Machinebouwers maken shift naar additive manufacturing

Seido Solutions ziet orders voor 3D printen fors groeien bij stabiele omzet in CNC-stukken

Machinebouwers maken steeds vaker gebruik van additive manufacturing als productietechniek. De redenen hiervoor lopen uiteen: van on-demand productie om voorraden te vermijden, reshoring, tot en met vereenvoudiging van de assemblage door complexe samenstellingen één keer te printen. “Intern warende bedrijven al langer aan het kijken. Anno 2022 komen alle argumenten die voor 3D printen pleiten samen: supply chain onderbrekingen, kleinere batches,de gestegen transportkosten, de behoefte aan meer flexibiliteit om het design aan te passen”, zegt Karl Wallecan, directeur eigenaar van Seido Solutions.

De fors gestegen grondstofprijzen in de metaal ziet hij als een extra reden. “Aluminium is qua kostprijs maal 3 over de kop gegaan; de 3D printmaterialen zijn hooguit 10 tot 20% duurder geworden. De kloof tussen beide is dus kleiner geworden.”

De Belgische toeleverancier van maakdelen, CNC frezen, draaien én 3D printen ziet zeker het laatste half jaar de vraag naar 3D printen toenemen. De omzet hierin is sterk gestegen, terwijl die van CNC-frees- en draaidelen stabiel blijft. Meer dan 60% van de orders die geprint worden, zijn thans repeatorders. “We krijgen orders gelijk die voor CNC frezen en draaien.” Karl Wallecan verbaast zich echter over de vraagstelling waarmee machinebouwers bij de toeleverancier aankloppen als het om 3D geprinte stukken gaat. “Machinebouwers kiezen altijd hun materialen in functie van de toepassing van het onderdeel. Nylon als de wrijvingscoëfficiënt van belang is; aluminium als een zekere sterkte en lichtgewicht nodig zijn; roestvaststaal als een onderdeel niet mag roesten, bijvoorbeeld in machines voor de voedingsindustrie. Die benadering mis ik als het om 3D printen gaat”, zegt de West-Vlaamse ondernemer.

Boven: tooling geprint met Somos Perform SL op de Stratasys Neo 450 S SLA-printer. Het materiaal is bestand tegentemperaturen tot 268 graden C.

26 materialen printen

In de AM-industrie lijkt PA12 de heilige graal. Seido Solutions doorbreekt dit. Op de 3D printers waar de van oorsprong metaalondernemer print, kunnen 32 verschillende kunststoffen worden verwerkt. Seido Solutions biedt momenteel 26 verschillende materialen aan. Samen met de engineers van de toeleverancier wordt bij elke toepassing het optimale materiaal gezocht. Dan pas volgt de keuze van 3D printtechnologie. “We zien dat in de markt vaak net andersom wordt gewerkt. Men begint met de technologie. Onze engineers kijken naar de materiaaleigenschappen die nodig zijn, zoeken daar het materiaal bij en dan volgt pas de technologie.” Het doel van 3D printen voor de machinebouw is namelijk het leveren van eindonderdelen, die passen bij de functionaliteit ervan. Het optimum is de juiste balans tussen materiaal, printtechnologie en afwerking.

Onafhankelijke materiaalproducenten

Precies dit gegeven is de kracht van Seido Solutions als 3D printservicebureau, zegt Karl Wallecan over het zusterbedrijf van Seido Systems, leverancier van onder andere Stratasys 3D printers. De toeleverancier beschikt behalve over verschillende CNC-draai- en freesmachines over een breed arsenaal van 3D printers. Naast de industriële FDM printers uit de Stratasys Fortus lijn en F770, zijn dat de Polyjet printers van de Amerikaanse fabrikant, de Origin One DLP-printers en sinds enige tijd de Oostenrijkse Genera printers. Ook dit is een DLPprinter, maar ontwikkeld met productie van eindonderdelen voor ogen en geen prototypes. Ook metaalprinters staan er, van het Amerikaanse Xact Metal. De 26 verschillende materialen zijn niet alleen die van de printerfabrikanten, zoals Ultem voor de Fortusreeks van Stratasys. Karl Wallecan: “Materiaalproducenten zoals Henkel (Loctite) waarmee we nauw samenwerken, en BASF ontwikkelen materialen die aansluiten op de eigenschappen die machinebouwers gewend zijn voor hun eindonderdelen. Bij deze concerns gaat de materiaalevolutie veel sneller dan bij de printerfabrikanten. Wij hebben zo altijd een alternatief voor een bestaand materiaal in de machinebouw.” Hierdoor is zijn team in staat om een oplossing te vinden waarin materiaal en technologie matchen met de eindspecificaties.

Van 3D printen naar additive manufacturing

Door te investeren in de verschillende 3D printtechnieken én de 26 verschillende materialen, kan Seido Solutions (opgericht in 2011) dit jaar de stap maken van het 3D printen van prototypes naar additive manufacturing van eindonderdelen. Karl Wallecan ziet een parallel met de productie van frees- en draaidelen. “Natuurlijk kun je op een draaibank met aangedreven gereedschappen frezen, maar soms is het produceren op een CNC-freesbank een betere oplossing.” PA12 is een mooi materiaal, maar voor bepaalde toepassingen kunnen er betere alternatieven zijn. Daarom moet je als 3D printservicebureau meerdere printtechnieken en materialen aanbieden, vindt de West-Vlaamse ondernemer. “Wil de 3D printindustrie de stap naar seriematige productie van eindonderdelen daadwerkelijk maken, dan moeten de 3D printservicebureaus zowel hun machinepark als materiaalportfolio verbreden.” Samenwerken en capaciteit en materialen bundelen is niet de oplossing, vindt hij. Vanwege IP-zaken zoeken machinebouwers steeds vaker een partij die meerdere materialen en meerdere technieken in huis aan kan, om te voorkomen dat producten gaan zwerven tussen verschillende partijen.

Een afdekkap voor een machine geprint met ASA, een UV stabiel materiaal.

De AM-industrie hoeft niet het wiel opnieuw uit te vinden, we moeten de bestaande ISO normen gaan toepassen

Post processing

De tweede noodzakelijke stap in deze transitie naar additive manufacturing, is het integreren van post processing, vindt Karl Wallecan. Seido Solutions werkt op dit punt samen met AM Solutions, de AM-groep van Rösler. Karl Wallecan is met zijn andere onderneming dealer voor onder andere Stratasys. Het verbaast hem dat post processing zo vaak genegeerd wordt in de sector. Afhankelijk van de eisen aan het eindonderdeel, is zandstralen de minimale nabewerking. Eventueel komt er dippen bij, zelfs lakken. Karl Wallecan schaart onder het hoofdstuk post processing ook nabewerkingen zoals het tappen van nauwkeurige schroefdraad, het inpersen van een metalen bus et cetera. Met deze typische nabewerkingen op zowel kunststof als metalen onderdelen, tipt Karl Wallecan nog een vierde onderwerp aan dat de sector moet oppakken als ze echt de stap naar additive manufacturing wil maken: werken met internationale standaarden uit de werktuigbouwkunde. Op de tekeningen van CNC frees- en draaionderdelen komen vaak werktuigbouwkundige termen als IT14 en IT12 voor. Internationale DIN-normen voor bematingen die elke CNC operator en werkvoorbereider kan lezen. Hetzelfde geldt voor toleranties. Op een goede 2D tekening staan de toleranties aangegeven: +/- 0,1 mm. Of een plaats- en vormtolerantie. Of een specifieke oppervlakteruwheid. Of een H7 passing. Dankzij deze normen passen zelfs de stukken die op twee verschillende machines zijn verspaand precies op elkaar. “De AM-industrie moet gaan werken aan het gebruik van internationale normen. We hoeven niet het wiel opnieuw uit te vinden, we moeten de bestaande ISO normen gaan toepassen.” Hier ligt ook een uitdaging voor de fabrikanten van de AM-systemen. Als de industrie echt de stap naar additive manufacturing wil maken, moeten twee onderdelen die op verschillende systemen zijn geprint en op verschillende tijdstippen, precies op elkaar passen. Niet de cost per part is het belangrijkste, vindt Wallecan, maar de kostprijs gecombineerd met leveren volgens afspraak in een stabiele kwaliteit.

Karl Wallecan is optimistisch; de sector gaat deze stappen in de komende tijd zetten. Machinebouwers hebben na de vele perikelen in de voorbije twee jaren de voordelen van additive manufacturing definitief ontdekt. “Intern waren ze al langer aan het kijken. Nu is de shift op gang gekomen.” Lange levertijden van CNC-stukken, schaarste aan materialen zoals aluminium en kobalt chroom en hogere grondstofprijzen versnellen de ontwikkeling. Topologie-optimalisatie is leuk, maar Karl Wallecan ziet dat momenteel niet als de beslissende factor, evenmin als generative design. “De kleinere machinebouwer wil het nog altijd begrijpen; kiest voor zekerheid. Het stuk moet herkenbaar zijn.” Wanneer je als 3D printservicebureau opdrachtgevers een breed portfolio aan materialen aanbiedt, gaat er een wereld voor de machinebouwers open. “Ze krijgen met 3D printen een nieuwe schroevendraaier in hun gereedschapskist erbij.” En die hoeven ze niet eens zelf in de hand te nemen.

3D metaalprinters

Seido Systems, het zusterbedrijf van het 3D printservicebureau, levert onder andere de metaalprinters van Xact Metal. Deze Amerikaanse fabrikant bouwt metaalprinters op basis van laser poederbed technologie en slaagt erin dankzij een uitgekiend ontwerp de kostprijs laag te houden. Inmiddels staan er in de Benelux 5 van deze metaal AM-systemen. Karl Wallecan valt het op dat dit onder meer is bij bedrijven zonder traditionele productiecapaciteit. “Daarom zijn we met Seido Solutions een service gestart waarbij we de bouwplaten voor deze bedrijven weer vlak frezen voor de volgende buildjob. Tot de service behoort ook het wegfrezen van eventueel support.” Met deze service kunnen bedrijven zonder eigen CNC-capaciteit instappen in 3D metaalprinten.