AM-Flow: Handen af van 3D printwerk

AM-Flow neemt nog steeds een unieke positie in de AM-waardeketen in

Dat AM-Flow complete automatische sorteerlijnen zou gaan ontwikkelen en bouwen, stond niet in het oorspronkelijke businessplan. De unieke kennis van het Nederlandse bedrijf is de beeldherkenningssoftware, die dankzij Kunstmatige Intelligentie binnen enkele seconden met een zeer hoge betrouwbaarheid onderdelen identificeert. “We dachten als wij het beeldherkenningsprobleem oplossen, kunnen de klanten zelf hun fabriek automatiseren”, steekt Stefan Rink, CEO, van wal. Dat heeft anders uitgepakt.

Klanten vragen het Nederlandse bedrijf om hun AM-productielijnen te automatiseren, zodat het sorteren, routen en verwerken automatisch verlopen. Stefan Rink begrijpt ondertussen waarom ze deze vraag bij AM- Flow neerleggen en tot nog toe de traditionele automatiseerders dit niet oppakken. “Ze hebben de kennis niet. En de partijen die andere fabrieken automatiseren evenmin; ze zien iets over het hoofd, namelijk dat de 3D printfabriek geen standaard productportfolio heeft.” Daar lopen de system integrators op stuk. Ze kunnen complexe productielijnen zoals in de automobielindustrie probleemloos automatiseren, maar niet een lijn waarover elke dag honderden of duizenden verschillende onderdelen voorbijkomen.

Kosten per geprint onderdeel

Daarom bouwt AM-Flow momenteel complete sorteerlijnen voor 3D printfabrieken. Deze staan inmiddels niet alleen bij BMW maar ook bij 3D printservicebedrijven zoals Oceanz en Ziggzagg. De interesse vanuit de rest van de wereld voor de Nederlandse oplossing is groot. Dat verrast Stefan Rink niet. In zijn tijd bij het 3D printservicebedrijf Shapeways zag hij al de kosten per geprint onderdeel oplopen naarmate de productie toenam. “Omdat 80% van de arbeidskosten in post processing zit. Hoe meer een 3D printfabriek print, hoe hoger de arbeidskosten. Dat wil je niet.” Niet alleen omwille van de kosten, ook niet omdat handwerk de foutkans vergroot, vult Carlos Zwikker, commercieel directeur, aan. Hij ziet hierin de grootste belemmering om met additive manufacturing op te schalen. Wil de AM-industrie echt marktaandeel winnen in de markt voor maakdelen, die volgens sommigen op $ 80 triljoen wordt geschat, dan moeten de kosten per onderdeel omlaag. “Daarvoor moet je dit probleem oplossen”, zegt Zwikker. Anders zal additive manufacturing nooit de belofte van lokaal, groen produceren inlossen. Stefan Rink: “We zien nu al sommige partijen 3D printen outsourcen naar lage lonen landen vanwege de kosten. Jammer, dat moeten we niet willen.”

Van batch naar one-piece-flow

AM-Flow werkt samen met partners aan het vergaand automatiseren van alle stappen na het 3D printen, zowel voor metaal als voor kunststoffen. Dit start met de aanvoer van de onderdelen nadat het poeder verwijderd is. De bin-picking unit pakt de willekeurig aangevoerde onderdelen een voor een uit een bak of van een transportlijn en legt ze op de transportband richting de AM-VISION module. Dat is nog steeds het hart van de oplossing. Binnen maximaal vijf seconden wordt het product herkend, geïdentificeerd en gesorteerd. Door de koppeling vanuit de MES software van de klant, zijn de vervolgstappen bekend en kan het onderdeel richting de eerste vervolgstap worden gedirigeerd. Automatisch. Stefan Rink: “We gaan van batchproductie naar one-piece-flow zodra het onderdeel op de transportband is geplaatst. Daar wordt gesorteerd en getransporteerd, bijvoorbeeld naar een finishing station of naar een verpakkingsunit.” Dit lijkt een relatief eenvoudige stap. Immers, de sorteercentra van de grote webshops doen niets anders. Toch is er een groot verschil, benadrukt Carlos Zwikker. “De producten in een 3D printfabriek variëren qua afmetingen van minder dan een centimeter tot een halve meter of nog meer. Dat moet allemaal over dezelfde lijn gaan.” AM-Flow heeft hiervoor speciale flippers ontwikkeld waarmee een product richting een bepaalde sorteerbak wordt geleid. Deze flippers zijn inmiddels gepatenteerd.

We zien nu al sommige partijen 3D printen outsourcen naar lage lonen landen vanwege de kosten. Jammer, dat moeten we niet willen

De opstelling van het systeem van AM-Flow zoals deze op Brainport Industries Campus staat.

Betaalbare producten leveren

De missie van AM-Flow is door middel van het automatiseren van AM-fabrieken, betaalbare gepersonaliseerde producten te leveren en de wereldwijde CO2 voetafdruk te verkleinen. Om dat te realiseren, werkt het inmiddels 18 vrouw/man sterke team in Eindhoven en Amsterdam aan een compleet ecosysteem. Op de Brainport Industries Campus staat een testlijn, waarook een prototype van een nieuwe modulestaat die AM-Flow als integraal onderdeel van de in-line opstelling tijdens Formnext wil lanceren: automatisch kwaliteitscontrole. Dit is een ontwikkeling samen met het Belgische OQTON. Dankzijde speciale scantechnologie en de software, kan het onderdeel willekeurig geplaatst worden in de scanner. Binnen een minuut wordt een 360 graden beeld gegenereerd en bepaalt de OQTON software of de afwijking ten opzichte van het CAD-model minder dan 1 procent is. Afhankelijk van de onderdeelgrootte, is de nauwkeurigheid 50 micron. “Een simpele uitkomst, goed of fout”, zegt Stefan Rink. De metingen die een operator normaal gesproken met een schuifmaat doet, gebeuren nu in enkele seconden geautomatiseerd. Zelfs meer dan dat, want de algoritmes van AM-Flow herkennen een sinkhole in het 3D geprinte product, wat je met een schuifmaat er niet uit haalt. Deze stap richting het automatiseren van de kwaliteitscontrole is pas het begin. “Want als je de maatnauwkeurigheid kunt herkennen, kun je meer weten over het product. Dit is de holy grail”, merkt Stefan Rink op. Samen met OQTON wil AM-Flow dit uitbreiden naar een zelflerend systeem: algoritmen herleiden uit de meetdata de noodzakelijke aanpassing van de pintparameters zodat de volgende batch beter is. Dit zal nog enkele jaren vergen, maar het is wel de stip aan de horizon waar de twee bedrijven uit de 3D Delta naar toewerken.

Stefan Rink, CEO.

Schakel tussen AM-Flow en MES-systeem

Daarom is de al eerder genoemde AM- LOGIC een essentieel onderdeel van de oplossing die AM-Flow ontwikkelt. Hierop draaien de hardware modules zoals AM- VISION, AM-BAGGING en AM-ROUTE. AM- LOGIC is ook de schakel met het eigen MESsysteem van de klant. Want zoals Stefan Rink al aangaf, het proces na het 3D printen wisselt telkens van batchproces - bijvoorbeeld als het om finishing gaat - naar een one-piece-flow proces. Hiervoor is de koppeling naar het MES-systeem zo belangrijk, want daaruit komt de specifieke informatie voor elk van de duizenden producten die dagelijks verwerkt worden. Bijvoorbeeld de productinformatie die op de verpakking wordt geprint; of de informatie over een specifieke kleur die een product moet krijgen. De AM-ROUTE module zorgt dat de kratten met de producten naar de juiste finishingmachine worden getransporteerd en weer retour komen naar de AM-VISION module. Hierdoor is wel 100% identificatie nodig waardoor Tracking and tracing een realiteit wordt en een van de redenen is waarvoor Ziggzagg voor het systeem heeft gekozen.

Korte terugverdientijd

De oplossing staat of valt uiteraard met de herkenningsratio. Als die niet goed zijn, loopt de productie alsnog vast. Stefan Rink en Carlos Zwikker beamen dit, maar leggen uit waarom niet per se 100% herkenning noodzakelijk is. Het gaat erom dat de factor handwerk zoveel als mogelijk wordt uitgeschakeld; een lights-out fabriek die dagelijks duizenden producten print en verwerkt, is voorlopig nog geen realiteit. De software identificeert nu 92% van alle producten correct. Die gaan direct door. AM-VISION presenteert de operator drie mogelijke modellen van de producten waarvan de herkenningsgraad lager ligt dan 55%. “De operator kan dan binnen een seconde het juiste product selecteren, terwijl dit zonder onze oplossing gemiddeld 90 seconden of zelfs langer per product kost”, zegt Stefan Rink. Belangrijk voor de resultaten is dat het percentage vals positieve nul is, want daarmee voorkom je dat een product de verkeerde post processingsstappen doorloopt. De tijdsbesparing die AM-Flow met het huidige systeem realiseert, zorgt ervoor dat één operator met het systeem in twee uur tijd de productie van een hele dag van een doorsnee 3D printbedrijf kan verwerken. Hierdoor kunnen 3D printbedrijven opschalen zonder dat ze hun loonkosten evenredig zien toenemen. Daar bovenop komt de traceerbaarheid, certificeerbaarheid en lagere faalkosten, zaken die vooral voor producenten in de medische en automotive industrie essentieel zijn. Carlos Zwikker: “Wij laten de operator meerdere handelingen doen én we digitaliseren het hele proces end-to-nd zodat je de stappen aantoonbaar worden.” En dat geheel zorgt voor de lagere kosten per onderdeel die additive manufacturing nodig heeft om als productietechnologie echt voet aan de grond te krijgen in de triljoenenmarkt die de maakindustrie groot is.

Carlos Zwikker demonstreert de oplossing van AM-Flow tijdens Formnext 2021.