AM industrie moet focus aanbrengen

Nieuwe aanbieders zijn druk met marketing. Belangrijk is dat we zorgen voor realistische verwachtingen.

Focus. Is dat het recept om de groei van 3D metaalprinten aan te jagen? Oerlikon heeft begin vorig jaar de brede marktbenadering ingeruild voor focusgebieden. En dat pakt positief uit, zegt Sven Hicken, Chief Technology Officer bij de Surface Solutions divisie van het Zwitserse concern. Ook de fabrikanten van AM-machines zouden beter focus aanbrengen. De reproduceerbaarheid moet omhoog en de kosten voor kwaliteitscontrole én cost per part omlaag. “Anders blijft additive manufacturing te duur om het progressieve groeimomentum vast te houden.”

Het Zwitserse Oerlikon zit langs twee kanten in de additive manufacturing industrie. Aan de ene kant als een logische stap als producent van metaal- en legeringspoeders sinds decennia; aan de andere kant als service provider voor coatings op een wereldwijde schaal. Hieruit is als logische vervolgstap het 3D print servicebedrijf ontstaan nadat Oerlikon de strategische businessunit Additive Manufacturing had opgericht en het Duitse 3D bedrijf Citim enkele jaren geleden heeft overgenomen. Daarnaast zijn er nieuwe fabrieken voor de poederproductie en 3D print services geopend en is een R&D hub opgezet. Met de materialen, de surface engineering en de kennis van de traditionele coatingactiviteiten, kan Oerlikon additive manufacturing naar een hoger niveau tillen als de 3D geprinte onderdelen een functioneel oppervlak nodig hebben. Dat de Zwitsers enkele jaren geleden het initiatief hebben genomen voor de Advanced Manufacturing Technology Conference (AMTC) is daarom niet vreemd. Geen conferentie met juichverhalen, maar een kritische reflectie op waar AM-technologie nu staat en waar de technologie naar toe tendeert.

Oerlikon concentreert zich met additive manufacturing op enkele industriële toepassingen in sectoren als luchtvaart, automotive, Power Generation, energie en de algemene industrie. Toepassingen zijn bijvoorbeeld impellers, antennesystemen voor de ruimtevaart en warmtewisselaars. Waarom deze focus en wat heeft dit opgeleverd?

Sven Hicken (naast CTO leidt hij de business unit Additive Manufacturing bij Oerlikon): “De bandbreedte van onze engineering- en saleskrachten moet als dienstverlener focus hebben. Met minder klanten realiseren we nu meer groei, doordat we meer tijd kunnen investeren in het ondersteunen van klanten bij het design van de componenten. Met de combinatie van functie-integratie, lichtgewicht, fijne structuren en kortere time to market winnen we de klanten voor AM. Zo hebben we de grote order gekregen vanwege de korte time to market. Zonder AM had de klant dit product niet zo snel op de markt kunnen krijgen.”

Op de vorige AMTC in 2019 in München was tegenwind voor de AMindustrie een veel gehoord begrip. Waar staan Oerlikon en de AM-sector nu? Is additive manufacturing aangekomen in de serieproductie?

Sven Hicken: “We zien zeker voorbeelden van serieproductie. Zelf hebben we in de ruimtevaartindustrie een project binnengehaald waarmee we naar serieproductie gaan. Dat is een order die jaarlijks een 6 cijferig bedrag aan omzet gaat opleveren. Maar wil additive manufacturing echt doorbreken als productietechniek, dan moet de industrie thema’s als reproduceerbaarheid, betrouwbaarheid en kwaliteitstoetsing oppakken. Dit moet echt beter worden, anders is de techniek te duur om het progressieve groeimomentum vast te houden.”

Die punten werden twee jaar geleden ook genoemd tijdens de conferentie. Heeft de industrie vooruitgang geboekt?

Sven Hicken: “Niet zoveel als nodig is. Printerfabrikanten denken na over hoe ze de cost per part kunnen verlagen. Maar het lijkt alsof ze meer gefocust zijn op de onderlinge concurrentie dan de echte noden van hun klanten. Performance van de 3D printers lijkt het belangrijkste doel, maar daarmee missen ze de echte behoefte die klanten hebben.”

Professor Süss, bestuursvoorzitter, tijdens zijn keynotelezing.

Waarom denkt u dat meer lasers in de AM-machine niet de enige oplossing is om de cost per part omlaag te brengen?

Sven Hicken: “In zijn algemeenheid betekenen méér lasers lagere kosten. Maar of meer lasers zin hebben, hangt af van de applicatie. Je kunt niet pauschal zeggen dat meer lasers beter zijn. Je brengt meer energie per volume en tijd in. Dat moet je goed sturen. Rook en roet die ontstaan hebben invloed op de energiestraal. Dan moet je wel weten hoeveel van de energie nog in het poeder komt.”

In een van de zes thesen in een paper dat u samen met Oerlikon’s voorzitter van de Raad van Bestuur professor Michael Süss voorafgaand aan AMTC heeft geschreven, stelt u dat de fabrikanten dedicated AM-machines zouden moeten gaan bouwen, bedoeld voor een specifieke applicatie. Hoe kan zoiets uitzien?

Sven Hicken: “Idealiter zouden de fabrikanten in platformen gaan denken en bouwen. Modules die je kunt combineren afhankelijk van de applicatie. Als ik met printerfabrikanten praat, zie ik dat ze geconfronteerd worden met een enorme bandbreedte van klanten die vanalles willen. Ik denk dat je beter kunt focussen op specifieke gebieden en toepassingen. Wij zijn agnostisch als het om 3D printers gaat; we herkennen zeer goed welke machine waarvoor geschikt is, waarbij ons doel is de machine 24/7 te laten lopen. Daarnaast moeten eenvoudige zaken als service beter. Maar bedenk dat de technologie nog in ontwikkeling is, we staan echt pas aan het begin.”

Waarom spelen procesdata een belangrijke rol in de kwaliteitsborging? En hoever openen fabrikanten hun machines om data uit te lezen?

Sven Hicken: “Twee jaar geleden vroegen we aan fabrikanten of ze geen universele interfaces wilden ontwikkelen, toen zeiden ze nee. Nu erkennen ze de noodzaak van een doorlopende digitalisering. Dat komt doordat we in een leerproces zitten. De tools voor data-analyse die er drie jaar geleden nog niet waren, zijn er nu wel. Wij halen bijvoorbeeld als Oerlikon met data-analyse zaken uit de data van onze coatinginstallaties

die de kwaliteit van de coating duiden. Voor de poederbusiness hebben we enkele jaren geleden een bedrijf overgenomen dat gespecialiseerd is in het ontdekken en ontwikkelen van nieuwe materialen of legeringen door computerrekenkracht, oftewel big data, te benutten. Dat doen ze in een fractie van de tijd vergeleken met de traditionele methoden. Het gepatenteerd algoritme berekent dan bijvoorbeeld voor zeven legeringselementen, die gemakkelijk kunnen uitmonden in één tot twee miljard chemische combinaties, wat de effecten van elk hiervan is als we bijvoorbeeld een hoog temperatuur materiaal zoeken.”

Dat opent zo te zien heel nieuwe mogelijkheden, namelijk op de toepassing toegespitste AM materialen ontwikkelen.

Sven Hicken: “Voor klanten is de combinatie van een nieuw proces met een nieuw materiaal een groot vraagteken. Daarom kiest men vaak voor bestaande materialen. Wij moedigen ze aan om bij specifieke toepassingen uit te proberen hoe we de functionaliteit daarvan kunnen verbeteren in combinatie met AM en een nieuw materiaal. Dan is het technisch mogelijk om significante sprongen vooruit te maken.”

Wordt dat niet te duur, een AMmateriaal ontwikkelen voor één toepassing?

Sven Hicken: “Bij Oerlikon hebben we processen waarmee we een paar kilogrammen poeder kunnen maken voor R&D toepassingen maar ook honderden kilo’s. Als klanten aangeven wat ze zoeken, kunnen wij rekenen waar de grootste hefboom van het AM-proces ligt. Dat kun je niet in z’n algemeenheid zeggen.”

Kan de klimaatdiscussie de toepassing van additive manufacturing bevorderen?

Sven Hicken: “Transport is lange tijd zeer goedkoop geweest. Dat is nu veranderd. Containertransport is veel duurder geworden en dan komt nu nog het thema duurzaamheid. Niet uit altruïsme maar om pragmatische redenen zorgen stijgende kosten voor emissie voor druk op goederentransport. Ergens zal een break-even punt komen, dat zorgt voor kansen voor deze industrie. We kunnen dan een alternatief aanbieden.”

Slotvraag: in een van de breakoutsessies van de conferentie werd opgemerkt dat de verwachtingen hooggespannen zijn, mede door de beursgangen van nieuwe spelers. Zijn deze verwachtingen gerechtvaardigd?

Sven Hicken: “Nieuwe aanbieders zijn druk met marketing. Daardoor ontstaat er een domino effect in de industrie. Belangrijk is dat we zorgen voor realistische verwachtingen. Dat kan via een platform zoals wij met AMTC bieden. Volgende keer moeten we de uitspraken nog meer met getallen onderbouwen en dan de kennis delen. Er is nog te weinig samenwerking. Klanten verwachten terecht een oplossing voor een compleet onderdeel.”

Zullen de toepassingen van additive manufacturing gaan toenemen?

Sven Hicken: “Bij de TUM (Technische Universiteit München) werkt al een handvol professoren aan de thema’s rond AM. Dat betekent dat er elk jaar studenten afstuderen die het thema kennen. Productiviteit en robuustere concepten hebben nu eenmaal tijd nodig. Over tien jaar zijn er zeker veel meer applicaties omdat we er dan in geslaagd zijn begrip bij klanten te kweken.”