Constructeur 1 - 2024

Alles is constructeur constructeur is alles

Koning der materialen staat schaak

Haken en ogen aan metaalprinten Verschuift de context van productontwikkeling en engineering?

Maar staal komt beslist met een passende tegenzet

Maar achter de schermen gloren nieuwe mogel kheden

Veilig met een virtuele PLC?

Voor de besturing van potentieel gevaarl ke machines?

HÉT EVENT VOOR SLIMME MAAKOPLOSSINGEN DE MAAKBAARHEID VAN MORGEN

Ontdek een wereld aan nieuwe technologieën

Verkrijg waardevolle inzichten via seminars en branche-experts

Ontdek potentiële samenwerkingen met andere organisaties

Laat je inspireren tot innovaties binnen jouw bedrijf

Bereid je voor op een duurzame toekomst

Leg contact met professionals en experts

BESTEL EEN GRATIS TICKET

12 T/M 15 MAART 2024

TMF-4-B – Dé oplossing voor de Automotive industrie.

Ontdek onze TMF-4-B de perfecte vloertrack voor alle handling- en lasrobots gebruikt in de Automotive industrie.

Ons productassortiment biedt ongeëvenaarde precisie om uw productieproces te optimaliseren.

We hebben ook de juiste oplossing voor uw toepassing.

COLOFON

Constructeur, maart 2024 64-ste jaargang nr. 1

REDACTIE-ADRES Postbus 58, 7400 AB Deventer

HOOFDREDACTEUR ing. R. Zander | t 06 22 20 80 34 r.zander@mybusinessmedia. nl

REDACTIE

Maartje Henket | t 0570 50 43 02 m.henket@mybusinessmedia.nl

UITGEVER Arjan Stoeten a.stoeten@mybusinessmedia.nl

VASTE MEDEWERKERS Hans van Eerden, Leo de Ridder, Henk Jan Pels, Ad Spijkers, Marjolein de Wit-Blok.

UITGAVE van MYbusinessmedia Holding bv Postbus 58 7400 AB Deventer www.mybusinessmedia.nl

ADVERTENTIE-AFDELING

D. Wielheesen | t (06) 53 69 24 61 d.wielheesen@mybusinessmedia.nl of verkoop binnendienst | t (0570) 50 43 45 (0570) 50 43 43 traffic@mybusinessmedia.nl

ADVERTENTIEPLAATSINGEN worden uitgevoerd overeenkomstig de ‘Regelen voor het advertentiewezen 1990’.

ABONNEMENTEN

Voor vragen over abonnementen, bezorging en of adreswijzigingen kunt u bellen met (0570) 50 43 25, m ailen naar klantenservice@mybusinessmedia.nl of schrijven naar MYbusinessmedia Holding bv | Constructeur | Postbus 58 | 7400 AB Deventer

ABONNEMENTSTARIEVEN

Jaarabonnement Nederland € 299,00*

Jaarabonnement buitenland € 325,00* Studenten € 50,00 per jaar *Prijzen zijn excl. 9% BTW | Jaarabonnement geldt tot wederopzegging. Beëindiging van het abonnement kan schriftelijk , per e-mail of telefonisch geschieden, uiterlijk drie maanden voor het einde van de abonnementsperiode; nadien vindt automatisch verlenging plaats.

REPRODUCTIE

Overname van artikelen, tekeningen en foto’s uit Constructeur is slechts mogelijk na schriftelijke toestemming van de uitgever.

©MYBUSINESSMEDIA 2024

‘Het auteursrecht op de inhoud van dit tijdschrift wordt uitdrukkelijk voorbehouden’.

VORMGEVING Bureau OMA, Doetinchem DRUK Drukkerij Roelofs, Enschede

ISSN 0010-6658

VOORWOORD

Echt

Ik las nog niet zolang geleden een stuk van Roopinder Tara. Ik ken de man niet persoonlijk, maar loop hem spreekwoordelijk wel eens tegen het lijf. En dan vooral bij congressen in de VS. Als ze over 3DCAD en aanverwante onderwerpen gaan. Zoals ook nu weer. Want ik ben op dit moment bij 3DExperience World – het jaarlijkse ‘SolidWorks’-gebruikerscongres. Tegen de tijd dat deze Constructeur uit is, en ook iemand dit maar leest, ben ik overigens alweer terug. Maar goed, Tara is ‘content director’ voor ENGINEERING.com. Ik kijk wel eens rond op die website en kwam een stuk van zijn hand tegen met de titel ‘Will AI finally put the aid in computer-aided design?’ Een leuke woordgrap natuurlijk, maar er zit ook echt wel wat in. Want CAD stond – of misschien wel ‘staat’ – toch eigenlijk voor ‘tekenen’ met een computer. Misschien een beetje straf geredeneerd, maar dat is dan maar zo. Natuurlijk staat het onderwerp AI dit jaar ook weer op het programma bij het congres. En het voegt natuurlijk ook echt wel wat toe inmiddels. Denk alleen maar aan het ‘generative design’ en de varianten die het je op je eigen ontwerp oplevert. Is dat ook AI? Ik weet het eigenlijk niet zeker, maar er zit toch minstens een algoritme achter dat van alles voor je verzint. Of je daar dan ook echt werkelijk wat aan hebt, mag je gelukkig nog zelf uitmaken.

Maar uiteindelijk kwamen er wel wat andere voorbeelden over de bühne. Het werd me niet helemaal duidelijk of die op korte termijn beschikbaar komen. Dat gaan we navragen. Maar een van de demo’s liet zien dat je straks letterlijk aan je CAD-systeem kan vragen of het wat minder mag wegen. Of dat het systeem misschien een voorstelletje kan maken voor de aankleding van je productbehuizing in de trant van Picasso. Gewoon door het te zeggen. De vraag is natuurlijk hoe komt dat systeem dan aan die kennis. En dan heb je het over intellectueel eigendom. Maar als het in de trant is, is het nog geen echte Picasso. Dat gold jaren terug al voor die Citroen. Dat had meer te maken met de erven van de kunstenaar die daar ongetwijfeld genoeg voor zullen hebben gevangen. Maar Dassault als bedenker van dat coöperatieve platform 3DExperience moet natuurlijk wel wat met die vraag over intellectueel eigendom. En of dat bij hen wel veilig is. Want wat als alles dat ooit is ontworpen in een generative AI wordt gestampt? Dat antwoord kan ik hier alleen niet meer kwijt. Even wachten op de volgende editie van Constructeur dus. Dan heb ik het antwoord. Echt.

ROBIN ZANDER hoofdredacteur

constructeur

R.ZANDER@MYBUSINESSMEDIA.NL

MATERIALEN De ‘koning’ staat schaak

De productie van staal komt steeds vaker in het nieuws. Vaak gaat het dan om het verduurzamen van deze onmisbare industrietak: over grote plannen en kleine successen, maar ook over de uitdagingen en onzekerheden binnen deze reusachtige transitie.

INDUSTRIAL METAVERSE Kan je daar certificeren?

Deels met simulaties op basis van de ‘digital twin’ van een Siemens Sinamics G220-frequentieregelaar is de ‘drive’ in kwestie gecertificeerd voor de Verenigde Staten door UL Solutions. Dat ís volgens beide, ze blijven bescheiden, in elk geval een primeur voor die contreien. De fysieke en virtuele wereld gecombineerd.

PRODUCTIETECHNIEK De ‘maak’ van morgen

De redactie van Constructeur reist deze maand zeker af naar de TechniShow/ESEF in de Jaarbeurs in Utrecht. Onder andere om de jongste ontwikkelingen in de metaalbewerking te zien. Want het mag dan net een half jaar na de EMO in Hannover zijn, zes maanden is tegenwoordig een eeuwigheid.

Elke editie in Constructeur: Product. Dit katern behandelt als opvolger van het magazine Product de nieuwste ontwikkelingen in de wereld van de industriële productontwikkeling op het gebied van technologie, materialen, vormgeving en ontwerp.

BERIJDBARE

RHINO ROBOT

PRODUCTIETECHNIEK 3D-metaalprinten

‘Additive manufacturing’ (AM) is op TechniShow 2024 één van de hoofdthema’s. ‘Van 3D print naar AM Productie’, die omschrijving plakt FPT-VIMAG op de AM-activiteiten. Lift de vakbeurs voor productietechnologie mee op een hype die volgens sommigen vorig jaar alweer op z’n retour was? Of gaat 3D-(metaal) printen de belofte van gereedschaploze productie waarmaken?

Op de cover:

Van 12 tot en met 15 maart 2024 staat de maakindustrie van morgen centraal op de TechniShow. (Foto: VDW /Rainer Jensen)

3DCAD

Alles is constructeur

Het CAD-landschap in 2024 wordt gekenmerkt door veranderende behoeften van klanten en een dynamische internationale omgeving. Tegen de achtergrond van macro-economische onzekerheid komen wereldwijd twee aanjagers naar voren: de ‘digital thread’ en duurzaamheid. Brian Thomson verkent de trends.

PRODUCT

MACHINEONDERDELEN

FORMULA

Nieuws

JARIG KOLMER ELEKTROMOTOREN VERHUISD

Kolmer Elektromotoren bestaat 40 jaar en is verhuisd van Putten naar de Morsestraat 20 in Harderwijk. De verhuizing biedt niet alleen ruimte om verder te groeien maar ook om de processen te optimaliseren, volgens algemeen directeur Martijn Stoffelsen. “We wilden naar een energiezuinig pand zodat we als partner voor andere bedrijven kunnen voldoen aan de milieu eisen. Zo dragen we bij aan verlaging van de carbon-footprint voor de keten”, aldus Stoffelsen. “Vaak zeggen we tegen elkaar we moeten de klantvraag proberen te overtreffen. Met dit nieuwe pand zijn we daarmee weer een stukje dichterbij gekomen. Ons magazijnopslag is namelijk 25 procent groter geworden en biedt daarmee plaats aan zo’n 20 000 elektromotoren, variërend van IEC 56 t/m 355. In combinatie met onze producenten in Europa, waar vanuit ook snel geleverd kan worden, is dit een optimale voorraad. Ook is de nieuwe moderne werkplaats efficiënter ingericht.”

KOLMER.NL

MESHMIND WORDT AI EN SOFTWARE R&D-HUB B&R

ABB heeft een meerderheidsbelang genomen in het Bosnische Meshmind, gevestigd in Sarajevo. Vooral B&R moet van de overname gaan profiteren. Meshmind houdt zich bezig met software-engineering en met de overname breidt ABB de onderzoeks- en ontwikkelingsmogelijkheden op het gebied van AI, Industrial IoT en machine-vision uit.

De integratie van de ongeveer 50 werknemers van Meshmind zal de samenwerking met B&Rteams uitbreiden in een reeks R&D-projecten, waaronder deep learning vision-systemen, AI-enabled engineering tools en IoT-app-ontwikkeling, vanuit hun kantoor in Sarajevo. Die vestiging wordt ook B&R's nieuwe wereldwijde hub voor AI- en softwareontwikkeling, die de ontwikkeling van automatiseringsoplossingen binnen de Machine Automation-divisie - B&R dus – de verder moet versnellen.

"Deze overname bouwt voort op onze succesvolle relatie met Meshmind om een nieuwe

wereldwijde R&D-hub voor B&R op te zetten", zegt Joerg Theis, president van de Machine Automation Division / B&R ceo. "Als onderdeel van ons bredere ecosysteem dat universiteiten, partners en start-ups omvat, zal deze nieuwste investering onze capaciteit en expertise versterken om oplossingen te creëren die het leven van onze klanten gemakkelijker maken en hen helpen de toekomst van hun industrieën vorm te geven." "AI-gestuurde robotica en automatisering hebben het vermogen om industrieën te transformeren, door bedrijven meer flexibiliteit en intelligentie te bieden te midden van kritieke wereldwijde trends en uitdagingen op het gebied van arbeidskrachten", zegt Sami Atiya, president van ABB Robotics and Discrete Automation Business Area. "Door deze overname zullen we de ontwikkeling van onze software en AI-gestuurde oplossingen verder versnellen om automatisering adaptiever en

toegankelijker te maken, waardoor bedrijven van elke omvang veerkrachtiger kunnen worden."

De investering valt samen met ABB's recente overname van Sevensense, een leverancier van AI-gebaseerde 3D-vision navigatietechnologie voor autonome mobiele robots (AMR's). Beide overnames benadrukken de strategische investeringsfocus van ABB en B&R op innovatieve AI- en softwareoplossingen.

NSK VERDUBBELT DYNAMISCH DRAAGGETAL LAGERS

Na jaren onderzoek en ontwikkeling herziet NSK het dynamisch draaggetal van veel lagers tot het dubbele van de vergelijkbare vermoeiingslevensduur voor rollende contact (RCF – rolling contact fatigue life). Zonder het ontwerp of de materialen aan te passen. Naar eigen zeggen is het bedrijf het eerste in 60 jaar dat een belangrijke doorbraak realiseert bij de berekeningsmethoden voor de levensduur van lagers. NSK zag 20 jaar geleden al dat het gat tussen de levensduur van lagers, berekend volgens de ISO-norm, en de werkelijke levensduur, geverifieerd door duurtesten, steeds groter werd. Na een meer gedetailleerde studie, stond vast dat de levensduur van de lagers ongeveer 20 keer langer was dan de verwachte levensduur volgens de ISO-normen. Nu, in 2024, is zelfs 50 keer langer mogelijk.

Onderzoek van NSK toont aan dat, onder goed gesmeerde omstandigheden, de samenstelling en kwaliteit (hoeveelheid insluitsels) van het lagerstaal een nauwkeuriger indicator zijn om te kunnen voorspellen hoelang een lager meegaat. Hoe verder het bedrijf vorderde met het onderzoek, hoe meer de technici zich realiseerden dat een op breukmechanica gebaseerde evaluatiemethode een waardevoller inzicht zou kunnen bieden. Via een open innovatieproject met de Kyushu Universiteit is een kwantitatieve evaluatiemethode ontwikkeld, waarmee kon bepaald door welke factoren het proces van scheurgroei in een materiaal wordt beïnvloed en in welke mate. Met name door het combineren van de nieuwe methode met een ultrasone inspectietechniek die de niet-metallische insluitsels in een groot staalvolume scant, ontdekte NSK dat het de levensduur van zijn lagers veel nauwkeuriger kon voorspellen. Met de introductie van de

Micro-UT ultrasone inspectiemethode is het momenteel mogelijk om meer dan 3.000 keer zoveel aan staalvolume te inspecteren vergeleken met conventionele microscopiemethoden, en dat in slechts 20 procent van de tijd.

Om ervoor te zorgen dat klanten de lagers van NSK kunnen blijven vertrouwen, herziet het bedrijf nu de basale dynamische draaggetallen met het oog op een adequate veiligheidsmarge. Klanten kunnen er verzekerd van zijn dat het herzieningsproces is gebaseerd op een goed onderbouwde methodologie, ondersteund door uitgebreide empirische data. Eventuele opgewaardeerde waarden zullen daarbij ruim binnen het veilige bereik liggen.

WWW.NSKEUROPE.COM

NIEUWE TECHNISCHE BANEN DANKZIJ DIGITALISERING

De komende drie jaar groeit het aantal nieuwe banen in de operationele technologie (OT). En dat komt, denkt bijna de helft van de bedrijven, vooral door digitalisering. Dit komt naar voren uit nieuw onderzoek van Schneider Electric. Het rapport ‘The Future of Work in Industry’ laat de omvang van het wereldwijde gebrek aan industriële vaardigheden zien. Het werven van talent is een belangrijke uitdaging voor meer dan de helft van de ondervraagden. Maar behalve dat het ook nieuwe banen oplevert, verwacht meer dan twee derde van de ondervraagden dat digitalisering het tekort aan talent zal helpen aanpakken. Bijna de helft van de ondervraagde ondernemingen denkt dat voldoen aan ESG-doelstellingen Environmental, Social & Governance - milieu-, sociale en bestuurscriteria), een flinke uitbreiding van bestaande functies in de fabriek tot gevolg zal hebben. Bovendien is een grote meerderheid (73%) het ermee eens dat digitalisering de aard van het werk in de komende drie jaar aanzienlijk zal veranderen. Drie op de tien (31%) zijn van mening dat functies op het

gebied van kwaliteitscontrole het meest zullen worden uitgebreid of verbeterd door digitalisering. Ook verwachten industriële bedrijven dat ze de komende drie jaar nieuwe vaardigheden nodig zullen hebben op gebieden als robotprogrammering en -integratie (49% van de respondenten zegt geen of onvoldoende vaardigheden te hebben op dit gebied) en dataverwerking, visualisatie en analyse (ruim 30% heeft geen of onvoldoende vaardigheden op deze gebieden).

TINYURL.COM/SCHNEIDERRAPPORT

PRODUCTIETECHNIEK

De schoonheid van maakbaarheid

MANUFACTURING TECHNOLOGY CONFERENCE EN CLEAN EVENT SAMEN OP 16 APRIL IN VELDHOVEN

Om een kwalitatief hoogwaardig product te ontwikkelen is uitgebreide kennis van productietechnieken, technologieën en ‘contamination control’ essentieel. Het kiezen van de juiste techniek die aansluit bij je product, het naleven van de reinheidseisen en het verkennen van nieuwe productiemethoden zijn cruciale stappen in dit proces. Daarom bundelt Mikrocentrum de krachten en organiseert de Manufacturing Technology Conference en het Clean Event dit jaar tegelijkertijd op 16 april.

Manufacturing Technology Conference en het Clean Event bundelen de krachten.

Samen bieden zij een platform voor het vergroten van kennis over maakbaarheid: specifiek gericht op de (toe)leverketen van OEMs. Beide evenementen brengen designers en makers samen om inzichten te delen om tot de beste keuzes te komen in het productontwikkelingsproces.

Alle kennis

In de dynamische wereld van productontwerp en engineering is een breed begrip van maakbaarheid en reinheidseisen niet alleen wenselijk, maar cruciaal voor het slagen van een productontwikkelingsproces. Bovendien speelt begrip van de reinheidseisen een sleutelrol in industrieën waarin de zuiverheid direct van invloed is op de prestatie van het eindproduct. Door deze eisen vanaf de eerste ontwerpfase mee te nemen, kunnen ontwerpers producten creëren die niet alleen voldoen aan strenge kwaliteitsnormen maar ook aan relevante regelgeving en compliance-eisen.

Het rekening houden met maakbaarheid en reinheid in het ontwerp van een product, is meer dan alleen een technische vereiste. Het stuwt de gehele keten naar een hoger niveau. Niet voor niets wordt de Manufacturing Technology Conference en het Clean event tegelijkertijd georganiseerd, waar volop kennis wordt gedeeld. Door kennis te delen en samen te werken, versterken designers en makers elkaar, waardoor ze optimaal gebruikmaken van hun capaciteiten.

Voor een toekomstbestendige industrie

Productietechnieken ontwikkelen zich in een razendsnel tempo. Voor engineers vormt het hierdoor een uitdaging om al deze technieken te kennen en dus ook toe te passen. Herken je deze uitdagingen en ben je benieuwd hoe exposanten zoals BKB Precision, Dassault Systèmes en Sommen-edm je hierbij kunnen ondersteunen? Dan is een bezoek aan

GRATIS BEIDE EVENEMENTEN BEZOEKEN OP 16 APRIL

Herken jij je in de uitdagingen die spelen binnen productontwikkeling en maakprocessen? Maak jij als designer deel uit van het ecosysteem van de hightech- en maakindustrie? Meld je dan nu aan! Je krijgt automatisch toegang tot beide evenementen wanneer je je bezoek vooraf registreert.

WWW.KSCCONFERENCE.NL

MIKROCENTRUM.NL/NL/CLEANLINESS/CLEAN-EVENT/

de Manufacturing Technology Conference onmisbaar!

Naast de mogelijkheid om specialisten te ontmoeten tijdens de postersessies, focust de Manufacturing Technology Conference ook op kennisdeling door middel van keynotes, tech talks en ronde tafel gesprekken van onder andere Dr. Stefano Sgobba (Head of the CERN Materials, Metrology and NDT section). Maar ook is er een masterclass Additive Manufacturing met Additive Industries, Additive Center, Hexagon en ASML. Deze dag is volledig gewijd aan het uitwisselen van kennis tussen technische ontwerpers, designers, (NPI) engineers en de maakindustrie.

Industriële reinheid en contamination control Bedrijven stellen steeds meer eisen aan de reinheid van hun producten omdat ze zien dat particles en moleculaire verontreiniging de werking van hun product negatief beïnvloeden. Niet altijd beschikken engineers, productontwerpers en designers over de kennis van hoe de reinheidseisen, die in het design zijn opgenomen, op een schone manier gemaakt, geassembleerd en verpakt kunnen worden. Daarom staat grip krijgen op het proces van design tot verpakken centraal tijdens de lustrum editie van het Clean event. Alle schakels uit de gehele keten worden met elkaar verbonden. Als bezoeker ontmoet je toonaangevende bedrijven op de expo en diverse sprekers zoals David Holly, principal Engineer bij Elma Schmidbauer GmbH, Kasper van den Broek, Contamination Control Architect bij VDL ETG en Steffijn de Koning, Cleanliness / Standardization Supplier Quality Engineer bij ASML. Uniek op deze dag is de mogelijkheid om één-op-één gesprekken aan te gaan met ermo Fisher Scientific en ASML.

MIKROCENTRUM.NL

Door kennis te delen en samen te werken, versterken designers en makers elkaar,

De koning der materialen staat schaak

(NOT) SAFE FOR DESIGNERS – XXII

De productie van staal komt steeds vaker in het nieuws. Vaak gaat het dan om het verduurzamen van deze onmisbare industrietak: over grote plannen en kleine successen, maar ook over de uitdagingen en onzekerheden binnen deze reusachtige transitie.

ERIK TEMPELMAN – UNIVERSITAIR HOOFDDOCENT, TU DELFT INDUSTRIEEL ONTWERPEN / NSFD ENGINEERING EDUCATION

Nog meer aandacht gaat uit naar wat we ‘acute problemen’ kunnen noemen: denk aan de vervuilingsproblematiek rond Tata Steel in IJmuiden of aan de op 22 januari van dit jaar aangekondigde sluiting van de Tata-hoogovens en -staalfabriek in Port Talbot, Wales. Positief is dergelijk nieuws natuurlijk niet. De genoemde datum valt toevalligerwijze juist binnen de periode waarin het wereldberoemde Tata Schaaktoernooi dit jaar werd gehouden (12-28 januari). Om het in schaaktermen te zeggen: staal staat schaak – hoe gaat de koning der materialen zich redden?

Onvervangbaar metaal

Wanneer de media ergens aandacht aan schenken, blijft het ware verhaal vaak verborgen. Zo ook met staal – en dat is jammer, en onterecht. Daarom is dit artikel in de serie ‘(Not) Safe For Designers?’ gewijd aan dit volstrekt onvervangbare metaal: eerst aan de metaalkundige basis, daarna aan diverse recente ontwikkelingen. Allemaal zaken die elke constructeur zou mogen weten. We sluiten af met en-

Afbeelding 2 De kerftaaiheid versus vloeigrens, AISI 1137, afhankelijk van ontlaattemperatuur.

kele aanwijzingen voor wie verder wil lezen, en komen dan terug op de vergelijking met het schaakspel.

Wat is staal ook weer?

Geen paniek, beste lezer: het roemruchte ijzer-koolstof fasediagram, dat al talloze materiaalkunde-studenten uit hun slaap heeft gehouden, zullen we u hier besparen. Maar de essentie van staal is te be-

langrijk om voor vanzelfsprekend te houden, en vandaar deze korte uiteenzetting. In de basis is staal een legering van ijzer en koolstof. Verrassend is gelijk om hoe weinig koolstof het gaat: slechts 0,1-0,2 procent is vaak al voldoende. Ter vergelijking: de veelgebruikte aluminiumlegering 5052 bevat 4 procent magnesium, en in de meest gebruikte soort roestvast staal zit 18 procent chroom en 10 procent nikkel. Toch is dat ‘laagkoolstofstaal’ fors sterker dan puur ijzer: dat laatste bezwijkt al bij een spanning van zo’n 50 MPa, terwijl laagkoolstofstaal het tienvoudige kan halen. Hoe kan zo’n kleine toevoeging zo’n groot effect hebben?

Unieke relatie

Het antwoord komt voort uit de unieke relatie die er tussen de beide elementen bestaat. In puur ijzer (Fe) kan maar weinig koolstof (C) oplossen: slechts 0,022 procent, zo hebben de metaalkundigen vastgesteld. Alle koolstof boven die waarde vormt een intermetallische verbinding genaamd cementiet, met als molecuulformule Fe3C. Wie de atomaire massa’s er nu bij pakt (Fe = 56, C = 12), kan uitrekenen dat koolstof slechts 6,7 procent van deze verbinding vormt. Anders gezegd: voor elke 0,1 procent koolstof zien we 1,6 procent cementiet terug in ons staal.

Dit cementiet vormt, onder normale omstandigheden, dunne laagjes, typisch enkele nanometers dik, afgewisseld met laagjes puur ijzer (= ‘ferriet’, volgens de metaalkundigen). Afbeelding 1 laat zien hoe dit alles er onder de microscoop uit ziet. Zo op het blote oog lijkt het, met enige fantasie, wel wat op paarlemoer. In het Engels is dat mother-of-pearl en vandaar de Engelse benaming pearlite voor deze fase, die wij kennen als ’perliet’ Hiervan is liefst 87,5 procent ferriet en slechts 12,5 procent cementiet: voor elke 0,1 procent koolstof krijgen we dus uiteindelijk

11,2 procent perliet in het staal. Hieruit volgt ook dat we op deze manier maximaal 0,8 procent koolstof kwijt kunnen in het staal, want bij die waarde bestaat de volledige microstructuur uit perliet. Verreweg het meeste staal zit echter (ruim) onder deze waarde en bestaat dus uit perliet plus ferriet.

Sterkte en taaiheid

1 Dit hangt af van de mate van koudversteviging: 5052 kan middels bijvoorbeeld koudwalsen sterker worden, maar wordt dan ook brosser. Of zachter en taaier, naar gelang u wenst.

2 Koudverstevigen van staal kan prima: de stalen buizen van een fietsframe zijn bijvoorbeeld koud getrokken voor extra sterkte. Vandaar het traditionele verbinden middels koppelstukken (“luggen”) en hardsolderen in plaats van lassen.

3 Interessante toevoeging: cementiet heeft een ortho-rombische kristalstructuur.

Voor u als constructeur is dit alles zeer relevant! Deze microstructuur is namelijk sterk bepalend voor de mechanische eigenschappen van het staal, en dan vooral voor de gunstige combinatie van sterkte en taaiheid. Vergelijkt u zelf: staal met 0,2 procent koolstof haalt met gemak een treksterkte van 450 MPa bij een breukrek van 35 procent of meer, terwijl dat eerder genoemde aluminium 5052 typisch 225 MPa haalt, met maximaal zo’n 10 procent rek1. Dankzij die hoge taaiheid kunnen we staal buigen en persen met een vormvrijheid die bij aluminium beduidend minder is. Ook is van belang dat die hoge sterkte, anders dan bij de sterkere varianten van dat aluminium 5052, niet te danken is aan koudversteviging. We kunnen laagkoolstofstaal dus prima lassen zonder verlies aan sterkte2.

Kristalvormen

Maar dit is nog slechts het begin. Staal kan namelijk verschillende kristalvormen aannemen: onder de 768 °C is het metaal ‘ferritisch’, met een zogeheten kubisch ruimtelijk gecentreerde kristalvorm, boven die temperatuur is het ‘austenitisch’, en kubisch vlakken gecentreerd3. De genoemde waarde geldt overigens alleen voor koolstofstaal: het toevoegen van extra legeringselementen, zoals nikkel of chroom, kan de overgangstemperatuur flink beïnvloeden. We zagen al dat er in ferritisch staal maar weinig koolstof op kan lossen – die 0,022 procent van daarnet. Welnu, in de austenitische toestand is de oplosbaarheid van koolstof veel hoger. Dit verschil ligt aan de basis van de belangrijkste warmtebehandeling aller tijden: het harden en ontlaten van staal.

Derde kristalvorm

Stel, we maken staal met 0,37 procent koolstof. Als we dit vanuit de gesmolten toestand langzaam afkoelen, dan krijgen we dat mengsel van perliet en ferriet van zojuist. Maar wat als we snel afkoelen? Dan hebben de koolstofatomen niet genoeg tijd om cementiet te vormen en blijven grotendeels gevangen in het metaalrooster. Dit ‘afschrikken’ levert een derde kristalvorm op: martensiet. Het is enorm sterk maar ook zeer bros, en daardoor ongeschikt voor de meeste toepassingen. Door nu het staal weer enige tijd te verwarmen, (we noemen dit ‘ontlaten’), wordt dit martensiet deels ‘getemperd’. Wat dit oplevert, ziet u in afbeelding 2: de kerftaaiheid keert weer terug, tegen

>

Afbeelding 1 De microstructuur van laagkoolstofstaal. (Foto: McGill University/Michelstock)

een bescheiden verlies aan sterkte. Dezelfde staalsoort heeft dus, afhankelijk van de ontlaattemperatuur, andere eigenschappen – goed om te weten.

Ferriet, cementiet, perliet, austeniet, martensiet, het is nog slechts het begin van de metallurgie van staal. Voor nu zet dit artikel er echter een punt onder, om door te gaan met de recente ontwikkeling van dit (te) vaak ondergewaardeerde metaal.

Recente ontwikkelingen

Anders dan bijvoorbeeld aluminium worden ijzer en staal al millennia geproduceerd. Dit historisch gegeven draagt bij aan een imago van betrouwbare kracht, terug te zien in ons taalgebruik: denk aan termen als “een ijzeren wil” of “stalen zenuwen”. Die lange historie wekt wellicht de indruk dat er aan staal niets verandert – maar dat is volstrekt onterecht. Daarom deze sectie: we belichten hier een drietal ontwikkelingen die elke constructeur zullen interesseren. Hoe innovatief staal deze dagen is, mag u na afloop zelf beoordelen.

Staalproductie: steeds efficiënter

IJzer maken we traditioneel in een hoogoven –vandaar de oude naam van Tata Steel IJmuiden: ‘Hoogovens’. Dit ruwijzer wordt vervolgens in de staalfabriek omgezet in staal. Bij die tweede stap wordt standaard een flink percentage staalschroot ingezet, wat bijdraagt aan het verminderen van de milieu-impact per kilogram staal. Maar onderschat vooral het effect niet van de voortdurende verbetering die er in deze procesroute wordt gerealiseerd. Vergeleken met het jaar 1960 is de energiebehoefte van de staalproductie bij Tata IJmuiden, uitgedrukt in MJ/kg, met 40 procent verminderd. De uitstoot in termen van CO2-equivalent is eveneens gedaald: ten opzichte van 1990 is dit vandaag de dag 20 procent minder, in kg/kg4. Nog spectaculairder is de stofuitstoot, die momenteel nog geen 5 procent (!) is van wat het rond 1960 was. Tegelijkertijd zijn de kosten per kilogram gedaald en is de kwaliteit

Afbeelding 3 De constructie van de Volkswagen Golf G7 .(Foto: Volkswagen)

5 Let op het woordje ‘mede’. Armoedebestrijding heeft vele vormen, en staalproductie speelt op dit toneel zeer beslist niet de hoofdrol.

van het staal juist gestegen. Voor andere staalfabrieken in geïndustrialiseerde landen gelden vergelijkbare cijfers.

Bedankt

De globale staalproductie is gedurende de laatste vijftig jaar verdrievoudigd. Een pessimist zou dus kunnen opmerken dat de totale milieu-impact van staal, ondanks de net genoemde verbeteringen, alleen maar is gestegen. Echter, de wereldbevolking is in de laatste halve eeuw is verdubbeld, van 4 miljard naar ruim 8 miljard mensen. Bovendien is, althans volgens de Wereldbank, het percentage van de mensheid dat in extreme armoede leeft gedaald van 49 procent in 1974 naar 8,4 procent in 2019 – en dat is mede te danken aan goed, goedkoop en makkelijk verkrijgbaar staal5. Denk bijvoorbeeld, naast voertuigen, gebouwen en infrastructuur, aan betaalbare apparaten, machines en gereedschap, en niet te vergeten veilige en houdbare voedselverpakkingen. Dit is beslist een prestatie om trots op te zijn.

Hogesterkte-staal

We mogen van ‘hogesterkte-staal’ spreken als de vloeigrens van het metaal minimaal 500 MPa bedraagt, wat zo ongeveer het dubbele is van de zachtste constructiestalen. Dergelijk staal was altijd al met gemak te maken (zie de voorgaande sectie), maar sinds relatief kort kan de hoge sterkte worden gecombineerd met goede vervormbaarheid en ook lage kosten. Een prachtig voorbeeld is staal met ‘TRIP-effect’, als afkorting van transformation induced plasticity. Dit is ferritisch-perlitisch staal dat middels een speciale productieroute is voorzien van een controleerbare hoeveelheid ‘rest-austeniet’. Deze extra fase wordt onder invloed van plastische vervorming omgezet in martensiet, wat zowel sterkte als breukrek ten goede komt. Dit maakt staal met TRIP-effect vooral geschikt voor auto-constructiedelen die een hoge energie-opname c.q. goede crashweerstand per kilogram moeten hebben (de rode delen in afbeelding 3).

Boron-staal

4 CO2-uitstoot was voor 1990 geen groot thema, vandaar dat dit jaartal is behandeld en niet het referentiejaar 1960.

Een tweede voorbeeld, ook als plaatmateriaal leverbaar, is boron-staal: dit wordt bij hoge temperatuur, in austenitsche toestand, geperst en hierbij tegelijk afgeschrikt. De toevoeging van boron is zeer gering (maximaal 0,003 procent), maar toch voldoende om de doorhardbaarheid van het staal aanzienlijk te verhogen, wat deze opmerkelijke procesroute moge-

lijk maakt. De vloeigrens van dit staal kan boven de 1.000 MPa uitkomen – ideaal voor de crash cage van uw auto, waar extreem hoge sterkte wenselijk is (de paarse delen in afbeelding 3. Naar wens kan het persdeel apart worden getemperd of kan het ontlaten kosteneffectief worden gecombineerd met de lakbehandeling van de autocarrosserie. Het is voornamelijk aan dergelijke staalsoorten te danken dat de VW Golf in zijn zevende generatie voor het eerst sinds 1974 (!) lichter was dan zijn voorganger.

Coatings…

Koolstofstaal is gevoelig voor corrosie – zo zeer, dat er zelfs een apart werkwoord voor bestaat: ‘roesten’. Wie zich de auto’s van de jaren ’70 en ’80 herinnert, weer dat roestvorming indertijd een serieus probleem was. Echter, dankzij het verzinken van staalplaat, dat in de jaren ‘90 gemeengoed werd, is dit probleem feitelijk verdwenen. En ook hier is er sprake van voortdurende verbetering: zo is de oppervlaktekwaliteit van de zinklaag inmiddels sterk verbeterd. Dankzij de komst van zink-magnesium legeringen is verder de dikte van deze zinklaag meer dan gehalveerd, met dezelfde bescherming tegen roest voor bijvoorbeeld toepassingen in gebouwen. Het is nu ook mogelijk om hoge-sterkte-staalsoorten te verzinken met behoud van mechanische ei-

genschappen. En dit is slechts één van de vele mogelijke coatings: wie van een kleurtje houdt, maar zelf niet wil lakken, kan bijvoorbeeld aan de gang met voorgelakt staal (afbeelding 4).

... en (veel) meer innovatie

Net zoals dit artikel veel te kort is voor de metallurgie van ijzer en staal is er bij lange na geen ruimte om alle innovaties te beschrijven. De bovenstaande drie voorbeelden zijn zelfs niet de belangrijkste – we hadden het ook kunnen hebben over ‘staal-op-maat’ met zeer korte levertijden, over verbindingstechniek voor staal, of over de zeer geavanceerde materiaalkundige- en procestechnische modelvorming die nu mogelijk is: iets dat through process modelling wordt genoemd. Maar zoals u ziet, is het staal van vandaag de dag staal een stuk moderner dan vaak gedacht.

Leestips

Zoals beloofd sluiten we af met enkele tips voor wie meer wil weten. Over de metallurgie van ijzer en staal kunt u in diverse (les)boeken terecht; de favoriet van de auteur is het zeer leesbare boekje ‘Stuff Matters’ van de Engelse hoogleraar Mark Miodovnik (2013). Een wat formeler werk is ‘Steels – metallurgy and applications’ van D.T. Llewellyn en R.C. Hudd (1998).

Over de diverse hoge-sterkte-staalsoorten is www. worldautosteel.org de aanrader. Andere nuttige websites zijn www.coating.nl, www.247tailorsteel. com, www.stahlschluessel.de/en en natuurlijk www. fdp.nl, de website van de Federatie Dunne Plaat.

Passende tegenzet

Om dit artikel te beëindigen in de stijl waarmee het begon: zeker, de koning der materialen staat schaak. Maar gezien de vele decennia van voortdurende verbetering en innovatie zal staal beslist een passende tegenzet kunnen verzinnen. En dat zal ook moeten, want een wereld zonder staal is simpelweg ondenkbaar… en als het aan uw auteur ligt, met behoud van staalproductie in onze regio. Wellicht het grootste probleem voor deze materiaalspeler is ‘onbekend maakt onbemind’ – welnu, aan dat probleem is middels dit artikel, en uw aandacht als lezer, weer flink wat gedaan.

De auteur dankt de heren Tako de Jong en Pieter van der Wolk, beiden werkzaam bij TATA Steel Europe, voor data en correcties. De onderwerpkeuze is geheel voor rekening van de auteur – evenals overblijvende fouten.

Afbeelding 4 Voorgelakt staal op ‘coil’. (Foto: Ayold B.V.).

ROBOTICA

Cobots: wat staat ons te wachten?

Cobots zijn de automatiseringstool bij uitstek en hebben het potentieel om een revolutie teweeg te brengen in het dagelijks leven in Nederlandse bedrijven van elke omvang. Tot nu toe waren de aanschafprijs en hindernissen bij de implementatie nog struikelblokken, maar die worden stilaan relatief. Tobias Wölk, Product Management Automation Technology bij reichelt elektronik, ziet dit als een belangrijk trendonderwerp voor het bedrijf.

TOBIAS WÖLK, PRODUCT MANAGEMENT AUTOMATION TECHNOLOGY, REICHELT ELEKTRONIK

"Uit onze enquête over robotica en cobots eind 2022 bleek dat de helft van de ondervraagde industriële bedrijven al met cobots werkt en dat ruim een kwart van plan was er in 2023 een aan te schaffen. We hebben daarom op deze trend ingespeeld en bieden meer betaalbare cobot-modellen aan in ons portfolio", merkt hij op.

Ook na sluitingstijd Cobots nemen repetitieve, tijdrovende en eentonige taken op zich en verliezen hun aandacht en precisie niet, zelfs niet na sluitingstijd. Cobots moeten echter altijd opnieuw worden geprogrammeerd voor nieuwe projecten en zullen de mens dus nooit volledig vervangen.

Nederland staat wereldwijd op de 13de plaats qua robotdichtheid. Per 10.000 werknemers zijn er 224 robots in de maakindustrie aanwezig, volgens de International Federation of Robotics (IFR). Ze zijn hier in Nederland vooral te vinden in functies in de productie en fabricage, waar ze 's nachts het zwaar-

ste of juist het kleinste werk kunnen doen of werkorders kunnen uitvoeren.

Potentieel

Maar ook in andere industrieën en sectoren is er veel potentieel om het gebruik van cobots te vergroten. Neem bijvoorbeeld de bouw, waar de FNV werknemers boven de 55 jaar aanmoedigt om voor een vierdaagse werkweek te kiezen doormiddel van betaalde verlofdagen. Tegelijkertijd klagen bedrijven over een tekort aan geschoolde werknemers. Nu kunnen bepaalde processen gemakkelijk worden geautomatiseerd door cobots, wat voor beide partijen een goede oplossing zou zijn.

In de medische sector worden collaboratieve robots steeds vaker gebruikt voor laboratoriumwerk, steriele processen en zelfs in patiëntencontact voor revalidatie. Evenzo worden ze gebruikt in de farmaceutische en chemische industrie als laboratoriumassistenten met speciale gevoeligheid. Daarnaast winnen cobots aan belang in de kunst-

stofindustrie en in de montage van kleine onderdelen in de horloge- en speelgoedsector.

Exoskeletten

Cobots kunnen de fysieke belasting sterk verminderen, bijvoorbeeld voor medewerkers op het gebied van magazijnlogistiek. Speciaal voor dit doel is een cobotvariant ontwikkeld die direct hulp biedt aan mensen: het exoskelet. Exoskeletten dienen ter verlichting, als ondersteuning en om kracht te geven. Passieve exoskeletten besparen kracht door stabiliteit te bieden tijdens regelmatige bewegingen en de belasting over het hele menselijke skelet te verdelen. Actieve exoskeletten daarentegen zijn energie-gedreven, dynamischer en veelzijdiger. Door hun externe aandrijfkracht zijn ze beter in staat om zware lasten te vervoeren.

Van ambacht tot in de ruimte

Exoskeletten verbeteren de veiligheid op het werk, vooral in situaties waar voorheen geen geschikte technische hulpmiddelen beschikbaar waren vanwege de werkomstandigheden, zoals bij het manoeuvreren met zware componenten of het werken in ongemakkelijke posities. Ze zijn vooral interessant voor de ambachten – van steigerbouwers tot schilders. Exoskeletten kunnen in de toekomst een revolutie teweegbrengen in de medische revalidatie en zelfs mensen met een fysieke beperking meer bewegingsvrijheid geven. In de ruimtevaart zouden ze spieratrofie bij astronauten moeten helpen voorkomen. In Nederland staat deze praktische toepassing nog in de kinderschoenen, omdat de eerste langetermijnstudies nog maar net zijn uitgevoerd. Neurale exoskeletten die werken met kwantumsensoren worden momenteel onderzocht als remedie tegen verlamming. Exoskeletten zijn nog steeds een hulpmiddel van de toekomst, maar hun voordelen worden nu al erkend.

Huurmodel

De democratisering van de robotica-industrie, en dus van cobots, vordert gestaag. Fabrikanten bieden

hun cobots nu aan als complete oplossingen, die zowel de hardware als de software omvatten. Dit geïntegreerde aanbod vergemakkelijkt de implementatie van autonome robotopstellingen. Ook andere grote bedrijven erkennen het marktpotentieel van alles-inéén pakketten. Een opmerkelijk voorbeeld is een huurmodel waarmee kleine en middelgrote ondernemingen cobots kunnen huren voor kortlopende projecten en potentiële toekomstige investeringen kunnen testen.

Ook in Nederland wordt technologische vooruitgang geboekt. De agrarische sector is en blijft voor Nederland een belangrijke focus. Met het groeiende tekort aan seizoensarbeiders kijken steeds meer landbouwbedrijven naar het gebruik van cobots. De Nederlandse robotica-industrie bedenkt veel nieuwe oplossingen voor boeren in binnen- en buitenland. Inmiddels staan we volgens HowToRobot wereldwijd op nummer drie qua het aantal robot- en automatiseringsleveranciers aan de wereldwijde landbouw

Veel voordelen

De verschuiving naar vereenvoudiging van robotica-oplossingen is de drijvende kracht achter de roboticamarkt. Cobots zijn veel goedkoper in aanschaf, nemen minder ruimte in beslag op de werkvloer en bieden het mkb veel voordelen ten opzichte van industriële robots. Met dalende implementatiekosten worden cobots ook relevant voor industrieën die ze nog niet eerder hebben gebruikt – bijvoorbeeld in de landbouw- en voedingssector als oogstarbeiders. Cobots bieden ook een oplossing voor de huidige economische moeilijkheden, zoals het tekort aan geschoolde arbeidskrachten. Ze kunnen impopulaire taken en personeel vrijmaken voor creatievere, winstgevendere taken. En op de lange termijn? Cobots zullen zeker een revolutie teweegbrengen in ons dagelijks leven.

WWW.REICHELT.NL

Cobots kunnen een antwoord zijn op het tekort aan geschoold personeel en het beschikbare personeel vrij maken voor creatievere taken.

INDUSTRIAL METAVERSE

Certificeren in de ‘metaverse’?

SIEMENS EN UL SOLUTIONS COMBINEREN FYSIEKE EN VIRTUELE WERELD

Deels met simulaties op basis van de ‘digital twin’ van een Siemens Sinamics G220-frequentieregelaar is de ‘drive’ in kwestie gecertificeerd voor de Verenigde Staten door UL Solutions. Dat ís volgens beide – ze blijven bescheiden – in elk geval een primeur voor die contreien.

Delen van de vereiste tests zijn uitgevoerd met behulp van digitale simulatie. Voor Siemens, zo laat UL Solutions weten, is een digitale twin van de frequentieregelaar gebruikt om een belangrijke temperatuurtest uit te voeren. De test is vereist is voor certificering volgens de tweede editie van UL/IEC 61800-5-1, Standard for Adjustable Speed Electrical Power Drive Systems - Part 5-1: Safety Requirements - Electrical, Thermal and Energy. De digital twin is geverifieerd en gevalideerd door UL Solutions. De simulaties zijn geverifieerd en gevalideerd met fysieke tests.

Mijlpaal

UL Solutions wil door gebruik te maken van geverifieerde en gevalideerde digitale modellen naast fysieke tests naar een efficiëntere methodiek voor productontwerp en certificering. Dit moet leiden tot een beter inzicht en minder productprototypes. "Deze eerste certificering is een enorme mijlpaal voor de test-, inspectie- en certificeringsindustrie en voor onze klanten wereldwijd”, aldus Jennifer Scanlon, president en ceo van UL Solutions. "Digitale modellering en simulatie hebben een enorm potentieel om de toekomst van productontwikkeling en certificering vorm te geven.: Ze noemt het verkorten van de ‘time to market’ en verlagen van de kosten gedurende de levenscyclus van het product. Tegelijkertijd, zo stelt Scanlon kan het technisch inzicht in veiligheid, prestaties en kwaliteit, wordt vergroot met behulp van die digitale technieken.

Toegevoegde waarde

UL Solutions maakt gebruik van een eigen verificatie- en validatieproces om de bruikbaarheid van het

digitale model voor conformiteitbeoordeling vast te stellen. Modellering en simulatie zijn vooral efficiënt als het gaat om componenten en eindproducten die moeilijk te testen zijn vanwege de grootte, complexiteit of het aantal ontwerpvarianten. Bovendien voegt het gebruik van eerder gevalideerde modellen in nieuwe ontwerpen vertrouwen toe in een vroeg stadium van het productontwerpproces.

Minder prototypes en fysieke testen "Diensten op basis van modellering en simulatie bieden met name toegevoegde waarde voor modulaire ontwerpen en productplatforms van klanten die uit veel ontwerpvarianten bestaan," zegt Weifang Zhou, executive vice president en president Testing, Inspection and Certification bij UL Solutions. "Deze toegevoegde waarde kan ook worden gerealiseerd door de vermindering van het aantal prototypes en de inspanning om deze fysiek te testen, evenals het verminderde risico van een vertraagde marktintroductie als gevolg van non-conformiteit laat in het ontwikkelingsproces."

Scanlon noemt het resultaat van de samenwerking “een belangrijke verschuiving in het certificeringsparadigma". "Het certificeringsproces is gebaseerd op fysieke testen. Nu kunnen digitale simulaties geïntegreerd met traditionele methodologieën de manier waarop onze klanten testen en certificeren benaderen opnieuw definiëren en nieuwe wegen openen voor precisie en efficiency. UL Solutions is er trots op deel uit te maken van deze revolutionaire sprong."

Of dat nog niet genoeg veren zijn, voegde Cedrik Neike, ceo Digital Industries en managing board member bij Siemens hier aan toe: "Siemens' digital

De Sinamics G220-frequentieregelaar maakt van het Siemens Xcelerator-portfolio. Stond Xcelerator eerst voor software, nu dus ook producten.

INDUSTRIAL METAVERSE UIT ERLANGEN

Vorig jaar juli kondigde Siemens voor 2 miljard euro aan investeringen wereldwijd aan, ‘Standort Deutschland’ wordt zeker niet vergeten en kan rekenen op investeringen ter waarde van 1 miljard euro. En daarvan is weer de helft bestemd voor de nieuw op te richten Technology Campus Erlangen. De nieuwe campus wordt het wereldwijde onderzoeks-, ontwikkelingscentrum en productielocatie voor alles wat ook maar te maken heeft met de ‘industrial metaverse’.

"Siemens zet in op innovatie in Duitsland en lanceert de volgende fase van digitalisering: we leggen de basis voor de industriële metaverse in de metropoolregio Neurenberg. Hier, op de nieuwe campus, combineren we de echte en de digitale wereld", zei Siemens-ceo daar destijds over. "Samen met partners ontwikkelen we nieuwe digitale technologieën in de metaverse en revolutioneren we hoe we onze productie in de toekomst zullen runnen - veel efficiënter, flexibeler en duurzamer."

Erlangen is al bekend als productielocatie van Siemens. Ongeveer 3.500 werknemers werken hier in de sterk geautomatiseerde productie en maken componenten voor vermogenselektronica en besturingen voor gereedschapmachines, Het plan voor de locatie voorziet ook in de verbouwing van bestaande faciliteiten en de uitbreiding van het terrein. Vanzelfsprekend worden de nieuwe gebouwen voor onderzoek en ontwikkeling, productie en logistiek gepland en gesimuleerd in de digitale wereld. Hierin wordt een exacte replica van de volledige bestaande fabrieksindeling gemaakt en geoptimaliseerd en later in de echte wereld opnieuw wordt aangepast met behulp van de industrial metaverse.

twin- technologie herschrijft de regels van innovatie. Deze samenwerking met UL Solutions is een bewijs van onze toewijding aan een toekomst waarin innovatie geen grenzen kent. Het nodigt zowel industrieen als innovators uit om de grenzeloze mogelijkheden te verkennen die uitgebreide digital twins bieden om de toekomst van productontwikkeling vorm te geven."

Sinamics G220

De Sinamics G220-frequentieregelaar is vorig jaar door Siemens gelanceerd in de aanloop naar de Hannover Messe 2023 een nieuwe hoogwaardige

frequentieomvormer die deel uitmaakt van de Sinamics-familie. De frequentieomvormers maken gebruik van zogenaamde ‘clean-power’-technologie. Harmonischen worden hiermee tot 97 procent verminderd zonder lijnharmonische of DClink-smoorspoelen. Dat scheelt volume en maakt de bediening en engineering eenvoudiger, is de claim.

Startdrive

De nieuwe frequentieomvormers zijn ook de eerste Sinamics-aandrijvingen die deel uitmaken van het Siemens Xcelerator-portfolio, het Siemens’ platform voor digitale transformatie. De frequentieomvor-

mers zijn namelijk ook een integraal onderdeel van het TIA-portaal (Totally Integrated Automations) en hebben een digital twin in Startdrive, de inbedrijfstellingstool voor aandrijvingen. Hierdoor kan het gedrag van de regelaar worden getest en geoptimaliseerd al voordat de hardware beschikbaar is. Met de geïntegreerde webserver kan de inbedrijfstellingstijd worden verkort. De nieuwe omvormers zijn ook uitgerust met een IIoT-module. Dit betekent dat de Sinamics G220 kan worden geïntegreerd in cloud- en edge-applicaties. wat de transparantie van hun toepassingen vergroot. Beschikbaarheid kan zo worden geoptimaliseerd en downtime kan worden voorkomen.

Security & safety

Op het gebied van cyberbeveiliging is de Sinamics G220 standaard uitgerust met Security Integrated, dat veilige communicatie, integriteits- en authenticiteitscontroles biedt ter bescherming tegen gecorrumpeerde firmware, evenals gebruikersbeheer en toegangscontrole.

De frequentieregelaars zijn leverbaar met de nodige hardware-opties en softwarefuncties. Zo is de Sinamics G220 ook verkrijgbaar in IP55 en zijn er speciale coatings voor belastende omgevingen. De frequentieomvormers voldoen aan de SIL 3-vereisten.

Revolutie in certificering?

Traditioneel vereiste productcertificering uitputtende fysieke tests, waarbij een enkel product vaak aan een batterij beoordelingen werd onderworpen. Simulatie gebaseerd op een digital twin is het antwoord op de speciale uitdaging en kosten voor het testen van hoogvermogen elektronicacomponenten

door gecertificeerde laboratoria. Volgens Siemens en UL Solutions gaat bij de certificering voor Noord-Amerika van Sinamics G220 zelfs om een paradigmaverschuiving. Een product hoeft misschien niet meer elke test fysiek te ondergaan, dankzij digital twin-technologie.

Ook UL solutons onderschrift dit. “Onze samenwerking met Siemens [..] vertegenwoordigt een belangrijke verschuiving in het certificeringsparadigma", stelt Scanlon. "Het certificeringsproces is gebaseerd op fysieke testen. Dgitale simulaties geïntegreerd met traditionele methodologieën kunnen nu de manier waarop onze klanten testen en certificeren benaderen opnieuw definiëren."

Ongekende mogelijkheden

Door gebruik te maken van de kracht van digitale simulaties breekt nu, volgens Siemens, een tijdperk aan waarin traditionele testgrenzen worden overschreden en je veel sneller en nauwkeuriger inzicht in een product kan krijgen. Voor de toekomst van certificering betekent dat lagere kosten, snellere time-to-market en naadloze integratie van digitale modelleringstools. Uitgebreide digitale tweelingen worden niet alleen de hoeksteen om te helpen voldoen aan compliance-eisen, maar ook om innovatie op hoge snelheid te stimuleren zonder de veiligheid, prestaties of kwaliteit in gevaar te brengen. Deze toepassing van de uitgebreide digital twin van Siemens bewijst volgens het concern ook het potentieel van de industrial metaverse om tot ongekende mogelijkheden te komen in productontwikkeling en andere engineeringtaken.

WWW.SIEMENS.COM

Op basis van een digital twin van frequentieregelaar en virtuele beproevingen met fysieke tests is de Siemens Sinamics G2220 gecertificeerd

PRODUCTIETECHNIEK

‘Innovate Manufacturing’

‘DE MAAKINDUSTRIE VAN MORGEN’

De redactie van Constructeur reist deze maand zeker af naar de TechniShow/ESEF in de Jaarbeurs in Utrecht. Onder andere om de jongste ontwikkelingen in de metaalbewerking te zien. Want het mag dan net een half jaar na de EMO in Hannover zijn – en daar kan geen enkele beurs op dit terrein zich mee meten – zes maanden is tegenwoordig een eeuwigheid. Die mondiale graadmeter van de productietechniek is natuurlijk wel een mooie staalkaart van mogelijkheden voor ‘de maakindustrie van morgen’, zoals de TechniShow het noemt.

De EMO noemde het vorig jaar september in Hannover 2023 ‘Innovate Manufacturing’ – met als belangrijkste thema's geautomatiseerde productie, duurzaamheid en het ‘vernetwerken’ van machines met andere productiesystemen. Die thema’s houden direct verband de uitdagingen die de metaalbewerking de komende jaren zullen bepalen en veranderen. Het tekort aan geschoolde arbeidskrachten heeft nu ook gevolgen voor de metaalindustrie. Fabrikanten reageren steeds vaker door hun bewerkingsmachines uit te rusten met passende automatiseringsoplossingen. Ook steeds meer digitale aspecten vinden hun weg naar en in de productie. Met als basis het vastleggen productiegegevens voor het documenteren en bewaken van productieprocessen. Dit geldt niet alleen voor de kwaliteit van de gefabriceerde producten, maar ook voor hun ecologische voetafdruk.

Geautomatiseerde productie

Automatisering en digitalisering waren bijvoorbeeld ‘ein Thema’ bij de grootste exposant in Hannover: DMG Mori. De Duits-Japanse fabrikant had dan ook voor de 39 machines onder de noemer DMG Mori City. een complete beurshal nodig. Een van de noviteiten was het

horizontale bewerkingscentrum INH 63 voor het vijfassig bewerken van onderdelen tot 1.000 kg. De machine is speciaal ontworpen voor integratie in geautomatiseerde productiesystemen, net als bijvoorbeeld het PH Cell 800-palletsysteem voor werkstukken, dat werkstukken automatisch in DMG Mori-machines kan plaatsen en uithalen. Voor de flexibele onbemande productie karde in Hannover het autonome robotsysteem UH-AMR 2000 rond. De autonoom bewegende platforms transporteren alles van spaancontainers en gereedschappen tot uitgangsmateriaal en het gereed product. De robot kan de machine be- en ontladen met werkstukken en gereedschappen. Wat digitalisering betreft had DMG Mori ook nog ruimte vrijgemaakt voor zijn nieuwe CelosX systeem voor procesgeoriënteerde beheer van productiegegevens, die via de Xchange-cloudoplossing ook gegevens van meerdere machines kan evalueren.

Compleetbewerking

Heller liet zijn nieuwe F6000-machine zien, het eerste bewerkingscentrum in de vijfassige F-serie. Het centrale onderdeel van de machine is de opspantafel voor het werkstuk. Dankzij een hoogkoppel-motor kunnen ook draaibewer-

kingen op de machine worden uitgevoerd. Heller volgt hiermee de trend naar volledige bewerking op één machine. Een extra brede spanentransporteur voorkomt stilstand door vastzittende spanen, zelfs bij autonome werking. Het Heller Service Interface Global (HSI-Global)-systeem detecteert de slijtage van spillen en assen met behulp van speciale testcycli. Onderhoud kan zo van tevoren worden gepland en stilstandtijden kunnen tot een minimum worden beperkt.

Index had de G300/G320 meegenomen - een vrij configureerbaar modulair draaifreescentrum. De opties omvatten onder andere hoofd- en tegenspillen, freesspillen en meerdere gereedschapsrevolvers. Het geïntegreerde gereedschapsmagazijn kan worden uitgebreid met een externe eenheid. Zoals bijna alle fabrikanten van bewerkingsmachines heeft ook Index een uitgebreid automatiseringssysteem toegevoegd als aanvulling op zijn bewerkingsmachines. De iXcenter-robotcel is compatibel met de G300/G320 en omvat niet alleen een robot voor het laden en ontladen van werkstukken, maar ook cellen voor automatische inspectie, reiniging, ontbramen, lasermarkeren en opslag.

Zeg je draaifreescentrum dan zeg je

WFL. De M80X Millturn kan onder de noemer Clamp Once – Machine Complete grote componenten tot een diameter van 1.000 mm bewerken. Behalve draaien en frezen beschikt de machine ook over een slijpeenheid, inclusief dress-mogelijkheid. In totaal kunnen meer dan 20 technologiecycli in één machine worden uitgevoerd, inclusief diepboren en de productie van interne tandwielen. De machine beschikt ook over kwaliteitscontrole op basis van een meettaster in de machine zelf, wat het concept van WFL van complete bewerking zonder omspannen in één machine afrondt.

Gereedschapstandtijd en slijtage

grondstoffen inclusief productieprocessen die worden gebruikt bij de vervaardiging van de gereedschappen. Er waren ook innovaties te zien op het gebied van gereedschap.

Oerlikon Balzers ging in Hannover onder andere prat op de nieuwe Balinit Mayura ta-C coating voor het bewerken van non-ferro zoals aluminium, polymeren en koper. De coating heeft een hoge hardheid, is glad en is volgens de makers dunner dan vergelijkbare coatingsystemen. Dit levert scherpere snijkanten op. En – in voorbeeldstudies – 20 procent minder slijtage bij het boren van aluminium.

Elektromobiliteit

dunwandige aluminium behuizingen gebruikt.

Mapal positioneerde zich op de EMO als totaalleverancier van gereedschappen voor het bewerken van componenten voor elektrische voertuigen. Op hun stand van Mapal lieten ze een motoras van een elektrische auto zien met de relevante gereedschappen die nodig zijn voor de productie. De gereedschapsabrikant presenteerde ook zijn Mega-Deep Drill-Steel-boren in volhardmetaal voor het diepboren van stalen en gegoten materialen met lengtes tot 40xD. De diameters van de koelkanalen van de boor zijn 20 procent groter dan gebruikelijker en doe moet zowel de gereedschapslijtage verminderen als de spaanafvoer verbeteren.

Meer automatisch en ‘digitaal’

De overgang naar elektrische voertuigen vereist de aanpassing van gereedschappen en gereedschapsconcepten. Bovenal zal de omschakeling van verbrandingsmotoren naar duurzame aandrijfsystemen het aantal onderdelen verminderen. Tegelijkertijd brengt het veranderingen met zich mee in het type en de vorm van de componenten en de bijbehorende vereisten. Voor sommige accubakken en behuizingen van versnellingsbakken moeten bijvoorbeeld grotere werkstukken worden bewerkt. Tegelijkertijd worden steeds vaker

Bij de opspansystemen liet Schunk zien dat ook zij de digitaliseringsgolf meepakken, denk aan nulpuntklemsystemen met elektrische statusdetectie en elektrische spanblokken met bekpositie-detectie en een hydraulische expansie-gereedschaphouder met realtime sensortechnologie. De houders kunnen worden opgenomen in een geautomatiseerd productiesysteem dat proces- en kwaliteitsbewaking integreert.

Gen bewerkingen zonder gereedschap. Heb je het in dat kader over bijvoorbeeld duurzaamheid dan heb je het onder andere over standtijd. Zo heeft de Maximill-freeskop van Ceratizit geïntegreerde flankkoeling en indexeerbare beitelplaatjes. De freeskop bestaat uit ge3Dprinte basisbehuizing met interne koelkanalen en dit helpt volgens de makers de standtijd te verlengen en de snijparameters te verhogen. En vooruitlopend op regelgeving kunne de Oostenrijkers je de ecologische voetafdruk van al hun producten vertellen – >

Het robotsysteem UH-AMR 2000 van DMG Mori.

Heller liet het F6000-bewerkingscentrum uit de vijfassige F-serie zien.

Haimer kwam als wereldprimeur bij het opspannen met het nieuwe Hybrid Chuck-systeem. De gepatenteerde technologie combineert de voordelen van twee klemsystemen: de trillingsdempende eigenschappen van een hydraulische spantang met de hoge spankracht en precisie van een krimphouder. Haimer presenteerde ook verschillende automatiseringsoplossingen, zoals de automatische krimpcel Automation Cube One.

De krimpcel wordt gebruikt voor het krimpen en ontkrimpen en voor het meten van gereedschappen; hij voegt ook een koelsysteem toe. Gereedschappen met verschillende houders en diameters ondergaan het proces zonder menselijke interactie. De gereedschapsgegevens kunnen vervolgens worden overgebracht naar de bewerkingsmachine en ingevoerd in het gereedschapsbeheersysteem.

Ook Römheld ging digitaal. Het werkstuk wordt niet allen gefixeerd, maar de spanmiddelen kunnen ook gebruikmaken van sensoren om de exacte klemstatus te detecteren en door te geven aan een mensmachine-interface of interfaces zoals IO-Link. Zo kunnen fouten in het productieproces worden opgespoord en hersteld voordat productiestilstand optreedt.

AMF Maier toonde een robotgebaseerde automatiseringsoplossing die het automatisch opspannen van werkstukken combineert met opslag. Ook aan opspannen van complexe geometrieën –bijvoorbeeld als resultaat van topologie-

optimalisatie en 3D-printen- was gedacht. Dergelijke werkstukken kan je veelal onmogelijk met conventionele kleminrichtingen opspannen. Het modulaire klemsysteem van AMF Maier bestaat uit meer dan 100 verschillende elementen die gebruikt kunnen worden om aangepaste kleminstellingen te maken voor elke werkstukgeometrie.

Ook in de metrologie

Ook de eisen aan productkwaliteit en duurzaamheid nemen alleen maar toe. En meten is weten - in alle fases van de productie. En het moet sneller, nauwkeuriger en geautomatiseerd. De Scanbox Series 5 van Zeiss is bijvoorbeeld een automatiseringsoplossing met een 3D-scanner. In de Scanbox kunnen meerdere componenten tegelijkertijd worden gemeten; de meetreeksen worden automatisch uitgevoerd en aangepast aan de specifieke elementen die worden gemeten. De klant kan het systeem trainen met een SmartTeach-functie. De ZeissPrismo coördinatenmeetmachines meten dan weer sneller maar verbruiken aanzienlijk minder stroom verbruiken. Voor dit doel zijn nieuwe scanparameters ontwikkeld, waarbij Zeiss een intelligente besturingseenheid en een PowerSaver heeft geïntegreerd.

Op het scherpst van de snijkant

Pro-Micron, gevestigd in Kaufbeuren in Duitsland, pakte vanuit een holistische benadering diverse problemen aan op

het gebied van draaien, frezen, boren, ruimen en slijpen. Het bedrijf heeft een systeem ontwikkeld dat gebruik maakt van een gereedschaphouder (spike_mobile) of een spindelhulpstuk (spike_inspindle) om de proceskrachten te registreren en de gegevens te evalueren. De resulterende krachten en koppels van de processen kunnen afzonderlijk en gedetailleerd worden geregistreerd en toegewezen aan elke afzonderlijke snijkant op het gereedschap. Hierdoor kan gereedschapsslijtage in een vroeg stadium worden gedetecteerd, wat informatie oplevert over de resulterende kwaliteit van het werkstuk. Gegevensverwerking en -evaluatie helpen de kwaliteit tijdens de productie te voorspellen en kunnen ook gebruikt worden om een digitale tweeling te creëren. Door gereedschapstoringen in een vroeg stadium te identificeren, kunnen afkeuringen worden voorkomen en procesoptimalisaties worden doorgevoerd op basis van echte gegevens.

Om maximale precisie te garanderen bij de productie van gereedschappen, heeft Walter, onderdeel van de United Grinding Group, naar eigen zeggen 's werelds meest nauwkeurige optische meetsysteem – Helicheck nano - voor optisch meten van micro- en nanogereedschappen met een diameter van minder dan een 1 mm met een gecertificeerde nauwkeurigheid van1,2 µm. Het volledige meetproces verloopt automatisch. De Helicheck Nano kan met zijn eenvoudi-

De G300/G320 is een vrij configureerbaar modulair draaifreescentrum van Index.

De M80X Millturn kan onder de noemer Clamp Once – Machine Complete grote componenten tot een diameter van 1.000 mm bewerken.

De Mega-Deep Drill-Steel-boren van Mapal met lengtes tot 40xD voor diepboren .

ge grafische interface ook worden bediend door niet-specialisten. In combinatie met een automatiseringscel, is het mogelijk wordt om hele pallets met gereedschappen automatisch te meten.

Cobots een trend

Fanuc, de Japanse leverancier van besturingssystemen, robots en machines, had een eigen stand op het evenement, maar was ook betrokken bij veel andere stands. De CRX-serie cobots met een maximaal draagvermogen van 30 kg, trok veel belangstelling. Dit zijn ideale automatiseringsoplossingen, bijvoorbeeld in combinatie met bewerkingsmachines en systemen voor laden en lossen, palletiseren en kwaliteitscontrole. Ze zijn eenvoudig te besturen en vergen geen kennis van programmeren, waardoor ze aantrekkelijk zijn voor beginnende robotgebruikers. Cobots zijn daarom een

ving compenseren en coördinerende taken van mensen overnemen. De robots kunnen ook worden uitgebreid met een vi-sion sensorsysteem, waardoor het aantal toepassingen nog verder toeneemt. Samengevat vertegenwoordigen cobots een belangrijke nieuwe trend in de productietechnologie. Ze kunnen de auto-

matiseringsgraad van verschillende verwerkingstaken aanzienlijk verhogen.

Duurzamere productie

Duurzaamheid wordt steeds belangrijker, niet alleen in de industrie in het algemeen, maar ook in de gereedschaps-

De automatische krimpcel Automation Cube One van Haimer.

machine-industrie in het bijzonder. Een van de Future Insights richtte zich daarom op duurzaamheid in productie. Stijgende energiekosten zijn hierbij een belangrijke factor, maar ook het feit dat steeds meer productiebedrijven hun klanten willen laten zien hoeveel hulpbronnen ze gebruiken bij de productie. De werking van bewerkingsmachines en productiesystemen kan op verschillende manieren duurzaam worden gemaakt.

De belangrijkste maatregelen die al worden aangeboden door de meeste fabrikanten zijn onder andere het meten van het energieverbruik, wat vervolgens een verzameling informatie oplevert die kan worden gebruikt voor energiebesparend machinegebruik. Het uitschakelen van individuele eenheden wanneer ze niet nodig zijn, helpt ook om het sluipverbruik aanzienlijk te verminderen. Geoptimaliseerde filtering van koelsmeermiddel, waardoor het langer kan worden gebruikt en dus minder vaak hoeft te worden weggegooid, wordt ook steeds vaker toegepast.

In de speciale Sustainability Area toonden de exposanten van EMO Hannover de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van duurzaamheid. De behuizingenfabrikant Rittal demonstreerde hoe een digitale tweeling kan worden gebruikt om het ontwerp van behuizingen te optimaliseren, niet alleen wat betreft hun functionaliteit, maar ook wat betreft hun energieverbruik. Het LiquidMate systeem van em machines GmbH uit

Rahden analyseert het verbruik van koelsmeermiddel. Met behulp van sensoren kunnen de concentraties van ingrediënten en onzuiverheden tijdens bedrijf continu worden gecontroleerd, waarbij het systeem alleen wijzigingen aanbrengt als dat absoluut noodzakelijk is.

Startups

De Startup Area georganiseerd door VDW en VDMA bood jonge, vooral kleinere bedrijven de kans om hun producten en diensten te presenteren op EMO Hannover. Er is veel vraag naar de ideeën van zulke jonge bedrijven bij gevestigde aanbieders. De innovatieve benaderingen van de startups waren meestal gericht op digitale aspecten van productietechnologie. Het spectrum van de gepresenteerde softwareoplossingen varieerde van simulatietools voor procesoptimalisatie tot platformoplossingen gericht op het vereenvoudigen van planning en verkoop.

Vibrocut, een spin-off van het Fraunhofer Institute for Machine Tools and Forming Technology in Chemnitz, Duitsland, liet zien hoe zijn V-brodrill ultrasone gereedschaphouder gebruikt kan worden om boorgereedschap met een hoge frequentie te laten trillen. Ze hebben een frequentie van ongeveer 20 kHz en een amplitude van 10 tot 20 µm. De positieve effecten zijn onder andere verminderde wrijving, langere levensduur van het gereedschap en een verhoogd snijparameterpotentieel.

De startup heeft ook de Vi-broturn gereedschaphouder ontwikkeld, een systeem voor draaiprocessen dat werkt in het lage frequentiebereik van 100 Hz en amplitudes tot 0,5 mm. De aandrijving komt van de revolver van de gebruikte draaibank. Spaanbreuk tijdens het draaien is een probleem dat aanzienlijk kan worden verbeterd door het gebruik van gereedschap-oscillatie, waardoor de procesbetrouwbaarheid toeneemt. De eerste producten zijn al verkocht en nu is het plan de innovatieve technologie op grotere schaal op de markt te brengen.

Niet vergeten

De EMO liet zien hoe de productietechnologie reageert op de huidige economische, technische en sociale uitdagingen. Behalve automatisering en digitalisering komt duurzaamheid steeds meer op de voorgrond. De bedrijven reageren op de vraag naar meer efficiency – op alle terreinen. Heb je het gemist ga dan naar de TechniShow/ESEF. En vergeet de plaatbewerking niet.

Deze bijdrage is een ingekorte, redactionele bewerking van het artikel Wege zur automatisierten, nachhaltigen Produktion van Heiko Blech (M.Sc.), Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW), Leibniz-universiteit Hannover, en Timo Rinschede (M.Sc)., Institut für Spanende Fertigung (ISF), Technische Universiteit Dortmund.

(Foto's: VDW / Rainer Jensen)

Helicheck nano voor optisch meten van micro- en nanogereedschappen van Walter.

Het modulaire klemsysteem van AMF Maier bestaat uit meer dan 100 verschillende elementen.

Product 1

42 → SIGNAAL

OP RHINO’S RUG → Heb je ooit op een neushoorn willen rijden? Dan komt deze ervaring heel dichtbij. Deze op een rhino(ceros) geïnspireerde kolos met vier stevige poten is ontworpen om te lopen en maximaal vier avontuurlijke passagiers te vervoeren.

BERIJDBARE RHINO ROBOT

De SR-02, een samensmelting van entertainment en technologie, is ontwikkeld door Sansei Technologies. Dit bedrijf maakt pretparkattracties voor Disney en Universal en voor onafhankelijke Japanse resorts. Op de recente Japan Mobility Show toonde het bedrijf dit prototype van een vierpotige people mover waar het alle aandacht trok. Het elektrisch aangedreven voertuig is 3,6 m lang, 2,0 m breed en 2,1 m hoog en biedt plaats aan vier personen. Het kan worden bestuurd door een

TEKST

Walter Wijnhoven BEELD Sansei Technologies

piloot aan boord of op afstand. Het ontwerp biedt passagiers voldoende ruimte om comfortabel te zitten, waardoor de hele ervaring niet alleen spannend maar ook plezierig is.

ANIME EN MECHA

Hidetaka Tenjin, ontwerper voor de anime- en videogame-industrie, kreeg de opdracht om de SR-02 te maken. Dat het prototype überhaupt groen licht kreeg getuigt zowel van de eigenaardigheid van Japan als van het klantenbestand van Sansei Technologies. De SR-02 lijkt onpraktisch en kostbaar om te produceren, maar dat vloeit voort uit de liefde van het land voor anime (animated emotions) en mecha (giant robots). Omdat Sansei in de amusementsbusiness zit kan het bedrijf investeren in longshots als deze. De SR-02 is niet ontworpen voor een specifieke klant; het plan is om het ontwerp te verfijnen en te verhuren aan beurzen, evenementen en pretparken.

39 → JUUL

40–41 → ÉÉNPITTER

DE ÉÉNPITTER: FRANS WILLIGERS → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Frans Willigers.

FASCINATIE VOOR MEUBELS

WW Welke opleiding(en) heb je gedaan?

FW HTS bouwkunde en Gerrit Rietveld Academie Architectonische Vormgeving.

WW Wanneer ben je voor jezelf begonnen?

FW Dat is al een hele tijd geleden. Ik denk in 1985. Naast eigen opdrachten heb ik ook veel op freelance basis gewerkt voor architectenbureaus. Daarnaast ben ik 25 jaar parttime docent geweest aan de Koninklijke Academie van Beeldende Kunsten in Den Haag.

WW Waar is je werkplek?

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Frans Willigers

FW Inmiddels ben ik gepensioneerd. Maar ik werk nog steeds vanaf een werkplek aan huis.

WW Wat doe je precies?

FW Ik ontwerp meubels. In het verleden heb ik altijd in opdracht gewerkt. Op dit moment maak ik uitsluitend ontwerpen die voortkomen uit mijn fascinatie voor meubels. Deze fascinatie kan van alles zijn, het kan gaan over de functie, maar ook over de constructie, de materialen of de productiewijze. De uitdaging is om deze fascinatie zo helder mogelijk te vertalen naar vorm.

WW Waarom je passie voor ‘furniture’?

FW Dit zal deels genetisch zijn. Mijn vader was meubelmaker en had een eigen meubelfabriek. Het was de bedoeling dat ik deze zou overnemen, maar ik heb besloten om mijn eigen weg te volgen. Op architectenbureaus heb ik ook veel bouwkundig werk gedaan, maar mijn passie is toch het ontwerpen van meubels.

WW Wat vind je het belangrijkste aan een ontwerp?

FW Dat het klopt. Dat is natuurlijk een heel vaag begrip. Maar uiteindelijk vertaal je een vraag naar vorm. Er ontstaat een nieuw product waarbij de functie, het materiaal en vorm op een natuurlijke wijze samengaan. Daarnaast vind ik het heel belangrijk dat een ontwerp attractieve kwaliteiten heeft. Je moet er trots op kunnen zijn en er goed voor willen zorgen.

WW Zijn je ontwerpen in collecties opgenomen?

FW Twee van mijn stoelen zijn opgenomen in de Thierry Barbier-Mueller Art Collection in Genève.

WW Je bent te zien op beurzen / tentoonstellingen?

Wandkastje Highlight

Meubilair Streep

Meubilair Streep

FW Ik heb vaak meegedaan aan beurzen en tentoonstellingen in Nederland en het buitenland. Met name aan de Salone di Mobile in Milaan heb ik goede herinneringen. Als deelnemer aan ‘Masterly, the Dutch in Milano’ heb ik een mooi ontwerp van een bureau laten zien. Dit heeft me internationaal veel publiciteit opgeleverd.

WW Is je werk ook in 2024 ergens te zien?

FW Het laatste weekend van maart dit jaar doe ik mee aan een tentoonstelling van het IJ Kunstcollectief in Loods 6 te Amsterdam. Hier laat ik zowel oud als nieuw werk zien. Van bepaalde ontwerpen maak ik nieuwe verbeterde prototypes.

WW Op welke ontwerpen ben je het meest trots?

FW Er zijn wel ontwerpen die een speciale plaats in mijn hart hebben. Een ervan is het bankje Graffiti. Ooit ontstaan vanuit de vraag wat een binnenbank onderscheid van een buitenbank. Natuurlijk is dat de invloed van het weer. Een buitenmeubel wordt nat, het regenwater moet zo snel mogelijk verdwijnen en het bankje moet droogwaaien. Dit resulteerde in het ontwerp ‘Graffiti’. De vorm is ontstaan vanuit een doorgaande lijn, een tag, met een goede zithouding. Het is een ruimtelijk ontwerp waar regen en wind hun gang kunnen gaan.

Een ander ontwerp is het wandkastje Highlight. Het is uitgevoerd in het materiaal Hylite, een sandwichplaat van aluminium met een kern van polyethyleen. Ik wilde de specifieke materiaaleigenschappen zo optimaal mogelijk benutten voor dit ontwerp. Door het wegfrezen van het aluminium ontstaan draaipunten. Door de deurtjes in elkaar te laten grijpen en door een dood punt te drukken

ontstaat een sluiting. Het draaien en sluiten ontstaat volledig vanuit het materiaal. De zigzagvorm aan de voorkant ontstaat op een logische manier vanuit deze gedachte.

WW Waar werk je op dit moment aan?

FW Momenteel werk ik aan een wandkastje waarbij ik me de vraag heb gesteld hoe ik hele eenvoudige bouwmaterialen, in dit geval hardboard en vurenhout, zodanig kan vormgeven dat ze visueel verrijkt worden. Verder schets ik aan nieuwe ideeën. Deze gaan over 3D zandprinten, spiegels en een combinatie daarvan.

WW Wie zijn je favoriete ontwerpers?

FW Uiteraard hoort hier Gerrit Rietveld bij, de eerste ontwerper die het meubel benaderde als ruimtelijk object. Daarnaast is de Italiaanse ontwerper Achille Castiglioni een van mijn favorieten. In het verleden heb ik de eer gehad om hem te interviewen voor Vrij Nederland. Hij is de godfather van het Italiaanse design. Na de tweede wereldoorlog heeft hij zich ingezet om Italiaanse ontwerpers te koppelen aan het vakmanschap van bestaande bedrijven. Hiermee legde hij de basis voor de Italiaanse designtraditie. Hij was een veelzijdig ontwerper die zijn talent koppelde aan intelligentie, humor en vakmanschap. Ook als docent heeft hij een belangrijke rol vervuld. Ik begreep dat hij iedere les begon met een koffertje met alledaagse voorwerpen. Hiermee attendeerde hij zijn studenten op het bijzondere van alledaagse producten.

WW Waarom is jouw vak zo leuk?

FW Ontwerpen gaat altijd over de relatie mens-object. Bij productontwerpen, maar ook bij mode, is dit zelfs een fysieke relatie. Bij beeldende kunst is aanraken verboden, bij ontwerpen is het bijna een voorwaarde van bestaan.

WW Waar ben je online te vinden?

FW Website: www.willigers.com

Instagram: @franswilligers_design

www.youtube.com/@franswilligersdesign9631

Frans Willigers

Bankje Graffiti

Kastje

RUGZAK VOOR JE HOND

We nemen onze geliefde viervoeters graag mee naar buiten, maar het is een heel gedoe om alle traktaties, speelgoed en poepzakjes mee te nemen. Het Japanse merk Tsuchiya Kaban ontwierp een stijlvolle leren hondenrugzak waarin alle benodigdheden passen. Het ontwerp is geïnspireerd op de iconische 'randoseru', de traditionele schoolrugzak die vaak door Japanse scholieren wordt gedragen. Het kwaliteitsleer rijpt prachtig na verloop van tijd, hiermee de groeiende band tussen huisdier en baasje symboliserend. De rugzak is bevestigd aan een verstelbaar leren harnas met riemen van duurzaam nylon. De slim ontworpen gesp kan eenvoudig worden aangepast zodat de riem altijd perfect past, ongeacht het formaat van je hond. Voor ontspannen wandelingen kan een optionele riem direct aan de rugzak worden bevestigd. De stijlvolle leren hondenrugzak, gelanceerd in december 2023, is online verkrijgbaar via tsuchiya-kaban.com.

KLEURRIJKE KRUK

Comfort en esthetiek waren altijd al belangrijk voor een zitmeubel. De laatste jaren kwam daar het element duurzaamheid bij omdat we ons steeds bewuster worden van onze persoonlijke ecologische voetafdruk en de rol hierbij van de producten die we gebruiken. De originele Stump kruk van Derlot werd al gekenmerkt door een minimalistisch design. De nieuwste versie van hun zitmeubilair is de Stump Recycled met dezelfde basisstructuur als de oorspronkelijke kruk maar gemaakt van 80% gerecycled postindustrieel plastic LDPE. Voor wie niet alleen zichzelf maar ook duurzaamheid ziet zitten is dit een goede keuze. Door het gebruikte materiaal krijg je ook een ander ontwerp. De patronen op de krukjes hebben een terrazzo-achtig effect waardoor een meer gestructureerde en kleurrijke indruk ontstaat. Ontwerper: Alexander Latersztain voor Derlot.

OPLOSBARE SHAMPOOFLES

De persoonlijke verzorgingsindustrie produceert jaarlijks meer dan 500 miljard plastic artikelen voor eenmalig gebruik. Op zoek naar een duurzame oplossing heeft het Filippijnse creatieve bureau BBDO Guerrero een gedurfde stap gezet door shampoobars om te vormen tot ‘dissolving bottles’. Terwijl gebruikers zich insmeren en de fles natmaken, wordt deze geleidelijk kleiner tot hij verdwijnt zonder sporen achter te laten. Dit maakt traditionele toiletverpakkingen overbodig. De fles moet wel voorzichtig worden behandeld, omdat blootstelling aan water kan leiden tot voortijdige ontbinding. Het kan daarom handig zijn om alternatieve verpakkingsmaterialen te onderzoeken. En waar laat je de essentiële informatie die gewoonlijk op verpakkingen wordt afgedrukt? Dit belette het merk Plain B van LUORO intussen niet om de shampoobars in Europa te distribueren met een startprijs van € 5,99.

STICKY NOTE PRINTER

Hoewel dankzij digitaal werken het gebruik van papier drastisch is afgenomen, zitten veel desktops of laptops nog vol met memo plakbriefjes. Helaas vallen ze er vaak af of kun je je eigen haastige handschrift niet meer lezen. Dit apparaat van een dochteronderneming van Samsung Electronics biedt uitkomst. Met de Nemonic Gen 2 inktloze, thermische en draadloze printer kun je je notities en zelfs afbeeldingen afdrukken op Ultra Sticky Notes die er niet gemakkelijk afvallen. De kleine printer kan worden aangesloten op desktops en mobiele devices en drukt notities af die je hebt getekend, geschreven, getypt of vastgelegd op de bijbehorende app. Met verschillende sjablonen kun je zowel handgeschreven als getypte notities maken. Dankzij de ontkrulfunctie komen de plakbriefjes er plat uit en de auto-cut afwerking maakt handmatig afscheuren overbodig. De vinding is geïntroduceerd via Kickstarter waar het oorspronkelijke doelbedrag al snel werd gehaald.

Waf… Waf… Wandelen maar

Ecologische bilafdruk

Plakken maar

Duurzame ‘oplossing’

Alles is constructeur

CONSTRUCTEUR IS ALLES

Het CAD-landschap in 2024 wordt gekenmerkt door veranderende behoeften van klanten en een dynamische internationale omgeving. Tegen de achtergrond van macro-economische onzekerheid komen wereldwijd twee aanjagers naar voren: de ‘digital thread’ en duurzaamheid. PTC's Brian Thomson geeft een aanzet voor een verkenning van de trends die het komende jaar CAD vormgeven. Daarbij zijn flexibiliteit, innovatie en duurzaamheid de drijvende krachten in het ontwerpproces.

BRIAN THOMPSON, ALGEMEEN DIRECTEUR EN VICE DIVISIEPRESIDENT CAD-SEGMENT, PTC

In dit tijdperk van digitale transformatie wordt het ontwerpproces geconfronteerd met nieuwe data-uitdagingen. De digital thread dient als strategische oplossing om productontwikkeling, productie en gebruiksdatastromen met elkaar te verbinden. De verantwoordelijkheid voor het integreren van deze transformatie in het proces ligt bij het ontwerpteam. De constructeur moet bepalen hoe disruptieve technologieën, zoals additive manufacturing (AM) en augmented reality (AR), effectief kunnen worden ingezet voor de veranderende bedrijfsbehoeften.

De ontwerpingenieur speelt ook een belangrijke rol om bedrijven te helpen hun duurzaamheidsdoelen te behalen. De geavanceerde en naadloze integratie van CAD-tools in de ontwerpomgeving ondersteunt ze bij het verder optimaliseren voor duurzaamheid. Door slim gebruik te maken van bijvoorbeeld simulatie en generatief ontwerpen, kunnen ze inschatten hoe materiaalkeuzes de prestaties van een product beïnvloeden en zo bijdragen aan een verdere vermindering van materiaal- en energieverbruik.

Hoofdrol voor constructeur

Nu de digital thread door de hele productontwikkelingscyclus wordt geweven, in combinatie met initiatieven op

het gebied van duurzaamheid, moeten ontwerpteams rekening houden met een veranderende realiteit van hun werk. De centrale thema's worden duidelijk: hoe verschuift de context van productontwikkeling en engineering, en hoe kunnen ontwerpteams zich aanpassen aan deze nieuwe dynamiek? Alles in het productontwikkelingsproces begint bij en wordt aangestuurd door het ontwerpteam. Daarom speelt de constructeur een hoofdrol in de digital thread-strategie van een bedrijf. Hij of zij is niet alleen de verantwoordelijke om in verbinding te blijven met de digital thread, maar speelt ook een cruciale rol bij de integratie van innovatieve technologieën zoals additive manufacturing (AM) en augmented reality (AR).

Design for Additive Manufacturing

Met AM kunnen constructeurs geavanceerde technieken toepassen om ingewikkelde en geoptimaliseerde ontwerpen te maken die profiteren van de unieke mogelijkheden van 3D-printen. Dit maakt snelle prototyping mogelijk en het gebruik van complexe geometrieën en rasterstructuren die met traditionele productiemethoden onmogelijk zijn. Door Design for Additive Manufacturing (DfAM) vanaf de start van het proces te integreren in het ontwerppak-

ket, kan het moeizame proces van contextwisselingen worden vermeden bij het combineren van conventioneel vervaardigde en ge3Dprinte onderdelen.

Augmented reality

Tegelijkertijd biedt de integratie van AR een nieuwe dimensie voor samenwerking. Ontwerpingenieurs kunnen AR gebruiken om virtuele prototypes te bekijken, te delen en samen aan te werken. Zo worden real-time interactie en snelle ontwerpiteraties mogelijk. Door de technologieën in de workflow te integreren, kunnen ontwerpers efficiënter communiceren en sneller beslissingen nemen. Deze aanpak houdt het ontwerpteam niet alleen in de voorhoede van de technologische vooruitgang, maar zorgt er ook voor dat hun bedrijf flexibel en innovatief blijft gekoppeld aan de bredere digitale strategie.

Geïntegreerde aanpak

Bedrijven streven ernaar om sneller innovatieve producten van hoge kwaliteit op de markt te brengen. Toch gaat vaak kostbare tijd verloren door de overgang van CAD-ontwerptaken naar aanvullende processen, zoals productievoorbereiding of einige-elementen-analyse. Deze werkwijze vergroot de kans op fouten, doordat verschillende versie van modellen tegelijkertijd worden

Hoe verschuift de context van productontwikkeling en engineering, en hoe kunnen ontwerpteams zich aanpassen aan deze nieuwe dynamiek?

gebruikt in verschillende contexten. Eigenlijk moet de hele organisatie zich realiseren dat deze taken veel efficiënter kunnen worden uitgevoerd op het oorspronkelijke CAD-bestand binnen de CAD-omgeving. Constructeurs en hun bredere productontwikkelingsteams moeten samenwerken om deze geïntegreerde aanpak als een organisatorische uitdaging voor verandermanagement aan te gaan.

Duurzaamheid

Bedrijven leunen zwaar op hun ontwerpteams bij het behalen van hun duurzaamheidsdoelen, door milieuvriendelijke methodes en afwegingen te integreren in de productontwikkeling. De design-engineer neemt daarbij cruciale beslissingen die van invloed zijn op de ecologische voetafdruk van een product. De meest efficiënte manier voor design engineers om te voldoen aan de duurzame ontwerpbehoeften van hun bedrijf is door gebruik te maken van doorontwikkelde en geïntegreerde CAD-mogelijkheden.

Meer dan materiaalkeuze

Voor ontwerpers gaat duurzaam pro-

ductontwerp verder dan het begrijpen van de impact van materiaalkeuzes op de ecologische footprint van een product. Zo kunnen ze gebruik maken van krachtige hulpmiddelen zoals eindige-elementen-analyse, generatief ontwerp en parametergebaseerde optimalisatiemogelijkheden in de moderne CAD-omgeving om duurzaam ontwerpen verder te laten gaan dan materiaalkeuzes. Bovendien, als het ontwerpteam verspreid is over verschillende regio's en input nodig heeft van een groot aantal experts, zorgt een ontwerpomgeving met een hoge mate van samenwerking voor essentiële efficiëntie in het proces. Zo kunnen engineeringexperts uit de hele organisatie de impact van het product op het milieu verbeteren door het energieverbruik, de uitstoot en het materiaalgebruik van verschillende ontwerpkeuzes te optimaliseren met behulp van een breed scala aan geïntegreerde simulatietools. Daarnaast maakt de toepassing van generatieve ontwerptechnologie het mogelijk om innovatieve, lichtgewicht constructies te onderzoeken, waardoor de algehele efficiëntie van het product nog verder kan worden verbeterd. Tot slot stelt parame-

tergebaseerde optimalisatie ingenieurs in staat om ontwerpen te fine-tunen voor een minimale impact op het milieu.

Procesverandering

Het verruimen van het gebruik van het ontwerptool naar meer volledig geïntegreerde mogelijkheden vraagt om training en procesverandering. Ontwerpingenieurs moeten eerst leren hoe ze geïntegreerde simulatie, productie, generatief ontwerp en additive manufacturing het beste kunnen toepassen om het meest efficiënte en effectieve ontwerpproces te realiseren. Vervolgens moet de organisatie de bijbehorende procesverandering omarmen. Zodra de juiste hulpmiddelen en het juiste proces aanwezig zijn, kunnen ontwerpingenieurs op de meest efficiënte manier bijdragen aan de ontwikkeling van duurzame producten en zo het bedrijf sturen in de richting van het behalen van de duurzaamheidsdoelstellingen.

Hoe zit het met toegepaste AI?

Eén manier waarop we toegepaste kunstmatige intelligentie (AI) geïntegreerd zien in de ontwerpwereld is via

generatieve ontwerptechnologie. Generatief ontwerpen maakt het mogelijk om snel talloze ontwerpalternatieven te genereren en te evalueren, wat resulteert in een meer coöperatief ontwerpproces. Door generatief ontwerp te integreren in engineering-workflows kan een groot aantal mogelijke ontwerpalternatieven worden onderzocht zonder de digitale continuïteit te doorbreken. Door generatief ontwerpen wordt de digital thread voorzien van een continue stroom van ontwerpiteraties en inzichten, waardoor een uitgebreid, onderling verbonden begrip ontstaat van de evolutie van het product.

AI en het ontwerp

Toegepaste AI-algoritmes in generatieve ontwerptools kunnen prioriteit geven aan efficiënt gebruik van resources, gewichtsreductie en andere milieufactoren tijdens het ontwerpproces. Deze tools kunnen met innovatieve oplossingen komen, die aansluiten bij de duurzaamheidsdoelstellingen van het bedrijf. Generatief ontwerp kan bijvoorbeeld structuren voorstellen die minder materiaal gebruiken zonder de sterkte aan te tasten of bepaalde geometrieën aanbe-

velen die de energie-efficiëntie van het eindproduct verbeteren.

AI en de gebruikerservaring

Toegepaste AI kan ook worden ingezet om de gebruikerservaring van CAD te verbeteren door gebruiksvoorkeuren van gebruikers te analyseren, zowel positieve als negatieve, en hen helpen zich te verbeteren. Het systeem kan bijvoorbeeld herkennen dat de gebruiker een bekend ontwerppatroon toepast (zoals dezelfde set CAD-kenmerken na elkaar) in verschillende ontwerpen en op verschillende locaties. Het systeem kan dan op intelligente wijze voorstellen om deze patronen automatisch te verzamelen en toe te passen, waardoor de workflow van de gebruiker wordt gestroomlijnd.

Verder zou AI gebruikersproblemen kunnen signaleren bij het ontwerpen van specifieke functies. Het zou inzichten uit de successen van andere gebruikers kunnen gebruiken om de betreffende gebruiker te helpen, door training voor te stellen en gedetailleerde aanwijzingen te geven. Het is cruciaal om te benadrukken dat de effec-

tiviteit van deze AI-gestuurde verbeteringen afhangt van de toegang tot gegevens over het gebruikspatroon van de gebruiker, een factor die gemakkelijk toegankelijk is binnen de context van een SaaS-geleverd product (SaaS – Software as a Service).

Kruispunt

In een wereld waar macro-economische factoren voor onzekerheid zorgen, ligt de verantwoordelijkheid voor het onderzoeken en verbeteren van de productontwikkelingscyclus bij het ontwerpteam, en in het bijzonder bij de design engineer. Door gebruik te maken van geïntegreerde innovatieve ontwerptechnologie in de CAD-omgeving, kan de constructeur de digital thread in standhouden en tegelijkertijd ontwerpen maken die voldoen aan de algemene duurzaamheidsdoelen van het bedrijf. In 2024, wanneer de digital thread en duurzaamheidsinitiatieven elkaar kruisen, worden constructeurs geconfronteerd met de realiteit dat de context van hun wereld aan het veranderen is. En ze moeten zich snel aanpassen.

De constructeur neemt cruciale beslissingen die van invloed zijn op de ecologische voetafdruk van een product.

Brian Thomson vorig jaar bij de aankondiging van Creo+, de SaaS 3DCAD-software van PTC.

3D-metaalprinten: achter de schermen nieuwe mogelijkheden

MAAR NOG STEEDS HAKEN EN OGEN AAN DE

TRADITIONELE METAALPRINTTECHNOLOGIE

‘Additive manufacturing’ (AM) is op TechniShow 2024 één van de hoofdthema’s. ‘Van 3D print naar AM Productie’, die omschrijving plakt FPT-VIMAG op de AM-activiteiten. Lift de vakbeurs voor productietechnologie mee op een hype die volgens sommigen vorig jaar alweer op z’n retour was? Of gaat 3D-(metaal)printen de belofte van gereedschaploze productie waarmaken? Met heel nieuwe designkansen en ‘complexity for free’?

TEKST: FRANC COENEN

Additive manufacturing heeft in 2023 de belofte nog niet waargemaakt. Wereldwijd zijn er tot en met het derde kwartaal minder 3D-metaalprinters verkocht dan een jaar eerder – zo’n 3 procent in waarde gemeten. Vooral de daling van 9 procent in

3D-printen als enabler voor giga-casting. De door Tesla al eerste toegepaste techniek wordt inmiddels omarmd door andere autofabrikanten, zoals Toyota. Door functieintegratie in zo’n chassis dalen zowel de ontwikkelingskosten als de kosten voor de fabriek. Toyota verwacht de proces- en fabrieksinvesteringen te halveren. (Foto: Toyota).

de verkopen van laserpoederbedsystemen, de klassieker in de AM-industrie, valt op. Opvallend genoeg hebben de ‘Directed Enegery Deposition (DED)’-systemen, oplassen met laser of lichtboogproces, wel een groei laten zien, zo zeggen marktanalisten van Context in hun meest recente cijfers over de AM-markt.

Als je de totale AM-markt afzet tegen CNC-verspanen, dan blijft additive manufacturing (AM) qua omvang nog jaren een nichemarkt. Andere onderzoekers voorspellen dat de metaal printmarkt qua investeringen eind dit decennium ruim 3 procent van de waarde zal vertegenwoordigen van wat tegen die tijd aan frees- en draaimachines wordt uitgegeven.

Zowel eindgebruikers als toeleveranciers hebben de complexiteit onderschat, vindt Olivier Diegerick, bij Siemens verantwoordelijk voor de ontwikkeling van het AM-software portfolio. “Bedrijven kochten een metaalprinter en waren maanden aan het proberen iets te printen. En dat met een duur proces.” Siemens wil dit samen met andere bedrijven veranderen.

2023 een kantelpunt?

Ondanks deze negatieve kanttekeningen zou in

Het Amerikaanse Divergent gebruikt 3D metaalprinten als kerntechnologie voor de digitale productie van grote structuurdelen en combineert dit met eigen AI-gestuurde genratieve ontwerpsoftware. De technologie is enkele jaren voor de productie van een ‘hypercar’. Hier het prototype-chassis van bovenaf gezien. (Foto: Divergent)

de toekomst 2023 weleens als het omslagpunt van de AM-industrie kunnen worden gezien: het jaar waarin de technologie de basis heeft gelegd voor een definitieve acceptatie als volwaardige productietechnologie. In Nederland wordt dit vooral gestuurd door de halfgeleiderindustrie, een sector die bij veel fabrikanten van 3D-metaalprinters op het netvlies staat. Buiten Nederland zijn met lucht- en ruimtevaart en medical de

industrieën die AM toepassen. De automobielindustrie begint een goede runner-up te worden. Dit is mede te danken aan de manier waarop Elon Musk met Tesla de traditionele auto-industrie op zijn kop zet. Tesla slaat namelijk ook in de productie een heel nieuwe weg in. Met het giga-casting-concept weet Tesla de productiekosten van het chassis aanzienlijk te verlagen. Ric Fulop, oprichter en ceo van Destop Metal, gaf recent >

Generative design en AM zorgen voor functie-integratie bij Divergent. (Foto Divergent)

tijdens een analistengesprek een inkijkje in wat er in de automobielindustrie speelt rond giga-casting.

3D-printen en hogedrukgieten

Tesla – en inmiddels ook andere autofabrikanten – willen het chassis produceren via hogedrukgieten. Zo wordt het chassis opgebouwd met slechts twee of drie aluminium componenten in plaats van het robotlassen van de vele losse onderdelen wat nu gebeurt. De hogedrukgietmachines verwerken tot 80 kg aluminium in één keer en werken met sluitkrachten tot meer dan 60.000 kN.

Door met de 3D-printers van Desktop Metal-dochter ExOne complexe gietkernen en -vormen te printen, integreren de Tesla-engineers meerdere functionaliteiten in zo’n onderdeel. Ze krijgen veel meer ontwerpvrijheid omdat ze niet worden beperkt worden door gefreesde of handgemaakte vormen. Dit staat mede aan de basis van de functie-integratie die ze met deze productietechnologie realiseren. De autofabrikant spaart hiermee assemblage en productiekosten uit, wat de hogere materiaalkosten (aluminium kost meer dan staal) meer dan compenseert.

Maar giga-casting biedt eveneens de flexibiliteit om sneller nieuwe modellen te ontwikkelen omdat de investering in de fabriek veel lager uitvalt. Toyota, dat giga-casting komende jaren gaat toepassen, ver-

wacht de investeringskosten in een fabriek te kunnen halveren omdat men geen honderden lasrobots meer nodig heeft én een complexe toeleverketen. En de autofabrikanten kunnen met zo’n geavanceerd aluminium chassis het gewicht reduceren, wat in de ontwikkeling van EV’s zwaar meeweegt. Additive manufacturing is dus een enabler voor giga-casting.

Gereedschaploze productie

Nog een stap verder gaat het Amerikaanse Divergent, dat 3D-metaalprinten als kerntechnologie gebruikt voor de digitale productie van grote structuurdelen. De eigen generative ontwerpsoftware ontwerpt de complexe constructies die daarna worden geprint. Kevin Czinger, oprichter en ceo, gelooft in een volledig digitale en gereedschaploze productie van complexe structuren – niet alleen voor de auto-industrie maar ook voor steeds meer klanten uit defensie en luchtvaart. De Amerikaanse startup spreekt zelf over het Divergent Adaptive Production System (DAPS) en heeft ondertussen Mercedes AMG en Aston Martin als klant.

Productonafhankelijk

DAPS is een compleet software/hardware-productiesysteem dat gebruik maakt van zelfontwikkelde AI-gestuurde generatieve ontwerpsoftware. Lukas Czinger, president en coo, noemde DAPS vorig jaar tijdens HXGN Live 2023 van Hexagon de oplossing om de pijnpunten op zowel milieugebied als economisch vlak in de productie van structuurdelen weg te nemen. “Hiervoor is een end-to-end oplossing nodig.”

De productiemethode van Divergent is productonafhankelijk; onderdelen voor een hypercar, een volume-oem achterframe of -voorframe en een vliegtuigstructuur worden met dezelfde hardware geproduceerd, zonder downtime omdat hardware moet worden gewisseld. “Dat is digitale productie”, aldus Czinger. Additive manufacturing van de aluminium structuren is cruciaal. De designs zijn namelijk topologisch geoptimaliseerd om zo min mogelijk materiaal te gebruiken en zo licht mogelijk te zijn.

Een andere productietechniek dan 3D-printen kan dergelijke structuren niet meer maken, aldus Lukas Czinger. De input van de engineer is vooral aan het begin nodig: wat maken we en aan welke eisen moet het voldoen? Bij Divergent bestaat een autobody uiteindelijk nog uit 120 componenten, ge3D-

Voor de Mercedes Benz AMG is het subframe herontwerpen voor lagedrukzandgieten. Dankzij kleinere wanddikten wordt gewicht bespaard. Vier van de zes gietkernen voor het frame zijn geprint met S-Max-zandprinters van ExOne. Mercedes had voor de AMG Black Series 1800 onderdelen nodig.

De halfgeleiderindustrie onderzoekt onder andere samen met 3D Systems de inzet van 3D-metaalprinten. Dit onderdeel, een zogenaamde ‘showerhead’ voor materiaaldepositie, heeft een doorsnede van 488 mm. De ge3Dprinte nozzles hebben een diameter van 0,6 mm. De koelkanalen zijn meegeprint. Dit ontwerp zorgt voor een kwart minder onderdelen en verhoogt de snelheid en het rendement van de lithografiemachine. De totale printtijd bedraagt 86 uur.

print met zelf ontwikkelde aluminiumlegeringen. “Helaas troffen we een 3D-printindustrie aan die nog niet klaar was voor prime-time”, aldus Czinger tijdens het Hexagon-event in Las Vegas.

Direct voor productie

In tegenstelling tot Tesla zet Divergent additive manufacturing wel direct in voor de productie. Divergent moet deze 120 onderdelen nog assembleren omdat de afmetingen van de AM-systemen de beperkende factor zijn. Dit assembleren gebeurt in zelf ontwikkelde robotcellen. Hierin worden de delen verlijmd zonder tooling omdat de cellen worden aangestuurd vanuit de software. De Divergent-technologie verlaagt de kapitaalinvestering voor wie een nieuwe fabriek wil starten. In plaats van vooraf honderden miljoenen te investeren in hardware, kunnen oem-ers zich concentreren op hun ontwerp. Czinger verwacht dat over een aantal jaren startups veel makkelijker toetreden tot zowel de automotive als luchtvaartindustrie omdat de investeringsdrempel wordt weggenomen.

Ontwerpsoftware wordt ‘operating system’

Tot slot wijst Czinger op het duurzaamheidsaspect: zo’n Divergent-chassis is 30 tot 40 procent lichter en gemaakt van aluminium. “We gebruiken minder energie in de productie en kunnen het chassis aan het eind van de levenscyclus recyclen; we kunnen er opnieuw mee printen.”

Interessant is dat Hexagon Manufacturing Intelligence onlangs voor de tweede keer fors geïnvesteerd heeft in Divergent. In een serie D investeringsronde haalde het bedrijf in totaal USD 260 miljoen op, zowel bij Hexagon als andere investeerders. Hexagon-president Paolo Guglielmini ziet deze technologie als een gamechanger. Hij zei tijdens het AWK 23-congres in Aken dat deze nieuwe manier van ontwerpen en produceren tot een reductie van 20 procent van de onderdelen in een chassis kan lei-

den. Volgens hem werken de Amerikanen aan een toekomstig autonoom werkend systeem waarin de generatieve ontwerpsoftware uiteindelijk een operating system wordt.

Duurzaamheid als drijfveer voor AM

Een reden waarom oem-ers naar additive manufacturing kijken, is duurzaamheid. “We kunnen niet langer energie en materiaal verspillen. AM kan een effectievere productietechnologie zijn”, meent Rainer Lotz, vice president EMEA bij Renishaw. Topologieoptimalisatie zorgt voor lichtere onderdelen die minder materiaal vergen. Laser-poederbedsystemen zijn echter complex in gebruik. DED-systemen zijn eenvoudiger.

Men ziet dan ook een groei in DED-technologie, onder andere om near-net-shape preforms te printen en deze met CNC-freestechnologie na te bewerken. De materiaalbesparing is hierbij groot, zeker in vergelijking met componenten uit smeeddelen. Hierbij wordt vaak voor 80 tot 90 procent van het materiaal verspaand. In plaats hiervan hoeft men bij machineframes slechts enkele procenten en materiaal weg te halen.

In Nederland zet Hittech Group hier sterk op in, onder andere door de grote frames voor de halfgeleiderindustrie in titaan te laten printen door Norsk Titanium en ze dan in Nederland na te bewerken om de vereiste nauwkeurigheid te realiseren. Hittech ziet AM als een middel om de productie duurzamer te maken.

Duurzaamheid zit niet alleen in het proces Maar hoe duurzaam is additive manufacturing? Het Duitse consultancyburau AMPower heeft een calculator ontwikkeld voor verschillende legeringen én AM-productietechnieken. Aan de hand van een beperkt aantal parameters kan men al vroeg in het designproces inzicht krijgen in de verwachte koolstofvoetafdruk van het onderdeel, zodat men dan al >

verschillende productietechnieken kan vergelijken. Met dezelfde tool kan men ook de vergelijking maken tussen een voor AM-geoptimaliseerd ontwerp en een ‘standaard’ ontwerp.

De basis voor deze berekeningen is het energieverbruik per kilogram materiaal, waarbij men rekening houdt met het gegeven of het onderdeel in West Europa, China of Rusland wordt geproduceerd. De elektriciteitsvoorziening in China heeft immers een twee keer zo hoge CO2-emissie dan het gemiddelde in de EU. Wordt in Europa hernieuwbare energie gebruikt, dan is het verschil zelfs een factor 55.

De herkomst van het AM-poeder of het smeeddeel dat wordt gefreesd, is dus sterk bepalend. De consultants wijzen erop dat de energie die nodig is om het uitgangsmateriaal te maken grote invloed heeft op de CO2-voetafdruk. En hoe meer je materiaal kunt recyclen, hoe gunstiger de voetafdruk wordt.

Ontwerp voor AM

Volgens hen lenen componenten met een hoge buyto-fly-ratio zich goed voor near-netshape-technieken zoals AM maar ook zandgieten. Bij titaan kan AM de CO2-emissie drastisch reduceren vergeleken met CNC-frezen, vooral omdat je minder uitgangsmateriaal nodig hebt.

De consultants wijzen in hun studie verder op het belang van redesign voor AM. Een beugel die wordt geoptimaliseerd voor laserpoederbedprinten of binderjetting-technologie – en ook zandgieten – levert bij 1000 stuks per onderdeel 230 gram CO2-besparing op vergeleken met het frezen en lassen van de losse onderdelen.

Druk op toeleverketens verlagen

Additive manufacturing kan dus bijdrage aan CO2reductie. In de Nederlandse toeleveringsindustrie speelt momenteel echter nog een andere reden waarom voor AM gekozen wordt: de druk op de toeleverketens verlagen door de doorlooptijd te verkorten.

Firat Buyukcivelek, competence lead DfMA bij ASML, zei eind 2023 tijdens het 3D-printevent bij Festo Nederland dat ASML additive manufacturing onder andere ziet als een oplossing voor de capaciteitsproblemen in de toeleveringsketens. Additive manufacturing verhoogt de output, verlaagt de doorlooptijd en levert kwalitatief betere componenten, zelfs als het design nog niet is aangepast voor AM.

Het voorbeeld dat hij gaf, is een actuator uit titaan die bestaat uit twee freesdelen die met laserlassen met elkaar worden verbonden. Door het product loopt een koelkanaal met 0,6 mm diameter. De bottleneck in de productie is het laserlassen. Dat gebeurt bij een andere toeleverancier dan waar de componenten worden gefreesd. Na het laserlassen gaan de actuator terug naar het freesbedrijf voor de

nabewerking. Dit levert niet alleen een te lange doorlooptijd op; de yield bij het laserlassen is volgens de ASML engineer relatief laag. Door het onderdeel te printen in titaan, kan het als één geheel worden gemaakt bij één bedrijf. Hierdoor wordt de doorlooptijd korter. Tegelijkertijd verbetert de kwaliteit.

‘Complexity is not for free’

Additive manufacturing vermindert het aantal vervolgstappen, zoals lijmen en lassen, in de productie van menig onderdeel. Firat Buyukcivelek gaf in zijn presentatie toe dat hij het onderdeel liefst zou herontwerpen voor additive manufacturing, omdat het nu niet ideaal voor AM is. Met name het koelkanaal zou geoptimaliseerd kunnen worden. “Het design en de kwalificatie liggen echter vast.”

Firat Buyukcivelek maakte overigens nog een interessante opmerking in zijn presentatie bij Festo: complexity is not for free. “De kosten nemen toe als de complexiteit van de onderdelen toeneemt, onder andere doordat de kosten voor kwalificatie hoger worden.”

Hoe goed is simulatiesoftware?

Hiermee legt hij de vinger op de zere plek, zeker bij metaalprinten met Laser Powderbed Fusion (de klassieke metaalprinttechniek die nog steeds dominant is). First-time-right is nog steeds niet mogelijk bij deze AM-technologie; het ontwikkelen van de juiste parameterset voor een applicatie kost tijd en geld. De lokale warmte-inbreng tijdens het proces gevolgd door een niet-uniforme afkoeling, kan tot vervormingen leiden die de maatnauwkeurigheid en de mechanische eigenschappen beïnvloeden. Meerdere partijen werken aan software om dit probleem op te lossen. Siemens zoekt bijvoorbeeld een oplossing door steeds meer simulatiefuncties voor AM te integreren in Siemens NX. Eén hiervan is een compensatieberekening waarmee men in het CAD-programma berekent wat de vervorming van een onderdeel zal zijn in een specifieke AM-printer. Siemens gebruikt hiervoor de Inherent Strain Method, ooit ontwikkeld om lasvervormingen te voorspellen. De resultaten hiervan projecteert Siemens NX Additive Manufacturing op het FEM-model. Deze aanpak vergt minder computerrekenkracht dan andere simulatietechnieken. Fontys Hogeschool heeft de effectiviteit van deze methode onderzocht. Het blijkt dat door de juiste toepassing van het model de vervorming in het eindproduct dat geprint wordt beperkt blijft tot 0,025 mm. De onderzoeker concludeert wel dat het werken met deze softwaretool veel kennis en een breed inzicht vereist.

Integrale procesbenadering Uiteindelijk zal de doorbraak van AM moeten komen van een integrale procesbenadering, denkt Olivier Diegerick van Siemens. Deze software moet

eenvoudiger worden. Als je gaat 3D-printen met een laser-poederbedmetaalprinter, heb je al gauw 30 parameters waar je aan kunt draaien. Olivier Diegerick: “Met Siemens NX willen we de engineers al tijdens het ontwerp de printbaarheid laten controleren, zonder dat ze veel ervaring moeten hebben.”

Het langdurend en kostbaar ontwikkelproces voor parameterinstellingen dat in de fase daarna nog nodig is, werpt een serieuze drempel op om additive manufacturing te gaan toepassen, vindt ook Shawn Hopwood, CSO van Dyndrite. Het Amerikaanse bedrijf, gefinancierd door Google, bouwt software waarmee het ontwikkelen van parameters voor een laser-poederbedsysteem veel eenvoudiger moet worden. Onlangs is samen met Essentium en Sandvik een consortium aangekondigd dat zich tot doel stelt om standaard datasets voor legeringen publiek toegankelijk te maken. Hiermee willen ze het 3D-metaalprinten toegankelijker maken voor kleinere bedrijven.

Groeiende interesse voor DED-technologie

De complexiteit van het laserpoederbed proces zorgt er mede voor dat Directed Energy Depositon (DED) de wind in de zeilen krijgt. Het zijn met met name bedrijven zoals het Nederlandse MX3D, het Spaanse Meltio en het Noorse Norske Titanium die deze technologie pushen. Hoewel ze elk hun eigen technologie hebben – lichtbooglassen, poedersmelten met een laser en plasma-lichtbooglassen – hebben de drie gemeen dat DED-technologie toegankelijker is.

WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing) staat dicht bij het lichtbooglassen, een technologie die in veel metaalbedrijven bekend is. Fronius, fabrikant van lassystemen, ziet dit ook en komt in de loop

van 2024 met parameterinstellingen voor de CMT-lastoestellen waarmee bedrijven sneller direct goede onderdelen kunnen printen.

Standaard recepten

Om het WAAM-proces verder te verbeteren, ontwikkelt Fronius momenteel nieuwe karakteristieken en speciale features voor deze twee lasbronnen, toegespitst op additive manufacturing. Hierbij gaat het met name om de controle over het lasproces en de warmte-inbreng.

Philipp Roithinger, die de AM-activiteiten bij Fronius leidt, zegt: “Waar het ons om gaat is de robuustheid van het proces te verbeteren. Wij verwachten dat je in de toekomst een recept downloadt voor een bepaald materiaal en geometrie. Zover zijn we nog niet, daarvoor moeten we nog parameters ontwikkelen.”

Drukvat

Fronius wil WAAM zover doorontwikkelen en standaardiseren dat het proces veel eenvoudiger wordt en de uitkomst voorspelbaarder. Samen met onder andere Linde, TüV Süd en Migal heeft Fronius een drukvat geprint volgens standaard kwalificaties. Het volume bedraagt 31 liter en moet tussen -196 °C en +60 °C bestand zijn tegen een druk van 45 bar. De wanddikte verloopt van 7 mm naar 17 mm en het geheel is geprint op een bestaand onderdeel. De printtijd bedroeg 3 uur en 40 minuten. Het onderdeel is getest op lekdichtheid bij een druk van 64,4 bar en heeft deze test goed doorstaan. Bijzonder is dat Fronius van het onderdeel ook kleinere variant heeft geprint met gelijke parameters. Dit levert eenzelfde eindresultaat, waarmee Fronius wil aantonen dat AM schaalbaar wordt. Precies wat een productietechnologie nodig heeft.

Het drukvat van Fronius dat aan de eisen zoals lekdicht bij 45 bar voldoet. Het onderdeel is getest bij 64,4 bar. (Foto Franc Coenen)

Waarom is informatie toch zo duur?

Data is overal overvloedig aanwezig. Het is vanzelfsprekend om altijd met het internet verbonden te zijn en voor elke vraag direct een antwoord van Google te krijgen. Vrijwel elke denkbare transacties, zoals iets kopen, een restaurant reserveren, een afspraak bij de dokter maken, handel je met een paar kliks af op je telefoon. Voor vrijwel al je taken op het werk gebruik je je desktop, zowel wat betreft het registreren van je acties als het raadplegen van de benodigde informatie.

Waar op de smartphone nieuwe apps meestal gratis beschikbaar komen, kost het aanpassen van een bedrijfsinformatiesysteem nog altijd onwaarschijnlijk veel moeite. Het invoeren van een nieuw systeem is een proces van jaren. Bij de overheid is het nog erger: daar komt het steeds vaker voor dat de ontwikkeling van een nieuw systeem na schokkende overschrijding van tijd en kosten wordt gestopt omdat er geen uitzicht is op beheersbare voltooiing. Hoe kan het dat bedrijfsinformatiesystemen zo moeilijk zijn terwijl appjes op de telefoon zo makkelijk en goedkoop beschikbaar komen?

Ergens rond 1980 was er bij Philips een studiedag georganiseerd om de hoofden Aautomatisering voor te bereiden op de invoering van COPICS, het eerste MRP/ERP-systeem van IBM. Enkele industriegroepen hadden intussen zelf zoiets ontwikkeld. Maar men was er achter gekomen dat het ontwikkelen van zo’n systeem nog wel te doen is, maar voor het onderhoud permanent veel menskracht nodig is – alleen betaalbaar boven een minimum aantal gebruikers. Philips was (zelfs toen) te klein om zich een eigen MRP-systeem te kunnen permitteren. Vandaar de stap naar IBM. Een van de sprekers op de studiedag was een directeur van het Natuurkundig Laboratorium. Sprekend over de altijd tegenvallende kosten van automatiseringssystemen zei hij: “Aanvaard het als een natuurwet: de kosten vallen altijd een factor pi hoger uit en de beloofde baten moet je voor een reële schatting delen door het getal e.” Een snelle berekening leert dat je de netto baten van een IT-project door een factor 3,14*2,72 = 8,54, zeg maar 10, moet delen om het werkelijke resultaat te krijgen. Het is maar goed dat de financiële staf niet zo vertrouwd is met natuurconstanten, anders was er nooit meer een IT-project goedgekeurd.

Een ander onvergetelijk voorbeeld van IT-realisme hoorde ik een paar jaar later op een ESPRIT-congres in Kopenhagen

over de ontwikkeling van Computer Integrated Manufacturing. Eén van de keynote speakers, de Delftse professor Imre Horvath stelde: “Innovatieve projecten doorlopen altijd drie fasen: dreams, nightmares and reality.” Het is maar goed, bedacht ik later, dat IT-projecten zelden of nooit achteraf op hun rentabiliteit worden geëvalueerd. Het geloof in IT is altijd groot genoeg geweest om na de nachtmerrie alweer de volgende droom te beginnen.

Ongeveer in dezelfde tijd was ik betrokken bij de budgetaanvraag voor aanschaf van een wordprocessor voor de afdeling Bedrijfsmechanisatie. De afbeelding laat zien: een wordprocessor was toen nog een echte machine. De aanvraag werd diverse keren teruggestuurd voor betere onderbouwing van de te besparen kosten. Pas toen aangevoerd dat het apparaat door twee secretaresses zou worden gedeeld voor een betere bezettingsgraad kwam eindelijk de goedkeuring. Kort nadat het ding geïnstalleerd was vergaderde de directie over de sluiting van een fabriek in Engeland. In het gangbare proces zou de aankondiging na de vergadering worden uitgetypt en als concept worden rondgestuurd aan de leden. Die leverden dan commentaar dat werd verwerkt in de volgende vergadering een week later. Daarna werd de finale versie uitgetypt en verstuurd. Er was dan ruim een week verlopen en in die tijd was het nieuws zeker uitgelekt, zodat voor ontvangst van de brief de vakbonden als op de stoep stonden. Nu bood het hoofd Bedrijfsmechanisatie aan om het notulaat tijdens een koffiepauze even te laten uittypen. Na de pauze werd het concept rondgedeeld, besproken en geaccordeerd. De wijzigingen werden direct aangebracht en nog voor het einde van de vergadering werd de definitieve versie

Een wordprocessor anno 1980.

geaccordeerd en verstuurd. De vakbonden waren overvallen en het sluitingsproces kon snel worden gestart. De kosten van de wordprocessor waren hiermee al duizendvoudig terugverdiend. Dezelfde dag nog heeft de directeur Financiën ook zo’n ding besteld, zonder budgetaanvraag. Een maand later hadden alle directieleden er een. Waaruit maar blijkt dat het gevoel van macht en controle dat een IT-systeem geeft, veel zwaarder weegt dan de kostenbesparing. Het verklaart ook waarom ondanks de fysisch wetmatige factor 10 overschrijding van het budget, de lawine aan nieuwe IT-systemen al 40 jaar doorgaat.

Veel later hielp deze ervaring mijn te begrijpen waarom een nieuw ERP-systemen veel makkelijker worden goedgekeurd dan een PLM-systeem. Voor beide moet de budgetaanvraag worden goedgekeurd door de financieel directeur. Een ERP-systeem geeft hem grip op de goederenstroom, die voor hem een essentiële waardenstroom is. Hij ervaart een ERP-systeem dus niet als kostenbesparing, maar als noodzakelijke basis van zijn macht. Voor een PLM-systeem licht dat anders. Het is de technisch directeur die er belang bij heeft, maar die gaat niet over de goedkeuring. Voor de financieel directeur is productontwikkeling niet waarde-gerelateerd, wan er stromen geen goederen. Een PLM-systeem is dus alleen een extra kostenpost, dus overbodige luxe.

Om te duidelijk te maken waarom een IT-systeem wezenlijk meer is dan een verzameling apps toon ik een legpuzzel als beeld van een IT-systeem. Een puzzel van één stukje (een stand-alone app) is geen probleem. Bij een puzzel van twee stukjes moet er al één lip in één gat passen. En nu moet u zich voorstellen dat de puzzelstukjes niet statisch zijn, maar dat de randen voortdurend willen bewegen omdat de gebruiker van de app andere behoeften krijgt, ook in de communicatie met zijn omgeving. De randen van de stukje zijn de interfaces. In de afbeelding betekent elke pijl een mogelijke wijziging, die dus twee apps raakt. Voor negen apps zijn

12 pijlen dus 24 mogelijke wijzigingen. Het is niet ondenkbaar dat een wijziging in één interface doorwerkt in een ander interface van dezelfde module. Vooral als tijdens de ontwikkeling van het systeem de requirements niet stabiel zijn, kan dit leiden tot een heleboel iteraties. Vandaar de hoge kosten.

Het hiervoor beschreven probleem is al serieus genoeg, maar er is nog een fenomeen dat tot budgetoverschrijdingen leidt. Om de requirements van het nieuwe systeem te vast te stellen, stuurt de softwareontwikkelaar informatieanalisten de organisatie in die aan de toekomstige gebruikers gaan vragen “Welke gegevens heeft u nodig?” Het is dus eigenlijk een data-analist want hij vraagt alleen naar gegevens. Het is pas informatie als je ook bepaalt wat de betekenis voor het proces is.

Maar de analist heeft helaas geen verstand van het bedrijfsproces en de gebruiker niet van informatiesystemen. De gebruiker noemt zoveel mogelijk gegevens die hij meent ooit te kunnen gebruiken. Hoe meer hoe beter, want informatie geeft macht. De analist heeft geen idee van wat zinnig is en wat onzinnig, en schrijft gewoon alles op. Hoe meer hoe liever, want meer informatie betekent meer uren. De gebruiker zal vooral gegevens van andere gebruikers willen, zodat de interfaces onnodig complex worden. Gebruiker noch analist vraagt zich af of de basisgegevens voor die ‘infobehoefte’ überhaupt wel bestaan. De andere gebruiker krijgt later te horen dat hij gegevens moet registreren waar hij zelf helemaal de noodzaak niet van ziet. Gebruikers noch analisten realiseren zich hoe duur het registreren van informatie is. Denk maar aan de zorgmedewerkers die 30 procent van hun tijd aan registratie moeten besteden.

Eigenlijk is het verbazingwekkend dat zo’n ‘Roept u maar’-ontwikkelmethode kan bestaan. Voor een constructeur is het ondenkbaar dat bij het ontwerp van een nieuw product elke requirement zonder analyse wordt geaccepteerd. Requirement-analyse is niet het opstellen van het boodschappenlijstje, maar een zorgvuldige afweging van welke features nodig zijn voor een product dat voor de klant de kosten waard is.

Misschien is het helemaal niet zo’n slecht idee om bij het volgende IT-project een constructeur aan te stellen als projectmanager. Het enige bijzondere dat van hem gevraagd wordt, is om aan elk gespecificeerd data-element een fictieve massa toe te kennen, en daarmee kosten, en aan elke relatie tussen elementen een fictieve nauwkeurigheid en daarmee gevoeligheid voor storingen. Die criteria moet hij gebruiken om de requirements voor het systeem te beperken tot wat echt bijdraagt aan het doel: een beheerst bedrijfsproces.

HENK JAN PELS

gepensioneerd universitair hoofddocent bedrijfskundige informatica (TU Eindhoven), is onafhankelijk consultant, gespecialiseerd in Product Data Management. H.J.PELS@OUTLOOK.COM

Een informatiesysteem als puzzel van gekoppelde ‘apps’.

MACHINEONDERDELEN

Dop erop

FLEXIBELE SPECIAALMACHINE SLUIT FLACONS

Tijdens de coronapandemie slaagde Metallatelier GmbH uit het Duitse Deggenhausen erin om een kleine serie speciale machines voor het automatisch afsluiten van schroefdoppen van diverse formaten flacons met desinfectiemiddel binnen korte tijd te optimaliseren. Het Duitse ACE Stoßdämpfer leverde met een aantal machineonderdelen een bijdrage aan deze doorontwikkeling.

Met een speciale machine zorgden David Fuchs, oprichter van Metallatelier, en zijn team voor een producent van schoonmaakmiddelen al in 2006 voor tot dan toe ongekende flexibiliteit en betrouwbaarheid bij het automatisch afsluiten van flessen. Toen in 2020 de coronapandemie uitbrak en desinfectiemiddelen niet snel genoeg geproduceerd konden worden, vroeg het bedrijf Bilgram Chemie aan Metallatelier of het

op korte termijn een nieuwe serie van deze machine kon bestellen. "In 2006 was het doel nog de handling te versnellen en het personeel te ontlasten. In 2020 stond enerzijds de verhoging van de productiesnelheid centraal; anderzijds moest de hele machine nóg flexibeler worden gemaakt en nóg sneller aan nieuwe doppen en flaconformaten kunnen worden aangepast. Dit omdat onze nieuwe klant met de drie nieuwe machi-

nes vooral kleine flesjes met handdesinfectiemiddel wilde vullen", aldus Fuchs.

Snellere productie

Om dit voor elkaar te krijgen, werd het nieuwe ontwerp gebaseerd op het basisprincipe van zijn voorganger: de flessen worden op hun plaats gehouden door twee klemmen die bekleed zijn met EPDM (ethyleen-propyleen-dieen-monomeer), recht onder het schroefmechanisme. Vier grijprollen grijpen de dop vast en schroeven deze vast totdat de gedefinieerde koppel is bereikt. Door middel van kleine stootdempers wordt niet alleen de pneumatische slede afgeremd, maar wordt ook de eindpositie van het grijpmechanisme bepaald door de stand van de demper. Zo kan de machine dus worden aangepast om schroefdoppen van verschillende afmetingen af te sluiten. In de regel beweegt de slede niet naar de eindpositie, maar wordt deze eerder al gestopt door twee kleine stootdempers aan de onderkant. Een kleine stootdemper bovenaan zorgt ervoor dat de slede zich niet telkens naar zijn eindpositie hoeft te verplaatsen, maar al gestopt is wanneer de grijpwielen voldoende geopend zijn om de schroefdop zo snel mogelijk verder te transporteren.

Nieuwe dempingsoplossing

Naast andere innovaties waren er ook

ROBERT TIMMERBERG, PLUS2 GMBH

De universele machine voor het automatisch sluiten van schroefdoppen van diverse formaten flacons.

nieuwe ontwerpen nodig voor het afremmen van de slede in de eindposities. Terwijl in het vorige model in de bovenste en onderste eindposities kleine stootdempers van het type MC150EUMH van ACE werden gebruikt, overdachten David Fuchs en zijn team de demping van het systeem uit 2020: "Terwijl we in de bovenste eindpositie blijven werken met het zelfinstellende type MC150EUMH, gebruiken we onderaan nu twee hydraulische dempers van het type MC150EUM. Het verschil is dat de bovenste demper bedoeld is voor grotere effectieve massa's van 8,6 kg tot 86 kg, terwijl de dempers onderin geschikt zijn voor de opname van massakrachten van 0,9 kg tot 10 kg. Ook blijft er aan de andere kant nu ruimte voor een eindpositiesensor. De symmetrisch geplaatste dempers hebben als extra voordeel dat de slede bij onjuiste bediening, stroomuitval of andere storingen niet ongecontroleerd ergens opbotst en vastloopt", aldus de eigenaar van Metallatelier.

Cyclus na cyclus

De aandrijving van de slede is een ander kernelement, legt David Fuchs uit. Hij wijst erop hoe nauwkeurig de pneumatische eenheid werkt en zo de bovenste kleine stootdemper precies loodrecht raakt. Zo wordt de zuigerstang optimaal belast en kan dit machineonderdeel zijn maximale levensduur van 25 miljoen slagen volledig benutten. De exacte gradatie van het hardheidsbereik en een

energieopname van 20 Nm/slag zijn andere belangrijke waarden die in continu bedrijf tot 34.000 Nm/u absorberen. Hierdoor kan de nieuwe machine, samen met de geïntegreerde vaste aanslag van de dempers, cyclus na cyclus onder volle belasting werken.

Verschillende formaten flacons

Een ander aandachtspunt bij de optimalisatie was het verkorten van de omschakeltijden wanneer de machine wordt ingesteld voor verschillende formaten flacons. Omdat de belangrijkste beperkende factor bij de handling van de machine het gewicht is, zocht het team van Metallatelier naar een energiebesparende en stroomonafhankelijke oplossing voor het instellen van de hoogte en het regelen van de snelheid.

Hierbij dacht het bedrijf aan industriële gasveren van ACE. Een bijzondere uitdaging voor de integratie van deze componenten is het compacte ontwerp van de machine. Vanwege de beperkte ruimte koos het engineersteam, na een testberekening op de homepage van ACE en overleg met de dempingsspecialisten uit Langenfeld, voor industriële gasdrukveren van het type GZ-28-250DD-330N. In tegenstelling tot de bekendere industriële gasveren hebben deze varianten minder ruimte nodig, omdat de zuigerstang naar binnen wordt getrokken.

Exacte omschakeling

Na de berekening van dit type wer-

den de instellingen gesimuleerd met een gewicht dat exact overeenkwam met dat van de schroefeenheid. De ingenieurs tapten vervolgens via een daarvoor bestemd ventiel zoveel stikstof af totdat maximaal comfort en de beste fixatie waren bereikt. Na succesvolle tests werd de aangepaste gasveer geïntegreerd in de constructie. Dankzij het meegeleverde montagetoebehoren was dit in zeer korte tijd mogelijk. Inmiddels doen de gastrekveren betrouwbaar hun werk en zorgen ervoor dat de eenheid in korte tijd omhoog of omlaag gebracht kan worden. Zo kan de exacte omschakeling van kleine naar grote flessen en weer terug eenvoudig worden gemaakt, zodat de productiecapaciteit optimaal kan worden benut.

Aanslagdempers beschermkap Om onnodige stilstand door schade of letsel te voorkomen, zijn naast kleine stootdempers en gastrekveren ook structuurdempers van ACE gemonteerd. De kleine dempers dienen als aanslagdempers aan de bovenkant van de beschermkap van de schroefeenheid. De machineonderdelen, vanwege hun vorm TUBUS genoemd, zijn voordelige alternatieven voor hydraulische dempers wanneer bewegende massa's niet met uiterste precisie hoeven te worden afgeremd.

WWW.ACE-ACE.NL

In de bovenste eindpositie is gewerkt met de zelfinstellende demper MC150EUMH, onderaan zijn twee hydraulische MC150EUM-dempers gemonteerd.

FORMULA STUDENT TEAM DELFT

‘Dit jaar de focus op het testen’

DUT24 WIL WINST HALEN UIT PRAKTIJKTESTS

Het Formula Student Team Delft (FSTD) neemt met de DUT24 komende zomer voor de drieëntwintigste keer deel aan internationale racecompetities. Ze willen het bestaande ontwerp optimaliseren en de productiefase inkorten om meer t d over te houden voor fysieke tests en daaruit voortkomende verbeteringen. Teammanager Nick Verhoeks en chief engineer Twan W n vertellen welke uitdagingen het team dit jaar moeten overwinnen en hoe ze tot een aantal ontwerpoptimalisaties z n gekomen.

Net als vorig jaar wil het FSTD-team dit jaar de ‘time-to-market’ verkorten van hun DUT24. Met als doel meer tijd over te houden voor fysieke testen die nog tot optimalisatiemogelijkheden leiden, net als bij de Formule 1-races op basis van de trainingssessies en kwalificaties. “Als nieuw team is de verleiding groot om het wiel opnieuw uit te vinden, terwijl er de afgelopen jaren al bijzonder goede concepten zijn bedacht”, vertelt Verhoeks. “Het is al een paar keer voorgekomen dat er te weinig tijd overbleef om het potentieel van de gebouwde racewagen optimaal tot zijn recht te laten komen tijdens de competities “Daarom hebben wij besloten dit jaar de focus op het testen te leggen. Zowel voor de auto als onze coureur is het waardevol om vooraf al veel gereden te hebben om meer punten te kunnen scoren. Uit onze virtuele simulaties kan blijken dat we theoretisch gezien een bijna perfect ontwerp hebben, maar dat moet in de praktijk natuurlijk nog wel tot uitdrukking komen. Daarmee willen wij ons dit jaar gaan onderscheiden.”

Optimalisatie aerodynamisch pakket en accu “Een ander onderdeel waar wij verbetermogelijkheden zien is bij de aerodynamica”, vult Wijn aan. “Daar ligt de focus zowel op het bereiken van een betere verhouding tussen downforce en weerstand, als een stabieler pakket. We zagen bij een aantal simulaties van voorgaande jaren dat het gebruikte aerodynamisch pakket heel goed presteert in bepaalde bochten of rechtuit, terwijl het bij een beetje zijwind

of iets te veel rotatie toch begon los te laten. Het is natuurlijk heel belangrijk dat onze auto goed presteert onder alle mogelijke omstandigheden op de racecircuits. Door meer te testen ontdekken we de verschillen tussen theoretisch goede prestaties en de daadwerkelijke races. Datzelfde geldt voor onze andere departments. Naarmate ze beter de relaties tussen de theorie en praktijk begrijpen, kunnen we sneller problemen oplossen die zich in de praktijk openbaren. Verder gaan we lichtere accucellen gebruiken, wat een aanzienlijke gewichtsbesparing gaat opleveren. Door ook op andere onderdelen gewicht te besparen verwachten wij in zijn totaliteit op zo’n 175 kilogram uit te komen.”

Ontwerp-, engineering- en planningsplatform Het FSTD-team werkt bijna een jaar lang met 90 ingenieurs in spe aan het ontwerpen, engineeren, produceren, testen en optimaliseren van de DUT24. “Onze auto bestaat uit ontzettend veel onderdelen die allemaal met elkaar te maken hebben”, vervolgt Wijn. “Deze ontwerpen, engineeren en managen wij net als voorgaande jaren met CATIA van Dassault Systèmes, via het 3DExperience-platform. "Met zo’n cloudomgeving weet je 100 procent zeker dat alle onderdelen up-to-date zijn, assemblies goed staan, onderdelen interfacen zonder elkaar te raken en heb je goed inzicht in het revisiebeheer. Het is voor iedereen de single source of truth. Dit jaar maken we ook de planning met ENOVIA van Dassault Systèmes. Daar-

Het Formula Student Team Delft (FSTD) neemt met de DUT24 komende zomer voor de drieëntwintigste keer deel aan internationale racecompetities.

in kunnen wij namelijk eenvoudig alle uit te voeren werkzaamheden voor elke afdeling plannen en inzicht houden in de totale planning, via zelf te definiëren afhankelijkheidsrelaties tussen de onderdelen en afdelingen. Ten slotte gebruiken wij nog de SIMULIA-software van Dassault Systèmes voor het simuleren van de vele ontwerpoptimalisaties die in CATIA worden doorgevoerd. Het zonder informatieverlies kunnen delen van

MOTIVATIE BELANGRIJKER DAN KENNIS

Het DUT24-kernteam is in maart 2023 gestart met het analyseren van de DUT23-ontwikkelingen en het samenstellen van een team van zo’n 90 studenten. Nick Verhoeks maakt voor het eerst deel uit van het huidige FSTD-team en is door het vorige managementteam verkozen tot teammanager. Twan W n werkte eerder al mee aan de DUT22 en DUT23 en is nu chief engineer. “Een recruitmentcommissie neemt zowel het kernteam als alle fulltimers aan en vervolgens selecteren w als managementleden de parttime meewerkende teamleden”, vertelt Verhoeks, “Daarb is hun motivatie belangr ker dan de kennis, want uiteindel k is het allemaal vr willigerswerk en wil je dat mensen b tegenslagen elkaar inspireren en stimuleren om door te gaan. Theoretische kennis is belangr k maar met een gemotiveerde student kun je meer bereiken dan met een slim iemand die niet komt opdagen. Kennis kun je leren en in Delft studeren veel slimme mensen.”

ontwerpen tussen CATIA en SIMULIA bespaart ons veel tijd.”

Testen voor de winst

Als de DUT24 volledig is geproduceerd en geassembleerd, gaat het Delftse team hun raceauto op twee locaties uitgebreid testen voor de laatste optimalisatieslagen. Dat zijn het Shell-terrein in Moerdijk en Twente Airport. Tegelijkertijd worden de systemen en de software voor het autonoom rijden ook nog getest met een schaalmodel. “Wij gaan met dezelfde auto zowel driver als driverless rijden”, vervolgt Verhoeks. “Het autonome systeem weegt maar vier kilo en gebruikt een LiDAR-scanner om de pionnen op het circuit te kunnen zien. Verder bevat het een motor- en spindelcombinatie voor de besturing en een remote noodsysteem, voor als er iets fout gaat met de software of de auto zelf. Met de autonome besturing gaan wij straks in ieder geval de acceleration en'skid-pad onderdelen van een competitie rijden, omdat deze theoretisch sneller autonoom te rijden moeten zijn dan met een coureur, door zo’n 75 kilo aan gewichtsverschil. Uiteindelijk is het ons doel dat de DUT24 in beide situaties betrouwbaar en optimaal presteert, om de FSG24 in het Duitse Hockenheim weer eens een keer te winnen.”

WWW.FSTEAMDELFT.NL

WWW.3DS.NL

Voor ontwerp, engineering, simulatie en planning van alle onderdelen van de DUT24 maken de studenten ook dit jaar gebruik van Dassault Systèmes’ 3DExperience-platform.

Veilig met een virtuele PLC?

In ‘Net als een echte PLC; Zijn virtuele besturingen het antwoord op leverproblemen?’ (pag. 48-51, Constructeur, nr. 3, april 2023) is de abstractie van ‘fysieke’ besturingen naar virtuele besturingen beschreven. Eén aspect is tot nu toe buiten beschouwing gebleven: de besturing van potentieel gevaarlijke machines en installaties. Kunnen virtuele PLC’s hier ook voor worden gebruikt?

ROLAND WAGNER, HOOFD PRODUCT MARKETING CODESYS GROUP

Door consequent gebruik te maken van besturingstechnologie kunnen machineen installatiebouwers en exploitanten van dergelijke systemen aanzienlijke besparingen realiseren: Van aanschaf tot inbedrijfstelling, uitbreiding, onderhoud en buitenbedrijfstelling. Met virtuele besturingssystemen op basis van container- of hypervisor-technologieën bepaalt alleen de software de functie – de hardware zorgt voor de geabstraheerde substructuur. Dit maakt het eenvoudig om moderne besturingsarchitecturen te realiseren met security-by-design en dynamische microservices, omdat de afhankelijkheid van specifieke apparaten wordt doorbroken. Maar hoe zit het met functioneel veilige toepassingen?

Regelgeving

Om mensen te beschermen, schrijven EU-voorschriften en nationale wetten voor dat machines met enig gevarenpotentieel gedurende de hele levenscyclus moeten worden beveiligd. Dit kan door ontwerpmaatregelen of veilige besturingstechnologie. Dit laatste in overeenstemming met de stand van de techniek zoals gedefinieerd in IEC 61508 (Functionele veiligheid van elektrische/elektronische/programmeerbare

elektronische systemen verbandhoudend met veiligheid) met basistermen, ontwerpprincipes en algemene aspecten voor het gebruik van elektronische regelsystemen in machines en installaties. De norm beschrijft ook de vereiste veiligheidsniveaus SIL (Safety Integrity Level) 1 tot 4, gebaseerd op de gevaarsituatie en onder andere de ernst en blootstellingsfrequentie. De wettelijke situatie verplicht fabrikanten van elke machine of elk systeem met een gevarenpotentieel om goedkeuring te verkrijgen van een geaccrediteerd instituut – inclusief alle componenten die worden gebruikt om het vereiste niveau te bereiken evenals de geïmplementeerde besturingstoepassing.

Beschermen tegen systeemfouten

De meerkanaals mogelijkheid van controllers die worden gebruikt om te beschermen tegen systeemfouten, is al verplicht vanaf SIL2. En in elk geval voor SIL3, dat vereist is in veel industriële toepassingen, moet minstens één instance, meestal hardware, de correcte verwerking van de veiligheidsfunctie bewaken. Voor deze toepassing hebben CPU-fabrikanten speciale processors ontwikkeld met verschillende architec-

turen, zoals een lock-step CPU of een ‘safety island’ als bewakingslaag. Ze realiseren de tweekanaals mogelijkheid rechtstreeks ‘in het silicium’ en verminderen zo de hardware-opgave. Tegelijkertijd wordt de afhankelijkheid van bepaalde componenten helaas enorm vergroot. In situaties met verstoorde toeleverketens en componententekorten kan een dergelijke afhankelijkheid tot ernstige problemen leiden; de genoemde processors zijn niet eenvoudig zijn te vervangen voor de vereiste certificering.

‘Diversified encoding’ Als er virtuele controllers worden gebruikt, vervalt de mogelijkheid om te vertrouwen op extra hardware om dual-channel mogelijkheden te realiseren vanwege de hardware-abstractie. Met ‘diversified encondig’ – gediversifieerde codering – kunnen dual-channel mogelijkheden softwarematig worden gerealiseerd. De technologie is gebaseerd op ‘gecodeerde verwerking’ – al meer dan 30 jaar bekend.

Door redundant naar de besturingsinformatie te kijken, kan deze methode fouten in de gegevens- en besturingsstroom van programma’s opsporen.

Het verdeelt de verwerking van de toepassingssoftware in twee logische softwarekanalen, zonder speciale eisen aan de onderliggende hardware. Het eerste kanaal voert de gerealiseerde veiligheidstoepassing in het origineel uit. Het tweede kanaal gebruikt dezelfde toepassing, maar voert deze uit met de algoritmen van gecodeerde verwerking en kan dus zelf al fouten detecteren. Beide kanalen draaien achter elkaar in één proces op één CPU-kern. Ze worden permanent vergeleken, zoals ook gebeurt bij hardware-oplossingen voor functionele veiligheid. Hierdoor worden opgetreden fouten veel vaker gedetecteerd.

Gediversifieerde codering verdeelt veilige ingangen op dezelfde manier over beide kanalen en voegt omgekeerd de uitgangen van beide kanalen samen tot veilige uitgangen. Hieronder vallen datastromen die worden gegenereerd door veilige netwerk- of veldbusprotocollen. Een ander veiligheidscriterium is een aanvullende fijnmazige bewaking van de besturingsstroom in het gecodeerde kanaal tijdens runtime van de veiligheidstoepassing. Het veiligheidsconcept dat op deze manier is ontworpen door SIListra Systems GmbH is goedge-

keurd door TÜV SÜD en de eerste productcertificeringen tot SIL3 zijn afgegeven.

Zachte veiligheidsoplossingen

De vraag rijst waarom het 30 jaar oude proces nu pas wordt gebruikt? Hoewel de eerste producten met coded processing aan het begin van de eeuwwisseling op de markt kwamen, leidde dat niet tot algemeen acceptatie. De rekenintensieve algoritmen uit die tijd leidden tot een runtime-verlenging die tot 1000 meer tijd vroeg. Met de toenmalige CPU’s was code die op deze manier was gegenereerd simpelweg onbruikbaar voor echte toepassingen. Inmiddels zijn niet alleen de processors aanzienlijk krachtiger, maar zijn ook de softwarealgoritmen achter gecodeerde verwerking fundamenteel geoptimaliseerd. De applicatiecode die wordt gegenereerd door gecodeerde verwerking samen met de noodzakelijke diagnosefuncties is nu slechts een factor 5 tot 15 langzamer dan de puur functionele code.

Tegelijkertijd zijn de synchronisatiepunten en CPU- en geheugentests die nodig zijn voor discrete veiligheidscontrollers niet meer nodig, waardoor de

CPU aanzienlijk minder wordt belast. Gezien de prestaties van moderne processors staat niets het gebruik van zachte veiligheidsoplossingen in industriële toepassingen meer in de weg.

Gecodeerde verwerking én virtuele bediening

In plaats van het dual channel te creëren via redundante hardware, zoals voorheen het geval was, dienen zich nu de mogelijkheden van virtualisatie aan: beide kanalen draaien niet langer parallel op afzonderlijke fysieke systemen, maar sequentieel in een gevirtualiseerde machine, bijvoorbeeld in een container of hypervisor. Een van de twee kanalen wordt getransformeerd en uitgevoerd via gecodeerde verwerking. Gediversifieerde codering wordt gebruikt om de resultaten voor en na de uitvoering te vergelijken.

Dit biedt de gebruiker een gelijkwaardige oplossing zoals bekend van fysieke beveiligingscontroles. Maar nu met het enorme voordeel dat hij niet langer gebonden is aan specifieke hardware. Hij kan zelfs zo vaak of zo fijnmazig als hij wil functioneel veilige controles instellen en ze laten uitvoeren op de platforms die voor hem beschikbaar zijn

Verwerking van de veiligheidstoepassing in twee afzonderlijke softwarekanalen met gecodeerde verwerking (coded processing).

– of dat nu industriële hardware in de schakelkast is of IT-hardware ergens in de serverruimte. Zoals besproken in het eerder genoemde artikel, kunnen I/O’s in real-time worden aangesproken via gevirtualiseerde LAN-poorten. Dit geldt op dezelfde manier voor Industrial Ethernet-protocollen met goedkeuring voor veiligheidskritische toepassingen, zoals FSoE (Fail Safe over EtherCAT) of PROFIsafe (F-Host / F-Client).

Geen verschil

Gebruikers van CODESYS implementeren of zetten hun controller op via de beschikbare hardware en beslissen of er functioneel veilige toepassingen moeten draaien. Als dit het geval is, maakt de tool een tweede parallelle container aan

bij het uitrollen van de virtuele besturing. De applicatie in de veiligheidscontainer wordt ook verwerkt door gecodeerde verwerking. De gecodeerde en de oorspronkelijke toepassing controleren elkaar tijdens de werking en nemen onmiddellijk de veilige toestand aan als er fouten worden gedetecteerd. Je maakt gebruik van het CODESYS Development System om de functionele en veilige toepassing te programmeren. De veilige toepassing wordt geconfigureerd met de gecertificeerde add-on module, die het puur functionele deel uitbreidt. Je maakt de code in de veilige IEC 61131-3 editor en laadt deze op de virtuele veiligheidscontroller met goedgekeurde procedures. Je merkt pas dat dit gevirtualiseerde apparaten zijn wanneer je de veiligheids-I/O-modules

in de toepassing aansluit. In principe is de projectplanning van een veiligheidstoepassing complexer dan het puur functionele deel – in dit opzicht verschillen fysieke en virtuele veiligheidsbesturingen niet. Er zijn echter aanzienlijke verschillen in installatie, onderhoud, updates en andere aspecten.

Logische stap

Of het nu gaat om virtueel beheer voor functionele of beveiligingstoepassingen – de opzet is identiek voor beide varianten. De enige verschillen zitten in de licentiekosten. De fabrikant van een machine of installatie met een gevirtualiseerde veiligheids-PLC bereidt de veiligheidsacceptatie op precies dezelfde manier voor als hij of zij zou hebben gedaan met specifieke apparaten. Met de gepatenteerde procedure van SIListra Systems in de virtuele veiligheidsbesturing CODESYS Virtual Safe Control SL wordt een goedkeuring van het volledige systeem volgens de Machinerichtlijn uitgevoerd zoals altijd, hoewel hiervoor nu geen gecertificeerde veiligheidshardware meer nodig is. De abstractie van de veiligheidsbesturing is dus de logische volgende stap.

Meer vrijheid

Fabrikanten van apparatuur profiteren ook van de nieuwe abstractieoptie: door de technologie te integreren, kunnen ze nu veiligheidsbesturingen implementeren zonder een tweekanaals hardwarestructuur. Om een veiligheids-PLC te implementeren, moeten apparaatfabrikanten een geschikte computerarchitectuur met industriële eigenschappen leveren, evenals de hardware-abstractie via container en optioneel een onderliggende hypervisor. De besparingen als het gaat om moeite en kosten die zo mogelijk zijn, komen iedereen ten goede. Natuurlijk zullen dergelijke gevirtualiseerde besturingen niet alle eerdere besturingsarchitecturen vervangen. Maar CODESYS Virtual Control SL biedt machine- en installatiebouwers en vooral de operators van dergelijke systemen extra vrijheid – nu zelfs voor veiligheidskritische toepassingen.

Screenshot van het Codesys Development System met SIL3-toepassing (rechts) op een virtuele veiligheidscontroller (links in de boom)

Screenshot van een visualisatie-interface met meetresultaten van vier virtuele veiligheidscontrollers en verschillende I/O-systemen

Nieuws PRODUCT

LINEAIRE SERVOMOTOR MET MONTAGEFLENS

De LinMot lineaire motoren P01-23, P01-37 en P01-48 z n al langere t d beschikbaar in ‘high-performance’ varianten. In die uitvoering z n de motorwikkelingen aangepast en worden onder andere neodymium magneten toegepast. Volgens vertegenwoordiger Groneman verbeteren hierdoor piek- en continue-krachten en de snelheid. Die voordelen z n ook beschikbaar in de nieuwe 48-M01-variant met een ontwerp gebaseerd op de korte P01-23S en P01-37S. Bouwgrootte 48-M01 is ook toepasbaar als de inbouwruimte beperkt is, en de korte LinMot-motoren niet of alleen met geforceerde koeling z n te gebruiken konden toegepast. Dit is mogel k omdat de koelcapaciteit is verhoogd door een lichtgewicht koel ens die extra ruimte inneemt te hinderen. De motoren hebben een slanke doorsnede en een lage bewegende massa en z n geschikt voor zowel sliderals statortoepassingen. De De 48-serie heeft uitgebreide montagemogel kheden, dankz de geïntegreerde montage ens met M8 draadgaten aan de rechter-, en linker- en onderz de.

WWW.GRONEMAN.NL

ROTERENDE ACTUATOR

RD roterende actuatoren van Lika Electronic om omschakelen en afstellen van verstel-assen te automatiseren, z n opgebouwd uit een servomotor, een multiturn absolute encoder, een gesloten-lus positionerings- en koppelregelaar ineen. De reeks communiceert via Pronet, EtherNet/IP, EtherCAT, Ethernet POWERLINK, CANopen, Pro bus en Modbus RTU, afhankel k van het model. De actuatoren z n beschikbaar in vier modellen. Het RD5 / RD53-instapmodel heeft een nominaal koppel

OVERSPANNINGSBEVEILIGING

De M-LB-4000 bestaat uit een tweevoudige overspanningsbeveiliging en een tweevoudige foutstatusbewaking. De beschermingsmodule bezit alle beschermingscomponenten en kan zonder gereedschap worden vervangen terw l de basismodule in werking bl ft. Als je de beveiligingsmodule uittrekt, bl ft het relevante signaalcircuit onderling verbonden via de basismodule op de DINrail. Een beveiligingsmodule kan dus vervangen worden zonder de werking van de installatie te verstoren. Als de beveiligingsmodule 180 graden wordt gedraaid en aangesloten, wordt het signaalcircuit verbroken via de geïntegreerde scheidingsfunctie. De twee componenten van de foutstatusmodule bewaken de status van meerdere overspanningsbeveiligingen. Het toestel bestaat uit de optische zender/ontvanger en de optische afbuigeenheid. Als er een fout optreedt in één van de te bewaken barrières, wordt het optische signaal onderbroken en de fout geïdenti ceerd. De foutstatusmodule heeft een LED-statusindicator.

WWW.PEPPERL-FUCHS.COM

van 5 Nm en kan worden uitgevoerd met een houdrem. De ingebouwde encoder met 18-bit resolutie zit op de uitgaande as. De RD1A / RD12A is leverbaar met nominale koppels van 1,2 tot 5 Nm en is uitgerust met een 20-bit encoder. Ook dit model kan worden uitgerust met een houdrem. De RD4-actuator is de ‘heavy-duty’-uitvoering voor nominale koppels van 10 en 15 Nm en is uitgerust met een 20-bit encoder en tandwieloverbrenging. De RD6 beschikt over servomotor met een vermogen

van 150 / 250 W (nominaal koppel 0,5/ 0,8 Nm) en multiturn-encoder met een resolutie van 28 bit. In tegenstelling tot andere modellen, heeft de actuator een volle as (diameter 14 mm).

WWW.TEVEL.NL

LINEAIRE MINIATUURGELEIDERS

KUNSTSTOF LOOPWAGENS

De nieuwe lineaire miniatuurgeleiders van de drylin W serie maken deel uit van een modulair systeem, inclusief kant-en-klare systemen of afzonderl ke componenten. Nieuw z n de drylin WW-06-20-T415-AL miniatuur lineaire loopwagens met een corrosievr e behuizing van geanodiseerd aluminium. Ze passen op een dubbele as-rail, ook gemaakt van geanodiseerd aluminium."Samen vragen wagens en rails een installatiehoogte van 20 mm en een breedte van 32 mm. Vergeleken met de meest compacte oplossing van Igus scheelt dat 28 procent in breedte, 12 procent in hoogte en 70 procent in gewicht. Alle onderdelen in installatiegrootte 06 z n verkr gbaar in zilver en in zwart. Een ander nieuw product is de SLW-06-20 elektrische lineaire actuator. Het bevat een draadspindel in het midden van de nieuwe drylin W miniatuur geleiding WS-06-20. De actuator is onder andere geschikt voor automatische insteltaken in kleine installatieruimtes, zoals in medische en laboratoriumtechnologie of huishoudel ke apparaten. De mini lineaire actuator kan handmatig of elektrisch worden versteld en is verkr gbaar in zilver en zwart, net als de drylin W miniatuur geleiding.

WWW.IGUS.NL

De nieuwe loopwagens uit de Igus Drylin Econ-serie uit geregranuleerd kunststof van afval afkomstig van spuitgietproductie kosten minder dan 20 procent van tegenhangers van gefreesd aluminium. Een lineaire loopwagen uit deze serie die wordt gespuitgiet van 0630-formaat gaat van EUR 112 naar EUR 21. Onderhoud is volgens de makers ook niet nodig: in het kunststof van de bussen waarover de loopwagen op de rails beweegt, z n microscopisch kleine vaste smeerstoffen geïntegreerd. Ook beweging in bochten is mogel k. Igus produceert zowel rechte als gebogen versies van de geanodiseerde aluminium lineaire rails. Met convexe en concave gebogen geleidingen z n beweging in kwart-, halve- en volledige cirkels mogel k. De kunststof lagers voor de loopwagen voor gebogen rail passen zich aan de railgeometrie aan met bewegende sferische kogels.

WWW.ELCEE.NL

CAMERACODELEZER

CRASHDEMPERS REDUCEREN DOWNTIME

Betrouwbare

•Betrouwbare bescherming tegen onnodige schade aan machines door geringe reactiekrachten

• Hoge energieopname: tot wel 98% Eenvoudige montage en vervanging bespaart kostbare tijd

SALES CONTACT:

•Uitstekende prijskwaliteitverhouding

De nieuwe SICK cameracodelezer Lector85x is volledig ontworpen voor maximale leesprestaties en hoge doorvoersnelheden in de logistieke omgeving, zo laat de fabrikant weten. De Lector85x beschikt over een 12,4-megapixel beeldsensor en combineert een aanzienl k verbeterde scherptediepte en FOV-grootte ( eld of view) met een verhoogde resolutie en rekenkracht. Daardoor kunnen codes zelfs b hoge snelheden tot 3,5 m/s worden gelezen en aan objecten worden toegewezen. B de cameracodelezer hoort ook een Auto-ID-softwareplatform met verbeterde decodeeralgorithmen en een ‘web-based’ bedieningsconcept. De AI-decodeeralgorithmen zorgen ervoor dat de codes op het object sneller worden herkend, en dat codes met een laag contrast of onvolledige codes veilig kunnen worden ontc ferd. De nieuwe web-based software faciliteert een eenvoudige ingebruikname, installatie van software op de pc is niet nodig.De essentiële interfaces in de Lector85x, de systeemcontroller, de bedrading en de gegevens- en voedingstoegang z n redundant om een maximale productiviteit te garanderen.

WWW.SICK.NL

LIFTOMVORMER

De ADL500-frequentieregelaarserie, gecerti ceerd volgens EN81-20 en EN81-50, beschikt over onder andere Safe Torque Off SIL3, Safe Brake Test (SBT) en Safe Brake Control (SBC - SIL3) met de EBC500-accessoire. De operator kan hiermee de motor en controleren en onbedoelde bewegingen voorkomen. De serie bestaat uit drie verschillende modellen.De ADL550 , met een uitgebreid veiligheidspakket is voor hoogbouw. De ADL530 is geschikt voor zowel asynchrone als synchrone motoren, met een geïntegreerde universele multi-encoderinterface (EnDat, SinCos, BiSS en Digital Incremental) die al in de frequentieregelaar zit. De ADL510 –met een vermogensbereik tussen 4 en 22 kW - is ontworpen voor asynchrone motoren voor laagbouw of moderniseringsprojecten. De regelaars maken gebruik van Enhanced Elevator Position Control (EPC) zonder magneetschakelaars (Zero Contactors-concept). Energiebesparingsmogel kheden z n onder andere regeneratie door het nieuwe AFE200 formaat voor kleinere liften, een stand-by functie voor het elimineren van energieverbruik in rusttoestand en het voorkomen van pieken in het verbruik door dankz oplaadbare externe supercondensatoren.

WWW.WEG.NET

NEMA 11 BORSTELLOZE STAPPENMOTOR

LINEAIRE ACTUATOREN

De nieuwe series AMT- en AMC-actuatoren van Setec vervangen de vorige generatie ECO en ECU actuators. Beide series z n beschikbaar met zowel trapezium- als kogelomloopspindel, met een slaglengte naar klantwens. De industriële actuators kunnen worden geleverd met verschillende typen motoren, potentiometer, reedsensoren en eindschakelaars. De AMT is uitgerust met een wormwieltrap waardoor de motor alt d haaks ten opzichte van de as van de actuator is geplaatst. De AMC serie is een rechte actuator welke direct aangedreven wordt of is voorzien van een precisie planetaire tandwielkast tussen de motor en spindel. De nieuwe actuatorseries z n, zo laat partner Aandr f Technisch Buro weten, in vele opzichten verbeterd. Ze z n uitgevoerd met nauwkeurigere tolerantie en verbeterde geleiding tussen pro el en loopmoer. Dit leidt tot hogere nominale krachten en een langere theoretische levensduur. De nieuwe AMT-serie haakse actuatoren (afgebeeld), leverbaar in drie groottes en een maximale lineaire snelheid van 68 mm/s, heeft b voorbeeld een verhoogde maximale nominale kracht tot 21 kN en de AMC serie tot 75 kN.

WWW.AANDRIJFTECHNISCHBURO.NL

ADAPTERBOARD

De PD1-C-stappenmotor met geïntegreerde controller en encoder heeft een ensmaat van 28 mm (NEMA 11). De ‘smart servo’ zoals Nanotec de stappenmotro betitelt heeft een maximaal houdkoppel van 18 Ncm en een piekstroom van 3 A. Er z n drie motorversies beschikbaar: één met beschermingsklasse IP20, een versie met IP65-bescherming en een motor met open behuizing die kan worden aangepast voor toepassingen met aangepaste connectoren. Een CANopen en een Modbus RTU interface z n beschikbaar voor de parametrisering. Via Nanotecs gratis Plug & Drive Studio-software heeft de programmering plaats. De enkeltoerige absolute encoder van de PD1-C beschikt over een closed-loop-regeling. Dankz het compacte ontwerp is de stappenmotor geschikt voor toepassingen met beperkte ruimte.

Het Raspberry Pi Adapter Board van HMS Networks is bedoeld voor het testen en evalueren van de Anybus CompactCom, een kant-en-klare communicatie interface die apparaten verbindt met elk industrieel netwerk. De vorige adapterboards waren ontworpen voor het testen van Anybus CompactCom-modules met STM32 of NXP (voorheen Freescale) microcontrollerplatforms, is dit nieuwe adapterboard speciaal gemaakt voor gebruik met de Raspberry Pi. Het nieuwe adapterboard is volledige compatibel met de gratis te downloaden Anybus Host Application Example Code (HAEC). De code bevat een voor de Raspberry Pi ontworpen referentiepoort, waarmee je samen met het adapterboard en een Anybus CompactCom-module snel kan starten met je embedded ontwikkelingsproject.

WWW.ANYBUS.COM

U ontvangt 2x per week de gratis e-nieuwsbrief

• Productinnovaties

• Nieuws

• Leveranciers

• Vacatures

En u blijft op de hoogte van:

Think anything.

Make everything.

Ontwerp architectuur die één is met de natuur

Het renderen van duurzame architectuur vereist enorme rekenkracht. Dit is een taak voor ons krachtigste workstation ooit. De nieuwe Lenovo ThinkStation PX, aangedreven door dubbele 4e Gen Intel® Xeon® Scalable-processors, biedt jouw teams geavanceerde prestaties om met gemak extreme workflows te verwerken. Zo zijn ze klaar om meteen aan de slag te gaan met hun volgende briljante idee.

Als je het kan bedenken, kan je het ook maken met de Lenovo ThinkStation PX.