is 4.000 exemplaren.

Redactie Franc Coenen (hoofdredacteur) Schuttersdreef 72 6181 DS Elsloo Tel: +31 46 4333123 Email: info@made-in-europe.nu Uitgeverij 54U Media Postbus 2108 7302 EM Apeldoorn Prinsenweide 26 7317 BB Apeldoorn T: +31 (0) 55 360 10 60 F: +31 (0) 55 360 08 60 I: info@54umedia.nl E: www.54umedia.nl Advertentie-exploitatie Vincent Span T: +31 (0)55 360 62 27 M: +31 (0)6 511 93 408 E: v.span@54umedia.nl Harold Draaijer T: +31 (0)55 360 64 20 M: +31 (0)6 51 19 31 32 E: h.draaijer@54umedia.nl Alle advertentiecontracten worden afgesloten conform de Regelen voor het Advertentiewezen, gedeponeerd bij de rechtbanken in Nederland (exemplaar op aanvraag kosteloos verkrijgbaar).

Vormgeving en opmaak Rijnier van Kesteren Drukkerij Roto Smeets, Utrecht Copyright Niets van deze uitgave mag worden overgenomen, tenzij met uitdrukkelijke schriftelijke toestemming van de uitgever.

3DPPM: hergebruik van kostbare grondstoffen.

-print magazine maart 2015

47

LASERTEC 65 3D Additive Manufacturing Lasercladden en geïntegreerde freesbewerking - Intelligente combinatie uit laseropdrachten en frezen maakt beste oppervlaktes alsmede bouwdeelprecisie mogelijk - Lasercladden met poederstraal: tot 10 × sneller vergeleken met poederbed - Maakbaarheid van complete 3D-bouwdelen tot ø 500 mm ook met overhangende contouren zonder steungeometrie - Directe bewerking van bereiken die aan het einddeel niet meer bereikbaar zijn

De video voor Additive Manufacturing: www.3D.dmgmori.com Indien uw mobiele telefoon over een QR-Code-herkenningssoftware beschikt, gaat u direct naar de video.

www.dmgmori.com

DMG Mori Seiki Benelux bv.

Wageningselaan 48 3903 LA Veenendaal 0318 - 557623