Constructeur 1 - 2023

HÉT

VAKTIJDSCHRIFT VOOR WERKTUIGBOUWKUNDIGE CONSTRUCTEURS EN ONTWERPERS

V f CAD-trends voor 2023

Simulatiegestuurd ontwerpen is een bl vertje volgens PTC

In vorm RENS HENSELMANS

Additive manufacturing en duurzaamheid

Geen uitgemaakte zaak maar wie een beetje nadenkt

Contactloos meten aan vr evormoptiek

Met nanometernauwkeurigheid en nanometerreproduceerbaarheid

Terreinwinst 3D-printen van eindonderdelen

Exposanten AM for Production zien een verschuiving

COLOFON

Constructeur, maart 2023 63-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, Liam van Koert, 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 2023

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

VORMGEVING bureau OMA, Doetinchem

DRUK Drukkerij Roelofs, Enschede

ISSN 0010-6658

VOORWOORD

Chips

Zou Peter Wennink van ASML nu ook bezig zijn met verhuisplannen? Niet voor hemzelf maar voor de officiële hoofdzetel van het bedrijf? Omdat de Nederlandse regering het bedrijf dwars zit nu ze niet alleen hun paradepaadje met extreem ultraviolet licht niet meer aan China mogen verkopen maar dat oude spul om chips mee te maken met ik weet wat voor licht ook niet meer?

En waar zouden ze dan eigenlijk naartoe moeten? Want volstaan met een papieren exercitie is dan vast niet genoeg. Je zal de boel dan ook ergens anders moeten gaan assembleren en je Nederlandse toeleveranciers dan waarschijnlijk ook moeten vragen om met je mee te gaan. Want als je alleen vertrekt kan op je vingers natellen dat de regering die gaat verbieden zaken met je te doen. Nu moet ik zeggen: Ik heb ze er nog nooit over gehoord. Niet dat ik ook maar de illusie heb dat ze met die boodschap Constructeur zouden benaderen. Dat er partijen vertrekken uit Nederland is bekend. En als ik het dan wel te horen krijg, via radio of televisie of krant, dan is de reden uiteindelijk altijd geld voor de de aandeelhouder. Shell had er bijvoorbeeld om die reden geen moeite mee om het predicaat Koninklijke te laten vallen en zich terug te trekken op een eiland buiten de EU. En Unilever was ze al voorgegaan.

Eerder dit jaar dreigde Peter Berdowski dat baggeraar Boskalis de volgende vertrekkende partij zou kunnen zijn. De reden: de nog niet aangenomen Wet verantwoord en duurzaam Internationaal ondernemen. Die zou je als bedrijf verantwoordelijk maken voor niet alleen je eigen fouten, maar ook die van de toeleveranciers van de toeleveranciers van de toeleveranciers van je – het is duidelijk.

Dat is natuurlijk niet leuk. Want je kan natuurlijk helemaal niet overzien als ceo wat daar ergens onderin die keten wordt mispeutert. Daar kom je niet want je hebt belangrijker zaken aan je hoofd. Ik las dat iemand de suggestie had gewekt dat je als eindbaas B. dan ook de bak in zou kunnen draaien. Ergens anders lees ik dat dit niet zo is. Het is meer dat als je van iets weet, je er dan melding van moet maken en moet laten weten wat je van plan bent er aan te gaan doen. Wat je volgens allerhande wetgeving toch deels al schijnt te moeten. Nu brokkelt dat eiland met Shell en Unilever langzaam af. Wellicht moreel maar in elk geval ook letterlijk. Misschien ook een mooie plek voor Boskalis. Kunnen ze er meteen wat aan doen. Bunkeren bij Shell, de bemanning kan bij Capitain Iglo terecht voor vissticks. Maar hoe hij aan zijn chips komt en hoe oud die zijn?

ROBIN ZANDER hoofdredacteur constructeur R.ZANDER@MYBUSINESSMEDIA.NL

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN

Mechanica en optica voor metrologie

Rens Henselmans promoveerde in 2014 aan de TU Eindhoven op zijn proefontwerp van NANOMEFOS. Deze indrukwekkende machine kan contactloos vrijevormoptiek meten met een reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid in de orde van nanometers.

8 maart

INTERVIEW

Freeform de cirkel rond

In 2014 won Rens Henselmans de Ir. A. Davidson Award van de Nederlande precisietechnologenvereniging DSPE. De jury was getroffen door “zijn liefde voor het vak van precisietechnoloog en systeemarchitect”. Alles voor de ontwerpschoonheid en -kwaliteit.

AM IN PRODUCTION 3D-printen van eindonderdelen

AM for Production wil op 29 maart de volledige keten rond additive manufacturing als productietechniek in beeld brengen in de Brabanthallen in 's-Hertogenbosch. Ketenproblemen lijken het duwtje in de rug voor de acceptatie van additie manufacturing als volwaardige productietechniek.

25

INDUSTRIEEL ONTWERP Product

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.

Op de cover:

Jouw proefschrift wordt een machine met klanten van over de hele wereld. Meer over Rens Henselmans’ reis op pagina 8. (Foto: Sam Rentmeester)

ADDITIVE MANUFACTURING Is

Additive manufacturing wint terrein als duurzaam alternatief voor traditionele productietechnieken. Maar welke impact kan AM hebben op de maatschappij, en hoe duurzaam is het? Materialise organiseerde een gesprek met Sherri Monroe van de Additive Manufacturer Green Trade Association, en Leen Kuijken van Materialise.

OPINIE Vijf CAD-trends

De CAD-markt staat ook in 2023 onder invloed van de productiebedrijven die moeten zien in te spelen op unieke macro-economische trends. De invloed van die trends nam alleen maar toe tijdens de COVID-pandemie. Maar de invloed op grote ondernemingen is anders dan die op kleine bedrijven.

Nieuws

LAGERANALYSE VOOR ANSYS-GEBRUIKERS

De simulatie van lagers is een behoorlijke uitdaging. Hun gedrag hangt af van belastingkarakteristieken en fijne geometrische details die niet direct beschikbaar zijn voor iedereen. Met de nieuwe SKF Bearing App voor de Ansys Mechanical Finite Element Analysis (FEA) software hoeven ingenieurs bij hun simulaties niet langer te vertrouwen op benaderingen of complexe, onbetrouwbare modellen. De app is gratis beschikbaar in de Ansys Store. In de Ansys-integratie selecteert de gebruiker eerst het gekozen lager met behulp van een e wizard. De app communiceert vervolgens met een SKF cloudserver voor een nauwkeurige voorspelbare weergave van de stijfheid van een echt lager. De app geeft voor simulatie toegang tot nauwkeurige stijfheidsgegevens van ongeveer 10.000 lagers/lagervarianten. De software-toepassing ondersteunt zowel statische als dynamische analyses die harmonischen en trillingen belangrijk aandachtspunt hebben en

ONLINE ELECTRIC MOTION SIZING

De online Electric Motion Sizing-toepassing is volgens maker Festo bedoeld om eenvoudig en snel elektromechanische systemen te dimensioneren. De gebruiker kan volstaan met de invoer van een klein aantal parameters, zoals massa, slag/ afstand en cyclustijd; de tool bepaalt onmiddellijk voor die specificaties meest economische oplossing. De toepassing is geschikt voor de dimensionering van zowel roterende als lineaire motiontoepassingen. Je kan er niet alleen motoren en mechanica samen mee dimensioneren, maar ook scenario's waar alleen sprake is van rotatie. Je krijgt op basis van de invoer maximaal vijf optimale oplossingen en motorcurves voorgeschoteld. Van de verschillende opties kan je de gedetailleerde resultaten downloaden, de meest economische optie kiezen en een volledige stuklijst (BoM) genereren.

WWW.FESTO.COM/NL/NL/S/ELECTRIC-MOTION-SIZING

wordt voortdurend bijgewerkt. Behalve de nieuwe Ansys-integratie zijn er ook gedetailleerde modellen van de lagerstijfheid beschikbaar voor de analyseplatforms KISSsoft en FVA Workbench. SKF breidt de mogelijkheden van de software voortdurend uit – ook naar nieuwe platforms.

CATALOG.ANSYS.COM/?Q=SKF

HOEVEEL GRAM CO 2 ZIT ER IN EEN AFDICHTING?

Hoeveel gram kooldioxide zit er in een afdichtring? En hoe kan je de ’carbon footprint’ van het productieproces al in de ontwerpfase te minimaliseren? . Freudenberg Sealing Technologies ontwikkelt nu een methode om de kooldioxide-uitstoot bij de productie van afdichtingen en andere onderdelen te bepalen. Het bedrijf heeft zijn eigen ‘Green Index’ ontwikkeld om de broeikasgasbalans van materialen te bepalen, want klimaatrelevante emissies zijn niet de enige milieu-eigenschappen van chemische stoffen waarmee rekening moet worden gehouden bij interne vergelijkingen en evaluaties van materialen en processen. Aangezien moderne afdichtingen vaak uit materiaalverbindingen bestaan, worden alle afzonderlijke componenten onderzocht om te voorkomen dat er verkeerde prikkels worden gegeven voor de keuze van bepaalde materialen.

De methodiek is al gebruikt op twee voorbeeldproducten, een Simmerring van fluorelastomeren (FKM) zoals gebruikt in de automobielindustrie en de algemene machinebouw, en een behuizingsonderdeel van polya-

mide 6.6 met een functionele coating voor elektromagnetische afscherming. Hierbij kwamen belangrijke verschillen aan het licht: Bij de Simmerring zijn het vormen en vulkaniseren goed voor ongeveer de helft van het totale productiegerelateerde energieverbruik. Door een geoptimaliseerd spuitgietproces zonder nabewerking is het mogelijk de CO2-uitstoot met een derde te verminderen. Voor de behuizing is de productie van het kunststofmateriaal goed voor een aanzienlijk groter deel van ongeveer 40 procent van de energie-input,

terwijl de coating goed is voor ongeveer een tiende. Ook bij de productie van polyamideonderdelen hebben het materiaal en eventueel het technisch afval een aanzienlijk aandeel in de totale uitstoot. Ook al moeten veel materialen en processen nog nader worden bestudeerd voordat de methodologie kan worden overgedragen, toch is er een duidelijke tendens zichtbaar: De grootste hefboom voor een klimaatvriendelijker productie van componenten ligt in het vermijden van afval tijdens de productie, tenminste zolang we nog fossiele energie gebruiken. Daarom richt Freudenberg Sealing Technologies zich resoluut op productietechnologie die afval voorkomt. Alleen al door het spuitgietproces aan te passen voorkomt het bedrijf ongeveer 70 ton afval per jaar en stoot het 600 ton minder CO2 uit.

WWW.FST.COM

ONLINE FAULHABER 'DRIVE CALCULATOR

Met de online Faulhaber Drive Calculator is het volgens de producent mogelijk snel tot een geschikt aandrijfsysteem te berekenen. De gebruiker kan kiezen voor gebruik van algemene voorinstellingen met gemiddelde waardes, aangevuld met de applicatie-specifieke gegevens en geholpen met contextafhankelijke tips. Maar je kan natuurlijk ook alles gewoon zelf invullen om het systeem af te stemmen op bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur, de voedingsspanning of de beschikbare inbouwruimte. Eenmaal ingevuld komt het programma met de geschikte opties, die met filters verder kunnen worden verfijnd. Het programma kan zeven soorten aandrijvingen en twee bedrijfsmodi berekenen. Een detailpagina voor ieder aandrijfsysteem geeft de berekende thermische waarden, karakteristieken en alle andere belangrijke gegevens. De gebruiker kan de waarden direct aanpassen voor een herberekening, die onmiddellijk beschikbaar is. Aanvullend op de berekening worden ook geschikte besturingen weergegeven. Uiteindelijk zijn de geselecteerde oplossingen te downloaden als PDF of ze direct online aan te vragen.

WWW.FAULHABER.COM/NL/DRIVE-CALCULATOR

INTERVIEW

Freeform de cirkel rond

IR. A. DAVIDSON AWARD - V: RENS HENSELMANS

In 2014 won Rens Henselmans de Ir. A. Davidson Award voor zijn werk als fijnmechanisch ontwerper en architect; op de achtergrond een van zijn geesteskinderen, de NMF 350 S. Hij toont de trofee bij de prijs, gemaakt door de Leidse instrumentmakers School. Die verbeeldt de handboekenreeks voor de fijnmechanische techniek waarmee Davidson de basis legde voor de constructeurs-community van Philips. (Foto’s: Sam Rentmeester)

In 2014 won Rens Henselmans de Ir. A. Davidson Award van de Nederlandse precisietechnologenvereniging DSPE. De jury was getroffen door “zijn liefde voor het vak van precisietechnoloog en systeemarchitect”. Nog altijd wordt hij gedreven door “de schoonheid en kwaliteit van een ontwerp”. Dus begon het weer te kriebelen toen hij werd betrokken bij de industrialisatie van een nauwkeurige meetmachine voor vrijevormoptiek, waarop hij ooit met een proefontwerp was gepromoveerd.

voor de meetprobe, TNO-medewerker Geerten Kramer voor de regeltechniek, instrumentmakers van de TU/e en een aantal afstudeerders.” Het resulteert in een machine, NANOMEFOS geheten, die oppervlakken tot 500 mm diameter contactloos kan meten met een reproduceerbaarheid in de orde van enkele nanometers (zie het volgende artikel). “Het hele ding zat vol met wat ik horlogemakerswerk noem. Want het motto was: doe het maar zo goed mogelijk, dan is het misschien wel goed genoeg. Op dat proefontwerp en de reproduceerbaarheid ervan ben ik in 2009 bij Maarten Steinbuch gepromoveerd. Daarna zou het ‘slechts’ een kwestie van oefenen en kalibreren zijn om van reproduceerbaarheid nauwkeurigheid te maken.”

‘Een soort functionele kunst’

Rens Henselmans (Gouda, 1979) speelt in zijn jeugd veel met technisch Lego en weet al vroeg dat hij Werktuigbouwkunde wil gaan studeren, al kijkt hij voor de zekerheid nog even bij Elektrotechniek. De vraag is alleen: waar? Het ouderlijk huis in het West-Brabantse Raamsdonk ligt precies tussen Delft en Eindhoven. “Eindhoven sprak mij meer aan dan Delft, het was meer ‘down to earth’ en Werktuigbouwkunde leek er iets praktischer.”

‘Hè,

hè, eindelijk’

TEKST: HANS VAN EERDEN “

Dat praktische valt in het begin aan de TU Eindhoven (TU/e) nog tegen. “Bij het allereerste college, Calculus, vroeg ik mij af wat ik daar deed, ik snapte er niets van wat de docent vertelde. Zo waren er meer vakken.” Het kwartje valt pas als Henselmans een afstudeerrichting moet kiezen en komt kijken bij Nick Rosielle op het lab. Rosielle is in de vakgroep van hoogleraar Regeltechniek Maarten Steinbuch verantwoordelijk voor onderzoek en onderwijs in de constructieprincipes voor nauwkeurig bewegen en positioneren. “Op het lab stonden Marc en Hans Vermeulen (de broers die nu als architecten werken aan geavanceerde ASML-machines – red.) met hun half-afgebouwde promotieonderwerpen, een meetmachine en een draaibank. Er zaten slimme constructies en luchtlagers in en het bewoog heen en weer. Toen dacht ik: Hè, hè, eindelijk, nu weet ik dat er op deze universiteit een hoekje is waar ik precies kan doen wat ik wil. Constructieprincipes en de manier van denken erachter, daar was ik naar op zoek geweest.”

‘Een concept dat veelbelovend leek’

Rosielle komt met een passende afstudeeropdracht bij TNO: een meetmachine voor freeform optiek. Freeform biedt de ontwerper van optiek meer vrijheidsgraden, bijvoorbeeld om aberraties van de gangbare sferische optiek te voorkomen. Tegelijk geeft het meer uitdagingen in het ontwerpen, maken, meten en assembleren, verklaart Henselmans. “TNO had een programma voor freeform optiek. Met diamantdraaien en polijsten wilden ze freeform oppervlakken van lenzen en spiegels maken, maar je kunt niet maken wat je niet kunt meten. Destijds, in 2002, was daar geen meetinstrument voor te koop, dus leek het een goed idee om er een student op te zetten. Ik heb een concept ontwikkeld dat veelbelovend leek. TNO heeft daar patent op aangevraagd en vervolgens subsidie voor een promotieonderzoek. Zo ben ik een prototype gaan ontwikkelen, samen met collega-promovendus Lennino Cacace

Het is een zware bevalling geweest, die resulteerde in een lijvig proefschrift. “Als ik toch bezig ben, doe ik de dingen graag goed. Het was ook wel een bovengemiddeld groot project en sowieso is promoveren op een proefontwerp eigenlijk dubbel werk, want je moet een proefschrift en een complete machine opleveren. Zoals elke promovendus heb ik halverwege een stevige dip gehad. Maarten en Nick moesten mij af en toe weer op de been helpen, Maarten om het project in gang te houden en Nick inhoudelijk, want technisch is hij onovertroffen. Van hem heb ik het ontwerpen volgens de constructieprincipes geleerd en een vrije manier van denken: heel veel concepten genereren, net zolang tot je alle voordelen hebt verenigd in één concept. Niet tevreden zijn met minder en heel vrij associëren om de bal maar te laten rollen. Alle ideeën kunnen bijdragen aan de oplossing; over het algemeen gooi je 90 procent in de vuilnisbak, maar je moet ze wel hebben gehad om te komen tot de 10 procent die overblijft. Ook heb ik mensen leren aan-

sturen en heb ik – naast de constructieprincipes – van de andere vakgebieden voldoende opgestoken om later als een spin in het web tussen die vakgebieden te kunnen manoeuvreren. Ook als projectleider, want die rol kwam er vanzelf bij. Niet als ondernemer, want ik heb er nooit een eigen business van willen maken. Ik word vooral gedreven door de schoonheid en kwaliteit van een ontwerp. Het is een soort functionele kunst, als alle krachtlijnen goed liggen, de massa mooi is verdeeld, enzovoort.”

‘Afmaken waar je aan begonnen bent’ Na zijn promotie is Henselmans “wel even klaar” met de meetmachine. Hij wil niet aan de universiteit blijven hangen en gaat naar TNO om als system engineer te werken aan projecten voor de astronomie. Onder meer voor de Very Large Telescope in Chili: grote beam expanders voor de ‘laser gui- >

de stars’, die kunstmatige referentiesterren in de atmosfeer projecteren. De freeform optiek voor die beam expanders gaat hij meten met NANOMEFOS, die inmiddels bij TNO in de optische werkplaats staat. “Dat is de aard van het beestje: loyaliteit, afmaken waar je aan begonnen bent. In vrije uurtjes en op regenachtige zondagmiddagen ging ik er steeds wat bijprogrammeren en kalibraties uitzoeken. Elke maand kwam er wel een potentiële klant kijken, maar telkens kwam er net geen aanvraag voor een kopie. Zo heb ik het instrument steeds een beetje verder gebracht, tot het punt dat de mensen van optische vervaardiging er zelf mee konden werken en TNO er unieke projecten mee kon doen.” Zoals het Tropomi-instrument dat nu in een satelliet om de aarde draait om emissies van vervuilende gassen te meten. “Daar zitten freeform spiegels van TNO in, als resultaat van alle ontwikkelingen op het gebied van maken en meten.”

‘Serieproductie kende ik nog niet’

Henselmans doet “heel leerzame projecten” bij TNO. “De astronomie is een mooie omgeving om het vak van systems engineering te leren, inclusief requirements management en het omgaan met klanten. Toen het wat minder werd qua projecten, ben ik verder gaan kijken. Ik wilde in de industrie werken, voor commerciële klanten.” Hij komt bij NTS in Eindhoven terecht, dat z’n eigen maakbedrijven heeft. Ontwerpen voor serie trekt hem daar; dat kent hij nog niet. “Bij TNO ging het om eenmalige systemen, maar voor serieproductie werkt het heel anders. De producten of systemen moeten beter te assembleren en testen zijn; alles moet meer gestroomlijnd.” Henselmans begint er met een medisch project, het conceptontwerp voor een systeem dat bestralingsapparatuur combineert met een MRI. “Aan een ring van 2,5 meter doorsnede kwam 3.000 kilo aan apparatuur te hangen en dat

moest nauwkeurig op het middelpunt worden gericht.” Daarna werkt hij aan een wafertafel voor een inspectiemachine –“een leuk project met serieproductie in eigen fabriek” – en schrijft hij proposals voor nieuwe projecten.

‘Een fijn compliment van collega’s’

Als hij er anderhalf jaar werkt, krijgt Henselmans de Ir. A. Davidson Award toegekend. “NTS-collega’s hadden mij voorgedragen; een fijn compliment om van collega’s te krijgen. Dat was voor de projecten die we daar deden en de sfeer binnen het team.” De jury omschrijft hem als een “jonge, enthousiaste fijnmechanisch ontwerper/architect” met op zijn naam een indrukwekkende lijst publicaties en een aantal productontwerpen. “De koppeling tussen ontwerp en realisatie is voor hem belangrijk, omdat die de ontwerper confronteert met de consequenties van zijn keuzes. Verder valt hij op door zijn liefde voor het vak van precisietechnoloog en systeemarchitect en zijn gedrevenheid om dit vak uit te dragen. Dat doet hij door het delen van zijn kennis in reviews en bilateraal contact, en door het geven van cursussen.” Henselmans: “Bij NTS en ook al bij TNO besteedde ik aandacht aan het opleiden van mensen, bijvoorbeeld één keer in de week een ontwerpuurtje om jongelui mee te nemen in hoe ze een onderwerp kunnen aanpakken. Ik geef ook nu nog cursus voor High Tech Institute. Lesgeven is leuk, al wil ik er niet mijn hoofdtaak van maken.”

‘Een stormachtig 1,5 jaar’

Drie jaar later belt Gerard van den Eijkel, oprichter van Demcon focal, specialist in optomechatronica, en directeur van het net door Demcon gestarte Dutch United Instruments (DUI).

“Zij hadden een licentie van TNO en een overeenkomst met een klant: ‘Wij gaan twee van jouw machines bouwen.’ Of ik een middag kon meekijken, want ze wilden wat dingetjes aan-

IR. A. DAVIDSON AWARD

In 2005 werd de Ir. A. Davidson Award ingesteld door DSPE (Dutch Society for Precision Engineering). Deze prijs dient ter stimulering van jong talent en is bedoeld voor een jonge precisietechnoloog die enige jaren werkzaam is in een bedrijf of een instituut en aantoonbaar prestaties heeft geleverd die intern en extern worden erkend. Tevens moet hij/zij door zijn/haar enthousiasme voor het vakgebied een positieve uitstraling hebben naar jeugdige collega’s. De prijs is vernoemd naar de autoriteit op fijnmechanisch gebied bij Philips in de jaren vijftig en zestig. De prijs wordt elke twee jaar uitgereikt en omvat een oorkonde, een geldbedrag gesponsord door DSPE en een trofee. Rens Henselmans was in 2014 de vijfde winnaar. WWW.DSPE.NL/EVENTS/AWARDS

passen. Ik had al wel ideeën over hoe het beter had gekund met de kennis van nu, op gebied van serieproductie. Zo moesten ze volgens mij de machine schaalbaar maken, omdat de optiekmarkt gesegmenteerd is wat betreft de afmetingen. Mijn concept was niet schaalbaar; voor een twee keer zo grote optiek zou de machine zes keer zo groot worden. Bovendien zaten er wel dertig luchtlagers in en al dat horlogemakerswerk; dat moest er gewoon uit om het goedkoper te maken. Het begon zodanig te kriebelen dat ik daarvan wel deel wilde uitmaken, omdat ik anders spijt zou krijgen. Dus ben ik overgestapt naar DUI en gaan schetsen om te kijken hoe het ding eruit zou zien en wat de kostprijs zou zijn. Omdat ik al veel proposals had geschreven, kon ik dat vrij aardig inschatten. Als eerste werknemer, systeemarchitect, heb ik toen samen met 25 mensen van Demcon de NMF 600 S ontwikkeld, voor optiek tot 600 mm diameter. Het was een stormachtig anderhalf jaar om te zorgen dat het op tijd af was. De eerste twee machines deden het en gingen naar China. De volgende machines, voor 350, 800 en 1000 mm, hebben we telkens in een paar maan-

Rens Henselmans bij de NMF 800 S, nu de een-nagrootste commerciële uitvoering van zijn proefontwerp, de NANOMEFOS. In het midden optische referentie-objecten voor testen; rechtsboven de (ingepakte) meetkop.

den met slechts een paar mensen kunnen ontwikkelen. Dat lukte omdat we voor de eerste machine al gedetailleerd hadden bedacht hoe we het platform gingen schalen.”

De markt reageert enthousiast, waardoor DUI ook in aantallen snel kan opschalen. Voor dit jaar staan veertien machines gepland, voor klanten wereldwijd, van Europa tot Australië, wat het totaal aantal tot dusver op 28 machines gaat brengen.

‘Zelf ontwerpen nog altijd het leukst’

Deze aanpak van de industrialisatie van NANOMEFOS was de enige juiste, zegt Henselmans tot slot. “Met Gerard als ondernemer en ik als techneut, en alle infrastructuur en support van Demcon; zoiets doe je niet als start-up vanaf je zolderkamer. De eerste twee jaar waren we een hardwarebedrijf, maar inmiddels ontwikkelen we vooral nieuwe softwarefunctionaliteit.” Dat kan omdat DUI naar de hardware weinig omkijken heeft. De performance qua reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid is beter dan die van concurrerende systemen, melden klanten. “Dat schrijf ik toe aan de Eindhovense constructieprincipes waarop onze machines zijn gebaseerd.” Zo staat er tien jaar na het proefontwerp eindelijk een commerciële meetmachine.

Hiermee is voor Henselmans de cirkel rond. “Na mijn promotie had ik niet de ambitie om de machine te commercialiseren; ik ben niet zo’n ondernemer. Maar de tandem met Gerard werkt en samen met inmiddels dertien medewerkers bouwen we nu een bedrijf. In de functie van CTO kan ik hier zelf nog veel met techniek bezig zijn, als een meewerkend voorman. Ik kan goed vooruitkijken, om de productontwikkeling te leiden. Maar ik weet niet of ik CTO van 100 mensen zou willen zijn. Zelf ontwerpen vind ik nog altijd het leukst.”

ONTWERPEN EN CONSTRUEREN

Ontwerp van mechanica en optica voor metrologie

Rens Henselmans promoveerde in 2014 aan de TU Eindhoven op zijn proefontwerp van NANOMEFOS: Nanometer Accuracy Non-contact Measurement of Freeform Optical Surfaces. Deze indrukwekkende machine kan contactloos vrijevormoptiek meten met een reproduceerbaarheid en nauwkeurigheid in de orde van nanometers.

HANS VAN EERDEN

Van oudsher werken optische systemen in bijvoorbeeld microscopie, astronomie en lithografie met sferische optiek: lenzen en spiegels met bolle of holle bolvormige oppervlakken. Dit omdat sferische optiek relatief eenvoudig is te maken en te meten. Keerzijde vormen de aberraties die inherent zijn aan sferische oppervlakken. Dit kan worden ondervangen door meerdere optische componenten te combineren om de afbeeldingskwaliteit te optimaliseren. Een optisch systeem wordt hiervan wel zwaarder en complexer om te assembleren. Het alternatief is asferische of vrijevormoptiek toepassen om aberraties te verminderen. Dan kan met minder componenten een betere kwaliteit worden gehaald en wordt het optische systeem lichter – belangrijk in dynamische systemen (hogere versnellingen mogelijk) en bij astronomie en ruimtevaart (kleiner en minder massa bij lancering). Bij asferische optiek zijn de oppervlakken niet meer bolvormig, maar is de lens of spiegel nog wel rotatiesymmetrisch. Bij

vrijevormoptiek is de rotatiesymmetrie ook vervallen. In de praktijk zijn de afwijkingen van bolvorm en rotatiesymmetrie niet heel groot, in de orde van millimeters.

NANOMEFOS

Zo’n twee decennia geleden ontstond de ontwerpsoftware en de productietechnologie voor het maken van vrijevormoptiek. TNO in Delft liep voorop met diamantdraaien en lokaal polijsten van de complexe oppervlakken met behulp van slimme regeltechniek (snelle of juist langzame servo) voor aansturing van de gereedschappen. Aan een geschikte meetmachine ontbrak het echter nog. Klassieke optische metrologie is minder geschikt voor vrijevormoptiek, terwijl een mechanische coördinatenmeetmachine met een taster werkt en dus slechts micrometernauwkeurigheid heeft en een nauwkeurige optische component kan beschadigen. Reden voor TNO, TU Eindhoven (TU/e) en nati-

Voorbeelden van een (rotatiesymmetrisch) asferisch oppervlak (links) en een (niet-rotatiesymmetrisch) vrijevormoppervlak. Rechts een vrijevormoptiek. (Foto: Leo Ploeg)

onaal meetinstituut VSL om in 2004 het NANOMEFOS-project te starten, met subsidie van het IOP (Innovatiegerichte Onderzoeksprogramma)

Precisietechnologie.

NANOMEFOS staat voor Nanometer Accuracy

Non-contact Measurement of Freeform Optical Surfaces. Rens Henselmans werkte bij TNO het concept uit en studeerde daarop af aan de TU/e. Vervolgens maakte hij tijdens zijn promotieonderzoek aan diezelfde universiteit een proefontwerp (zie ook het vorige artikel). Vanwege de beperkte afwijking van rotatiesymmetrie die vrijevormoptiek meestal heeft, koos hij voor een cilindrische uitvoering van zijn machine. De optiek wordt geplaatst op een roterende luchtgelagerde spil en draait onder een optische probe door die het oppervlak in een spiraal scant. Dat heeft voordelen ten opzichte van een rastermeetmachine die heen en weer gaand meet. Zo zullen de versnellingen veel lager zijn, waardoor de regeltechniek eenvoudiger kan en verstoringen kleiner zijn, terwijl de gemiddelde meetsnelheid veel hoger zal liggen.

Optische probe

Collega-promovendus Lennino Cacace ontwikkel-

de voor NANOMEFOS de optische probe, die hoogtemetingen uitvoert volgens het principe van ‘korte slag, lange slag’. De probe meet contactloos, met de differentiële confocale methode, hoe goed een oppervlak in focus is. Over een bereik van enkele micrometers (rond het ‘nulpunt’ van 100% in focus) is het signaal van de probe, na kalibratie, volgens een lineair verband te herleiden tot een gemeten afstand – dit is een (absolute) korte-slagmeting. Het focusobjectief kan bewegen met een elastische rechtgeleiding en is gekoppeld aan een luidsprekerspoel (voice-coil actuator) om de slag te vergroten naar 5 mm. Dankzij snelle regeltechniek kan de probe hoogtevariaties (tot 5 mm) in het oppervlak volgen. De probe wordt als het ware ‘gelockt’ aan het optiekoppervlak. Een compacte, geintegreerde interferometer meet de positievariatie – dit is een (incrementele) lange-slagmeting. De korte- en lange-slagmeting gecombineerd levert per punt het eindelijke meetresultaat op, de hoogte. Alle meetpunten bij elkaar beschrijven de vorm van het optische oppervlak.

Metrologie

De posities van de probe en de optiek worden

Lange-slagmeting (incrementeel)

5 mm lineaire geleiding Korte-slagmeting (absoluut)

Metrologieconcept van NANOMEFOS, met rechts een close-up van de optische probe.

Machineconcept van NANOMEFOS.

ten opzichte van een apart metrologieframe gemeten met interferometers, voor R en Z. Daartoe is de Ψ-as van de probe voorzien van een cilindrische spiegel en zijn referentiespiegels aangebracht op het metrologieframe. Deze opzet zorgt voor een korte metrologielus die niet negatief wordt beïnvloed door verstoringen in de constructie voor het motionsysteem. Een hoeksensor meet de Ψ-rotatie van de taster. De positie van de optiek op de roterende spindel wordt afgeleid uit metingen van de (fout) beweging van de spindel met behulp van capacitieve sensoren. Op deze manier worden tijdens het meten van een product alle optredende fouten (drift, trillingen, vervorming, etc.) gemeten en kan hiervoor achteraf in de data-processing worden gecorrigeerd.

Motionsysteem

Voor het scannen van een min of meer bol- of holvormig oppervlak ontwierp Henselmans een motionsysteem dat de probe in radiale (R) en verticale (Z) richting laat transleren. Positionering gebeurt met behulp van direct-drive actuatoren en optische linialen en encoders met hoge resolutie. De probe kan ook om z’n eigen bevestigingspunt roteren (Ψ),

Ontwerp van NANOMEFOS, uitgesplitst naar modules (niet allemaal op dezelfde schaal weergegeven). Zie de ruime toepassing van statisch bepaalde opleggingen in de basis en van luchtlagers in de Ren de Z-slede.

om ervoor te zorgen dat de probe telkens loodrecht op het oppervlak staat. Dit minimaliseert namelijk de gevoeligheid voor tangentiële positioneringsfouten. Zo is voldaan aan het Abbe-principe: de maatschaal en de te meten dimensie liggen in elkaars verlengde, zodat geen hoekfouten bij de meting kunnen optreden. Loodrecht op het oppervlak zijn positioneringsfouten geen probleem, want die zijn automatisch in het meetsignaal van de probe verdisconteerd.

Constructie

Om de stabiliteit van het meetsysteem te maximaliseren is een granieten basis gebruikt. Verstoringen door bijvoorbeeld hysterese en vervormingen worden voorkomen door afzonderlijke voorbelastingsen positieframes, statisch bepaalde ophangingen en luchtlagers die in de constructie zijn toegepast. Het metrologieframe is gemaakt van siliciumcarbide omdat dit materiaal een hoge elasticiteitsmodulus en een lage dichtheid heeft. Dat maakt licht en stijf construeren mogelijk, voor het realiseren van hoge eigenfrequenties en dus het minimaliseren van de invloed van laagfrequente verstoringen. Bovendien heeft siliciumcarbide een hoge thermische gelei-

Het prototype van NANOMEFOS werd opgebouwd bij de Gemeenschappelijke Technische Dienst van de TU Eindhoven. (Foto: Leo Ploeg) Rechts een close-up van het hart van de machine.

Contactloze probe

dingscoëfficiënt en een lage uitzettingscoëfficiënt; dat zorgt ervoor dat thermische effecten als gevolg van temperatuurgradiënten worden geminimaliseerd. Ook is het materiaal erg hard, waardoor de referentiespiegels voor interferometrie direct op de zijkanten van de balken van het frame konden worden gepolijst. Simulaties lieten zien dat de thermische stabiliteit op ongeveer 2 nm lag en de eerste eigenfrequentie 620 Hz bedroeg, voldoende hoog voor het relatief laagfrequente motionsysteem van NANOMEFOS.

Geslaagde test

Het geheel werd samengebouwd en er werd besturings- en meetsoftware voor geschreven. Henselmans verrichtte eerste testmetingen voor het bepalen van de stabiliteit van de machine en de reproduceerbaarheid van de metingen. Zo werden bij een vlakke optiek met een diameter van 80 mm metingen uitgevoerd aan sporen op een onderlinge afstand van 1 mm. Dat gebeurde met één omwenteling per seconde, wat een scansnelheid opleverde van 250 mm/s aan de buitenrand. De totale meettijd voor deze procedure, met elke meting vijfvoudig uitgevoerd voor middeling, bedroeg ongeveer

Boven een voorbeeld van een meting aan een vlakke optiek die heel iets was gekanteld (13 μm), zoals het kleurverloop ook laat zien. Na aftrek van een perfect vlak resulteert onder de afwijking (kleurcodering in nanometers) ten opzichte van vlakheid. De optiek bleek enkele tientallen nanometers

‘power’ (bolling) te hebben. Herhaalmetingen reproduceerden op minder dan 2 nm rms, wat de stabiliteit van het concept aantoonde. Middels kalibratie kon deze reproduceerbaarheid vervolgens worden omgezet in nauwkeurigheid.

zes minuten. De reproduceerbaarheid bleek zo’n 2 nm rms te bedragen en de afwijking ten opzichte van perfecte vlakheid kon worden bepaald op ruim 8 nm rms. Conclusie was dat NANOMEFOS met nanometerreproduceerbaarheid optische vlakken kan meten. Vervolgens toonde Henselmans met behulp van kalibratie ook nanometernauwkeurigheid aan.

Voor industriële toepassing moest het ontwerp echter goedkoper, robuuster, beter maakbaar en schaalbaar. Maar dat is weer een ander verhaal (zie ook het vorige artikel), dat pas tien jaar later werd geschreven, met de NMF 600 S (voor optiek met een diameter tot 600 mm) als eerste commerciële resultaat.

De NMF 800 S, voor optiek met een diameter tot 800 mm, van DUI (Dutch United Instruments). Het is een van de nieuwste commerciële uitvoeringen van de meetmachine voor vrijevormoptiek gebaseerd op NANOMEFOS.

Meer testen om te winnen

DUT23 PROFITEERT VAN ACHT SIMULATIES PER DAG

Het Formula Student Team Delft (FSTD) neemt met de DUT23 komende zomer voor de tweeëntwintigste keer deel aan internationale racecompetities. Door de COVID-pandemie zijn alleen in 2021 geen races georganiseerd. Dit jaar willen ze de productieperiode inkorten om meer tijd over te houden voor fysieke testen en daaruit voortkomende verbeteringen. Ook wordt het volledige systeem voor autonoom rijden geoptimaliseerd. Joris Lans en Stijn Linthorst vertellen hier welke uitdagingen ze allemaal moeten overwinnen en hoe ze tot het beste ontwerp zijn gekomen.

De nieuwe DUT23 van het Formula Student Team Delft weegt 167 kg en accelereert met een coureur in 1,8 s naar 100 km/uur en autonoom zelfs in 1,5 s.

Net als commerciële bedrijven wil het FSTD-team dit jaar de ‘time-to-market’ verkorten van hun DUT23. Met als doel meer tijd over te houden voor fysieke testen die nog tot optimalisatiemogelijkheden leiden. Net als in de Formule 1 wereld zijn zowel veel virtuele simulaties als fysieke testen op een circuit nodig om de best presterende raceauto te kunnen ontwikkelen. “Aan de virtuele kant zijn wij dit jaar door de beschikbaarheid van meer rekenkracht in staat om acht keer sneller CFD-analyses uit te voeren”, zegt Linthorst, dit jaar de coo van het

Delftse team. “Oftewel acht simulaties per dag draaien, in plaats van voorgaande jaren maar één. Daardoor kunnen wij onder andere beter de luchtdoorstroming onder onze raceauto in de bochten analyseren en op basis daarvan het ‘powered ground effect’ verbeteren voor aanzienlijk meer ‘downforce’. Natuurlijk moet er voor elke simulatie ook een aangepast 3D-ontwerpmodel worden gemaakt. Deze creëren en optimaliseren wij met CATIA op het 3DEXPERIENCE-platform van Dassault Systèmes.”

Chassis sneller produceren

Het Delftse team verwacht de meeste tijdwinst te kunnen realiseren door het chassis van de DUT23 dit jaar in twee delen te gaan fabriceren en vervolgens op elkaar te lamineren. “Het lamineren van een volledig chassis is tijdrovend omdat daar maar één persoon in een krappe ruimte aan kan werken”, vervolgt Linthorst. “Door het chassis in tweeën te splitsen kunnen er tegelijkertijd twee personen met veel meer bewegingsruimte aan werken. Met deze andere aanpak verwachten wij onze productietijd met twee tot drie weken te kunnen verkorten. Natuurlijk gaan wij net als elk jaar ook andere onderdelen verbeteren, zoals het ontwikkelen van lichtere oplossingen voor de motorbehuizing en koeling met behulp van topologie-optimalisaties. Maar ook de elektrische motoren zelf door het gebruik van nieuwe generatie energiecellen”. Sinds september heeft het DUT23-team een auto ontworpen die 167 kilogram weegt, met een coureur in 1,8 seconden naar 100 km/uur kan accelereren en autonoom zelfs in 1,5 seconden.”

Volledig ontwerppotentieel benutten

“Twee andere belangrijke ‘focuses’ van dit jaar zijn het volledig ontwerppotentieel benutten en de totale betrouwbaarheid verbeteren, om bij alle dynamische onderdelen van de competitie maximaal te kunnen presteren”, vult team-ceo Lans aan. “Bij deze onderdelen zijn namelijk 675 van de in totaal 1000 punten te winnen en ons hoofddoel is de Formula Student Germany competitie van 14 tot 20 augustus in Hockenheim te winnen.”

“Tijdens de in januari afgeronde ontwerp- en engineeringfase hebben wij van verschillende sponsoren de ‘best-of-class’ beschikbare applicaties voor elke toepassing gebruikt”, vertelt Linthorst. “Behalve de al genoemde auto-onderdelen zijn wij er bijvoorbeeld tevens in geslaagd om de inverter voor onze vier elektromotoren maar liefst 65 procent lichter en 30 procent compacter te ontwerpen dan standaard leverbare motorcontrollers. Al onze auto-onderdelen komen na hun optimalisaties samen en worden naadloos met elkaar geïntegreerd in CATIA op het 3DEXPERIENCE-platform”.

Grotere Operations-afdeling

Een ander opvallend verschil dit jaar is de aanzienlijk grotere Operations- afdeling van het DUT23-team, maar liefst veertien studenten in plaats van voorgaande jaren slechts vier of vijf. Deze afdeling is echt de verborgen motor achter het team, die de relaties met alle sponsoren onderhoudt, races plant en voorbereid, teamweekends organiseert, het benodigde eten en drinken regelt en de 3D-modellen voor presentaties maakt. “Natuurlijk merken wij tijdens de contacten met sponsoren ook dat de economische omstandigheden dit jaar slechter zijn en onderdelen langere levertijden hebben dan in eerdere jaren”, licht Lans toe. “Daarom moet onder andere onze cfo daar aanzienlijk meer tijd aan besteden. Door de Operations-afdeling uit te breiden houden alle technische afdelingen meer tijd over om zich te focussen op hun specialisaties, wat uiteindelijk ook bijdraagt aan het verkorten van onze time-to-market.”

Talenten van de toekomst

Alle auto-onderdelen komen na optimalisatie samen en worden naadloos met elkaar geïntegreerd in CATIA op het 3DEXPERIENCE-platform.

Het FSTD-team bestaat dit jaar uit 91 ingenieurs in spe, van 27 nationaliteiten en 18 studierichtingen, waarvan er 30 een jaar lang fulltime aan de DUT23 werken. Dat zijn talenten van de toekomst die in hun loopbaan gaan bijdragen aan volgende generatie oplossingen voor een duurzamere mobiliteit en de benodigde energietransitie. “Wij zijn het grootste multinationale en multidisciplinaire studententeam van Nederland”, concludeert Lans. “Het intensief met elkaar en met sponsoren samenwerken aan zo’n uitdagende internationale competitie is voor iedereen een bijzondere leerervaring. Je ontdekt dan in de praktijk hoe alle geleerde kennis is toe te passen en ook met software te werken die bij toekomstige werkgevers dagelijks wordt gebruikt. Omdat de basis daarvoor het afgelopen half jaar is gelegd tijdens de ontwerp- en engineeringfase, hebben wij er volste vertrouwen in onze missie te gaan realiseren: To win FSG by driving one united team and a fast, well understood car to their full potential.”

WWW.FSTEAMDELFT.NL WWW.3DS.COM

Door het chassis in tweeën te splitsen verwacht het team de productietijd met twee tot drie weken te kunnen verkorten.

Vijf CAD-trends

De CAD-markt staat ook in 2023 onder invloed van de productiebedrijven die moeten zien in te spelen op unieke macro-economische trends. De invloed van die trends nam alleen maar toe tijdens de coronapandemie. Maar de invloed op grote ondernemingen is anders dan die op kleine bedrijven. De inflatie rijst momenteel de pan uit. Grondstoffen en onderdelen zijn duurder dan ooit en er wordt uitvoerig bericht over tekorten in de toeleveringsketen die de fabrikanten parten blijven spelen

Een andere belangrijke macrotrend is de sterkte van de dollar ten opzichte van de euro. Naarmate de euro wegzakt, voelen fabrikanten die grondstoffen in euro's inkopen aanzienlijke margedruk. Fabrikanten die producten verkopen in Europa, maar zaken doen in US dollars zien hun omzet afkalven. Dit heeft allemaal gevolgen voor de winstgevendheid en zet druk op de investeringsplannen van fabrikanten die hun bedrijf willen laten groeien.

Groot en klein

In combinatie met andere macropolitieke uitdagingen zorgen deze twee trends voor onzekerheid over de economische vooruitzichten voor 2023. Hoewel deze golf van onzekerheid de hele markt zal beïnvloeden, zijn grote en middelgrote bedrijven beter gewapend om deze risico's het hoofd te bieden. Zij weten immers dat je tijdens een recessie moeten blijven investeren om te kunnen profiteren van de onvermijdelijke opleving. Grote en de middelgrote ondernemingen hebben hun uitgaven voor productontwikkeling tijdens de coronapandemie zelfs grotendeels gehandhaafd of zelfs verhoogd.

Kleinere ondernemingen hadden doorgaans lagere marges, een kleinere financiële buffer en minder mogelijkheden om de kosten door te berekenen. In

deze periode hielden ze de hand dan ook vaker op de knip. Als deze macrotrends aanhouden, verwachten wij in 2023 minder uitgaven van kleinere bedrijven.

Voor 2023 zien de verwachten we de volgende vijf trends als de belangrijkste in de productontwikkeling:

1. Toepassen van simulatiegestuurd ontwerp.

2. Innovatie mogelijk maken met nieuwe technologieën.

3. De digital thread (digitale continuïteit) toepassen door het hele ontwerpproces.

4. Gebruikmaken van Cloud Computing- en SaaS-voordelen.

5. Investeren in opleidingen.

Simulatiegestuurd ontwerpen

Dit jaar verwachten we dat simulatie-

gestuurd ontwerpen (Simulation Driven Design) in de belangstelling blijft staan. De verwachting is dat ontwerpers en constructeurs simulatie gaan gebruiken tijdens alle fasen van het ontwerpproces en niet zullen wachten tot het ontwerp bijna is afgerond. Simulatie komt zo vroeg mogelijk in het ontwerpproces praktisch toegepast. Dit maakt het mogelijk met kwalitatief betere ontwerpen te komen en de kosten beter in de hand te houden. Dankzij weloverwogen beslissingen eerder in het ontwerpproces. Bovendien kan je dankzij simulatie veel meer ontwerprichtingen evalueren en ontwerpen digitaal beproeven. Die verleidelijke mix van kwaliteit, innovatie en doelmatig ontwerpen, gekoppeld aan nieuwere en gebruiksvriendelijke technologieën als realtime simulatie maakt dat

MEER INTERESSE IN SAAS

Dit jaar staat de transformatie van het productontwikkelingsproces op de voorgrond. Dit blijkt uit de toenemende belangstelling voor opleidingen over nieuwe en efficiëntere ontwerpprocessen die worden ondersteund door nieuwe technologieën. Bovendien zien we bij engineering meer interesse in een versnelde invoering van SaaS. Bedrijven die al lang geïnteresseerd zijn in SaaS, onderzoeken nu de mogelijkheid om dit concept in hun productontwikkelingsprocessen op te nemen voor meer flexibiliteit, samenwerking en toegang tot rekenkracht in de cloud.

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

simulatiegestuurd ontwerpen meer en meer ingang zal vinden.

Gestage groei

Bedrijven zijn al jaren voorstander van simulatiegestuurd ontwerpen, maar de instrumenten hiervoor waren niet op elkaar afgestemd en de processen onvolledig. Meer inzetten op simulatie blijft echter een procesverandering die werk en inzet vergt – zoals alle veranderprocessen. Door simulatietechnologie rechtstreeks te integreren in bestaande CAD-toepassingen kunnen ontwerpers simulatie gebruiken, zowel met het native CAD-model als binnen hun huidige ontwerpprocessen. Die integratie maakt digitale continuïteit (digital thread) mogelijk; wijzigingen die tijdens het simulatiegestuurd worden aangebracht, worden onmiddellijk opgenomen in de digital thread. Het belang hiervan valt niet te onderschatten. De waarde van het native CAD-model als ‘bron van alle waarheid’ in de hele waardeketen wordt zo versterkt. Het zorgt voor consistentie door fouten te voorkomen en zorgt voor efficientie door de procescycli te verkorten. We zien dan ook een gestage groei van nieuwe klanten die investeren in deze technologieën. En, nog belangrijker, een bredere toepassing en uitbreiding bij bestaande klanten. Bedrijven profiteren van een grotere wendbaarheid omdat zij ont-

werpen snel kunnen valideren en vorderingen boeken, de kwaliteit kunnen verbeteren, de markt sneller kunnen bedienen en met meer vertrouwen kunnen ontwerpen. Ook klanten verkennen een breder gamma aan ontwerpconcepten dankzij simulatietechnologie die dure prototypes vervangt. Dit vergroot de kans om optimale producten te krijgen.

Nieuwe technologieën Nieuwe ontwerptechnologieën zoals generatief ontwerp (generative design) en additive manufacturing stimuleren innovatie op het vlak van productontwikkeling. Dankzij deze technologieën ontstaat er veel meer ruimte om bepaalde ontwerpdoelstellingen te behalen. Kortom, de mogelijkheden zijn ruimer en worden naar een hoger niveau getild. Veel grotere bedrijven zijn weliswaar bezig met experimenten en trachten deze nieuwe technologieën in hun werkstromen te integreren, maar het zijn de kleinere, wendbare bedrijven die het voortouw nemen. Generatieve ontwerpalgoritmen worden niet gehinderd door het menselijk denkproces. Gebruikers definiëren het ontwerpprobleem, en de engine genereert een reeks optimale oplossingen die vaak ondenkbaar zijn voor een mens. In een tijdsbestek van een paar uren of dagen kan de technologie bereiken dat ontwerpers weken of maanden zou kosten. En

dat staat nog los van tijd en het budget dat ze daarvoor zouden moeten krijgen om al die mogelijkheden te onderzoeken.

Betere definitie

Omdat de generatieve technologie de focus verlegt van het creëren van geometrie naar een betere definitie van het probleem, kunnen ingenieurs zich richten op wat zij het beste kunnen: engineeren. Door de technologie in de CAD-taal te verankeren, dankzij het ‘native’ CAD-model, kunnen ingenieurs generatief ontwikkelde ontwerpen opnemen in hun bestaande ontwerpen. Dit levert een wendbaar proces op dat de voordelen van parametrische CAD ten volle benut. Hierdoor wordt generatief ontwerp een drijvende kracht achter echte innovatie en geen semi-nutteloze, tijdelijke oplossing die losstaat van de rest van het proces.

Additive manufacturing

Via additive manufacturing kunnen bedrijven unieke ontwerpen ontwikkelen die met geen enkele andere fabricagetechnologie haalbaar zijn. Veel bedrijven hebben hier de afgelopen jaren me geëxperimenteerd manufacturing en dat heeft verbazingwekkende resultaten opgeleverd. Zo heeft Advanced Engineering Solutions het ontwerp voor een nieuw type warmtewisselaar van een

Een paramaterstudie op een steun met Creo Simulation Live voor realtime ontwerpbegeleiding.

helikopter helemaal geoptimaliseerd. Met behulp van een inwendige (gyroide) roosterstructuur die alleen met additieve technologie te maken is, is de warmtewisselaar tweemaal zo klein als het origineel maar heeft wel met vier keer zoveel koelvermogen. Dit is het soort innovatie dat steeds meer klanten ertoe aanzet ontwerpgereedschap voor additive manufacturing rechtstreeks in hun ontwerpproces te integreren.

'Native’ CAD-model

Net als bij generatief ontwerpen doorbreekt een op zichzelf staande oplossing de digital thread, waardoor ontwerpers niet de vruchten van het native CAD-model kunnen plukken veel dubbel werk ontstaat. Om echt innovatief te zijn, moeten gebruikers werken in het native CAD-model, aan de hand van technologieën die volledig zijn geïntegreerd in hun bestaande werkprocessen.

Ontwerpers willen keer op keer uiterst nauwkeurige resultaten en uitgekiende verbanden kunnen leggen tussen alle aspecten van hun ontwerp, ongeacht de oorsprong van de geometrie of de beoogde fabricagetechniek. Zonder integratie zitten ontwerpers vast aan een onderbroken keten van tools en kunnen zij niet ten volle profiteren van de voordelen en de kracht van parametrische CAD. Innovatie wordt mogelijk gemaakt door integratie. Bij echte innovatie maakt men optimaal gebruik van de beste technologie voor elke ontwerptaak, voor alle onderdelen van het ontwerp, zonder de functionele interactie tussen die verschillende onderdelen uit het oog te verliezen.

‘Digital thread’

Bedrijven zijn zich al jaren bewust van de waarde van de ‘model based enterprise’, door gebruik van het CAD-model in de hele organisatie. dit moet leiden tot ene

verhoogde doelmatigheid te verhogen en minder foutenlast door een digital thread te ‘spannen’ tussen functies én door de hele organisatie.

De meeste bedrijven blijven nog steeds vasthouden aan verschillende afzonderlijke softwaretoepassingen bij het ontwerpproces. Hierdoor wordt de keten van digitale toepassingen doorbroken. Dat komt de flexibiliteit en de doelmatigheid niet ten goede en de kan op fouten neemt alleen maar toe. Naarmate de concurrentie toeneemt en de leveringsproblemen aanhouden, moeten bedrijven manieren vinden om betere producten sneller en tegen lagere kosten op de markt te brengen. Deze bedrijven zijn zich bewust van de voordelen van die digitale continuïteit in het productontwikkelingsproces om de volledige waarde van het 3D CAD-model te benutten. Dankzij een digital thread voor het productontwikkelingsproces, hoeven er geen gegevens meer te worden uitgewisseld tussen de verschillende softwaretoepassingen. Gegevensoverdracht kost immers tijd, energie en verhoogt de kans op fouten. Gebruikers moeten de hele tijd van systeem veranderen en de digital thread wordt ‘doorgeknipt’, waardoor handmatig en gefragmenteerd werk nodig is.

'Deliverables

WAT IS DIE ‘DIGITAL THREAD’?

Een digital thread creëert een gesloten lus tussen de digitale en fysieke wereld om producten, mensen, processen en plaatsen te optimaliseren. Het is een manier om gegevens te ontsluiten – de bron van alle waarheid. Wanneer deze digitale continuïteit in de volledige waardeketen wordt toegepast, kan deze consistentie creëren en samenwerking bevorderen door verschillende functies af te stemmen op een robuuste reeks gegevens. De dataset beschikt over realtime datasynchronisatie zodat informatie beschikbaar is voor alle gebruikers upstream en downstream.

Meer dan ooit zien we dat klanten volledig associatieve deliverables creëren die zowel kunnen worden hergebruikt als makkelijk kunnen worden bijgewerkt als ontwerpen verder evolueren Een voorbeeld is het genereren van deliverables vanuit het CAD-systeem, die separate oplossingen overbodig maken. Denk bijvoorbeeld aan gereedschapbanen voor verspanende bewerkingen. Net als zoals separate oplossingen binnen het ontwerptraject, levert loskoppeling hier onnodige moeilijkheden op – zeker naarmate ontwerpen evolueren. Door dergelijke deliverables via de CAD-toepassing te genereren, kan wrijving worden voorkomen, blijven associatieve koppelingen bestaan en wordt onnodige gegevensoverdrachten vermeden. Zo zijn onderdelen sneller klaar voor productie en neemt de kans op fouten af.

SaaS

In 2023 zal naar schatting 50 procent

Een geoptimaliseerde warmtewisselaar, ge3dprint in metaal, met een inwendige zelfdragende gyroïde roosterstructuur, met de helft van het oorspronkelijke volume en een viermaal hogere koelcapaciteit.

van alle uitgaven voor bedrijfsapplicaties naar Software-as-a-Service-toepassingen (SaaS) gaan. Bedrijven blijven dus investeren in SaaS en de cloud. Ze verwachten dan ook van softwareleveranciers dat zij op hun beurt investeren in functionaliteit die gebruik maakt van wat SaaS en de cloud te bieden hebben. Ontwerpsoftware vormt hierop geen uitzondering. Als eerste gaat het dan over de licenties en beheer. Stel je voor dat je alle gebruikersrechten en alle software voor het volledige bedrijf kunt beheren, ongeacht de locatie, vanachter je eigen bureau via een webportaal. Voor grote ondernemingen betekent dit een aanzienlijke tijdsbesparing en vermindering van de complexiteit, terwijl er meer controle mogelijk is. Wie overstapt op SaaS krijgt bovendien automatisch en regelmatig toegang tot nieuwe mogelijkheden. Bovendien hoeft niemand zich meer zorgen te maken over het plannen van een upgrade naar een nieuwere versie.

‘Cloud-computing’

Een ander vlak waarop we aanzienlijke verbeteringen verwachten, is samenwerking. Door ontwerpsoftware te combineren met de kracht van de cloud kunnen meerdere gebruikers tegelijkertijd aan hetzelfde ontwerp werken in een gedeelde omgeving. Dit maakt het ook veel gemakkelijker om teams uit te breiden met mensen van buiten het bedrijf en om de intellectuele eigendomsrechten te beschermen.

Ook ontwerpsoftware is gebaat bij de toegang tot flexibele rekenkracht. Dankzij cloud-computing kunnen de mogelijkheden van bijvoorbeeld generatief ontwerpen drastisch worden opgeschaald. We zien bedrijven hier nu al gebruik van maken en honderden mogelijke oplossingen onderzoeken in een tijdsbestek dat vroeger net voldoende was om één ontwerp te onderzoeken.

Investeren in opleiding

De laatste trend die we zien aankomen in 2023 bestaat al lang: opleiding. We zien een heropleving in het belang van opleidingen. Meer bedrijven richten zich immers op de digital thread die door de waardeketen loopt. Bedrijven worden gedwongen 3D-modellen af te leveren

van hoge kwaliteit die onmiddellijk klaar zijn voor productie.

Door best practices in teams te bepalen en te benutten, door middel van effectieve training, worden het hergebruik van ontwerpen en de samenwerking ook doeltreffender. Ontwerpers willen bestaande ontwerpen kunnen hergebruiken omdat dit tijd en energie bespaart. Maar als de ontwerpmethodieken die zijn gebruikt om die ontwerpen te maken gebreken vertonen of onbegrijpelijk zijn voor de volgende ontwerper, dan is hergebruik aanzienlijk minder waardevol.

Tekort aan technisch talent

De andere uitdaging die meer bedrijven ertoe aanzet in opleiding te investeren, is het groeiende tekort aan technisch talent. Volgens sommige voorspellingen zullen er tegen 2030 zelfs miljoenen technici te weinig zijn. Alle bedrijven, ongeacht hun omvang, voelen het tekort nu al en hebben ingezien dat zij hun ontwerpers zo effectief mogelijk moeten inzetten. Deze concurrentie om technisch talent benadrukt ook het belang om dit talent te behouden. Ontwerpers die hun marktwaarde willen verhogen, zullen een andere baan zoeken om toegang te krijgen tot opleidingen en kwalificaties. Omgekeerd vereisen sommige bedrijven bepaalde kwalificaties om hun geloofwaardigheid te bewaken en hun betrouwbaarheid aan klanten te tonen.

Conclusie

Al deze factoren maken opleiding in 2023 dubbel zo belangrijk. Goed opgeleide ontwerpers die gedeelde processen gebruiken zullen duidelijkheid brengen, het ontwerpproces versnellen, de kwaliteit verbeteren en meer samenwerking

en innovatie stimuleren. Uiteindelijk willen bedrijven kunnen beschikken over efficiëntere, productievere technici die hoogwaardige, direct produceerbare ontwerpen afleveren die herbruikbaar en nuttig zijn in de hele waardeketen. Zij willen dat die ontwerpen tijdens het hele productontwikkelingsproces digitaal worden getest aan de hand van geintegreerde simulatietechnologie. Natuurlijk willen ze voor deze ontwerpen gebruik maken van de allernieuwste technieken voor additieve en generatieve productie. Zelfs met deze geavanceerde technologieën die diep in de CAD-omgeving zijn geïntegreerd, is een basisopleiding over de toepassing ervan verreweg de meest efficiënte weg naar volledige productiviteit. Zo beschikken technici en ontwerpers over de nodige kennis en middelen om de digitale thread intact te houden.

WWW.PTC.COM

VS VERSUS EUROPA

Kleinere bedrijven over de hele wereld zetten agressiever in op de nieuwe mogelijkheden van opkomende technologieën dan hun grotere concurrenten. Grotere Europese bedrijven blijven eerder terughoudend bij de invoering van nieuwe technologieën in de kern van ontwerp en engineering. Daarentegen zoeken ze nog steeds de grenzen op van geavanceerde fabricagemethoden. In Noord-Amerika is er wat meer evenwicht. Sommige bedrijven trachten de geavanceerde fabricageprocessen weer in eigen land door te voeren, en sommige markten zoals lucht- en ruimtevaart en defensie zullen agressief op zoek gaan naar nieuwe technologieën voor ontwerp en engineering.

Een stochastische roosterstructuur, ontworpen met behulp van Creo additive manufacturing, levert een schuimachtig materiaal op dat ideaal is voor schoken geluidsabsorptie.

AM FOR PRODUCTION

3D-printen van eindonderdelen

EXPOSANTEN AM FOR PRODUCTION ZIEN VERSCHUIVING

Het aantal toepassingen waarvoor additive manufacturing als productietechniek wordt ingezet, groeit gestaag. Bedrijven hebben elk hun eigen redenen om voor 3D-printen te kiezen. Problemen in de toeleverketen bijvoorbeeld. Om welke andere redenen zou je additive manufacturing inzetten voor de productie van eindonderdelen? En pakken de inkopers deze nieuwe technologie goed op?

AM for Production, het nieuwe kennisevent van Mikrocentrum, brengt eind maart de volledige keten rond additive manufacturing als productietechniek in beeld. Hiermee wordt een podium geboden voor kennisdelen over hoe je 3D printen als productietechniek inzet. De toepassingen in de Nederlandse industrie lopen uiteen van een tiental tot enkele honderden stuks op jaarbasis tot series van 100.000 onderdelen. Die laatste groep komt erachter dat het wellicht slimmer is om vaker kleinere batches te bestellen. Parts on Demand heeft zo’n klant. Die hikte

AM FOR PRODUCTION

AM or Production, georganiseerd door Mikrocentrum, beleeft dit jaar op 29 maart de eerste editie. Plaats van handeling: de Brabanthallen in 's-Hertogenbosch. Exposanten laten tijdens het evenement laten zien hoe hoogwaardige eindproducten vervaardigd kunnen worden middels

3D-printen.

“Softwareontwikkelaars, machinebouwers, service providers, toeleveranciers van randapparatuur en grondstoffen: We brengen alle relevante partijen uit het gehele Benelux-ecosysteem bijeen”, aldus programmamanager Bart Kooijmans verder. Ook bestaat de gelegenheid de nodige lezingen te bezoeken van onder andere Hessel Maalderink (ASML), Neil van Es (Parts on Demand) en Rob van Loon (KMWE Precision) en Ian Gibson (Fraunhofer Innovation Platform for Advanced Manufacturing van de Universiteit Twente). Bezoeken is gratis.

AMFORPRODUCTION.NL

vroeger tegen de stap naar 3D printen aan vanwege de grote aantallen die men op jaarbasis nodig heeft. “Met 3D printen maakt het niks uit of je 100 of 1.000 stuks bestelt. Daardoor is de klant veel flexibeler, want ze kunnen nu tussen de bestellingen door het design wijzigen”, zegt Neil van Es, ceo van Parts on Demand. Het Utrechtse 3D printbedrijf heeft klanten die hun volledig spuitgietwerk hebben omgezet naar 3D printen. En dat werk gaat niet langer naar een lagelonenland gaan maar wordt in Nederland geproduceerd.

Toeleverketenproblemen

De toeleverketenproblemen sinds de eerste COVID-lockdowns en na de blokkade van het Suezkanaal hebben fabrikanten wakker geschud, hoor je op meer plaatsen in de 3D-printindustrie. “Het is pijnlijk duidelijk geworden dat er maar iets in de keten verkeerd hoeft te gaan en je moet maanden op je spullen wachten”, aldus Neil van Es. Marloes Homburg, sales en marketing manager bij MakerPoint DigitalFabrication Solutions, herkent dit beeld. Zij ziet in de aanvragen voor 3D-printers steeds vaker als reden eindonderdelen printen opduiken. Samen met het 3D-printen van tooling is dat de toepassing waar klanten uit onder andere de machinebouw het meeste aan denken. De reden: supply chain problemen. Marloes Homburg: “Ze komen steeds vaker in de problemen omdat onderdelen niet op tijd geleverd kunnen worden. De productietijden en -kosten lopen sterk op en worden

TEKST: FRANC COENEN BEELD: PARTS ON DEMAND

onvoorspelbaarder. Bedrijven gaan dan zoeken naar manieren om onderdelen in-house te produceren.”

De laatste maanden speelt dit veel in de machinebouw voor de voedingsindustrie, merkt ze aan de hand van het aantal vragen naar voedselveiligheid van materialen, bijvoorbeeld van fabrikanten van transprotbanden. Sommige machinebouwers halen doordat de 3D-printtechnologie voldoende ontwikkeld is, productie weer in eigen huis. “Ze zien dat hun toeleveranciers 3D-geprinte onderdelen opsturen. Waarom dan niet zelf doen?” Daarmee proberen bedrijven kosten te drukken en sneller te schakelen.

Functie-integratie en gewichtsbesparing

De problemen in de toeleverketen zijn als aanleiding voor additive manufacturing vooral sinds de coronacrisis sterk toegenomen. Dat merkt men ook bij QDP in Duiven, een toeleverancier van niet alleen 3D-printonderdelen maar ook spuitgietdelen inclusief de noodzakelijke matrijs. “De acceptatie van 3D-printen als productietechniek neemt toe”, constateert directeur-eigenaar Maick Klaassen.

“Drie jaar geleden printten we nog 70 procent prototypes en 30 procent eindonderdelen, vandaag is dat precies andersom.”

Hij ziet ook andere redenen dan supply chain problemen, bijvoorbeeld het gebruik van latticestructuren om onderdelen lichter en toch sterk te maken.

“Dan is het productieproces al bepaald; dan is er geen alternatief.” Functie-integratie is een andere reden die hij tegenkomt. Als voorbeeld geeft hij een gehoorbescherming met een inwendige ‘Tesla valve’-geometrie. “Als spuitgieter zou ik mijn vingers daar niet aan branden. Je moet dan microspuitgieten en de onderdelen daarna ultrasoon lassen of anders verbinden. Nu printen we het in één geheel.” Deze functie-integratie kan een goede reden zijn om

te gaan 3D-printen. De maakbedrijven voelen de krapte op de arbeidsmarkt.

Hoogwaardige onderdelen

Bij MakerPoint ziet Marloes Homburg nog een signaal dat duidt op toename van AM voor productiedoeleinden: de verschuiving in materiaalgebruik. Ze ziet een toename van materialen als ABS, TPU en PC maar ook een hoogwaardige kunststof als PEEK. Een AM-systeem als de miniFactory Ultra komt dan in beeld. “PEEK smelten is geen kunst, maar een maatvast, semi-kristallijn onderdeel printen is een ander verhaal. Als je een gevalideerd proces wilt, bijvoorbeeld voor onderdelen voor treinen, kom je bij de high-end machines uit.” Ook de vraag daarnaar neemt toe. Bedrijven willen bijvoorbeeld freesonderdelen vervangen door 3D-geprinte onderdelen van ultrapolymeren. “In de aanvragen die binnenkomen zien we echt een verschuiving dat

Aanvragen voor 3D-printers om eindproducten te maken komen steeds vaker binnen. >

“Met 3D-printen maakt het niks uit of je 100 of 1.000 stuks bestelt. Daardoor is de klant veel flexibeler, want ze kunnen nu tussen de bestellingen door het design wijzigen”

men ook in duurdere machines wil investeren.” Deze ontwikkeling dwingt potentiële kopers wel na te denken over de investering die ze gaan doen. Een compleet SLS-systeem van Formlabs vergt een investering van pakweg een halve ton. “Dan heb je wel een businesscase nodig.” Ze merkt eveneens dat de interesse voor 3D-metaalprinten met FFF-printers toeneemt, zelfs als dat nog extra tijd kost omdat de filamentfabrikant het sinterproces uitvoert.

“Sommige klanten kopen dit omdat ze daarmee het inkopen van CNC-freesdelen omzeilen. Ze printen zelf en hoeven geen inkooporder meer aan te maken.”

Flexibiliteit

Fabrikanten beginnen namelijk in te zien dat ze met 3D printen – al dan niet uitbesteed – flexibiliteit in huis halen. Neil van Es: “Als we 100.000 onderdelen moeten printen, ligt onze kostprijs hoger dan bij spuitgieten. Maar ze hebben wel tussen elke batch in de mogelijkheid om het ontwerp aan te passen.” Zo kunnen ze sneller reageren op feedback uit de markt, bijvoorbeeld als een klikverbinding toch niet echt lekker past. “Klanten vinden vanwege de flexibiliteit de meerprijs van 3D-printen meer dan waard.” Flexibiliteit kan ook in ‘customization’ zitten: met 3D-printen is het eenvoudig om een product aan te passen aan de klant, om ‘oneoffs’ te produceren. QDP print bijvoorbeeld handvatten voor een Spaanse fabrikant van racefietsen.

Duurzaamheid

Er is nog een argument om te gaan produceren met 3D-printen: duurzaamheid. Minder materiaalverlies. Dit gaat in de komende jaren zwaarder wegen als je de printerfabrikanten mag geloven. Neil van Es merkt dat klanten er momenteel te weinig oog voor hebben. “Ze beginnen er zelf niet over. Het zou hoger op de agenda moeten staan.” Maar hij

beseft dat veel fabrikanten moeten concurreren met bedrijven in Azië en Amerika. Dan gaat kostprijs weer een rol spelen. Dat 3D-printen materiaalbesparend is, staat voor hem buiten kijf. Parts on Demand verwerkte vorig jaar zo’n 12 ton polymeer. “Daarvan hebben we 500 kilo aan afval overgehouden.”

Integrale kostprijs

Sommige machinebouwers halen doordat de 3D-printtechnologie voldoende ontwikkeld is, productie weer in eigen huis.

Nu 3D-printen méér wordt ingezet als productietechniek, komt er meer interesse voor de technologie. De industriële technieken komen nu bovendrijven. Afgelopen jaar heeft QDP de capaciteit meer dan verdubbeld door naast de Carbon M2 printer nog de nieuwste Carbon M3-printer te plaatsen. Ook voor kanten uit de kritische automotive-industrie 3Dprint QDP regelmatig onderdelen. Maick Klaassen schrijft deze stap toe aan de ontwikkeling van zowel de AM-technologie en materialen als dat post-processing geoptimaliseerd is. “We kunnen met de Carbon printers en materialen consistent printen, met materialen die echt UV-bestendig zijn en consistent post-processen.” En dat is wat de productie van eindonderdelen volgens hem vraagt. “Klanten willen geen problemen; materialen moeten OK zijn, ook op langere termijn. Je begint nu het verschil te zien tussen de verschillende systemen en materialen. Niet alle printtechnieken zijn even stabiel. ”Daarnaast loopt QDP tegen het feit aan dat inkopers dikwijls niet naar de integrale kostprijs kijken maar naar de stuksprijs. Inkopers rekenen tooling kosten vaak niet mee. “Reken je die wel mee, dan is het 3D- geprinte onderdeel concurrerend.“

'Bredere publiek’

Hoewel hij tevreden is over hoe Parts on Demand zich ontwikkelt, merkt Neil van Es dat sommige klanten na tien jaar nog steeds koudwatervrees hebben. Een van de euvels van additive manufacturing is volgens hem dat het een verzamelnaam is voor een heleboel technieken, de ene bedoelt voor ‘form en fit proto’s’, de andere meer voor eindtoepassingen. “De industriële markt sneeuwt wel eens onder tussen alle toepassingen.” Onterecht vindt hij. “Ik hoop daarom dat AM for Production de beurs wordt waar het bredere publiek naar toe komt om te zien hoe je 3D-printen voor productiedoeleinden kunt inzetten.”

Product 1

BLUSSEN IN STIJL → Brandblussers zijn een noodzakelijk onderdeel van elk gebouw, maar nogal lomp te hanteren en weinig esthetisch. De Hussechuck is niet alleen fraai om te zien maar ook uiterst praktisch in gebruik.

Brandblussers moeten gemakkelijk toegankelijk en simpel in gebruik zijn. In werkelijkheid worden ze vaak in moeilijk bereikbare hoekjes geplaatst en zijn ze onhandig te bedienen, wat de paniek en stress bij een brand nog vergroot. De Tsjechische architect en brandoverlevende Přemysl Kokeš weet dit uit eigen ervaring en herdefinieërde het ontwerp van de brandblusser volledig. Aan het gewicht valt weinig te doen, maar door de vorm en de manier van hanteren te veranderen kan de bruikbaarheid drastisch worden verbeterd. Door het apparaat om te vormen tot een cirkel als een reusachtig stuurwiel komt één hand vrij en beschermt het bovendien je lichaam als een schild.

PRAKTISCH EN STIJLVOL

Of het nu gaat om de basis Hussechuck of de overdekte Shield variant, de manier van gebruik is hetzelfde. Er is ook een korte slang bij, als je hem als een traditionele blusser moet gebruiken. Verder kan alles met één arm worden bediend,

zodat de andere arm vrij is om het ‘bluswiel’ te ondersteunen of iets anders vast te houden. Hoewel de Hussechuck al toonbaarder is dan een conventionele brandblusser, bieden de Shield en Shield Plus varianten een keur aan kleurrijke hoezen die er ook nog eens decoratieve interieurobjecten van maken. Het apparaat wordt geleverd met accessoires zoals een geïntegreerd gezichtsmasker, hitteschild, lamp, branddeken en EHBO-kit. Het ontwerp verwierf een iF Design Gold Award 2022.

25 → HUSSECHUCK 26–27 → ÉÉNPITTER 28 → SIGNAAL

TEKST Walter Wijnhoven BEELD Amplla

DE ÉÉNPITTER: CHRIS KABEL → Nederland telt vele ontwerpbureaus, maar er zijn ook ontwerpers die ‘voor zichzelf’ werken. Zoals Chris Kabel.

DE ONGELOOFLIJK TAAL

R IJK E DER

D I N G EN

labels en design galeries. Daarnaast werk ik geregeld aan grootschaliger projecten samen met architecten en woningbouwcorporaties, meestal geveltoepassingen; o.a. voor scholen, bedrijfsgebouwen en woningen. Als ik tijd over heb werk ik aan dingen of ideeën waar (nog) geen klant voor is en die ik wil uitproberen.

WW Wat vind je het belangrijkste aan een ontwerp?

CK Dat het vernieuwend is en kan verwonderen.

WW Welke rol speelt esthetiek in je ontwerpen?

WW Welke opleiding(en) heb je gedaan?

CK Na een jaar scheikunde aan de UVA in Amsterdam en een jaar Industrial Design Engineering op de TU Delft was ik op de toenmalige Academie voor Industriële Vormgeving in Eindhoven, nu Design Academy, helemaal op m’n plaats.

WW Wanneer ben je voor jezelf begonnen?

CK Direct na mijn afstuderen in 2001. In het begin maakte ik maquettes bij Vincent de Rijk voor OMA en MVRDV om geld bij te verdienen.

WW Waar is je werkplek?

CK In Rotterdam-West heb ik een voormalige kantine en werkplaats van de gemeentereiniging met parkeerplaats omgebouwd tot kantoor, atelier en tuin. Ik heb bomen geplant en een terras van stelconplaten aangelegd. In de zomer kan buiten worden gewerkt. Er lopen egels rond, midden in Rotterdam.

WW Wat doe je precies?

CK Ik ontwerp gebruiksvoorwerpen en meubels voor design

CK Die vloeit op een vanzelfsprekende manier voort uit alle andere beslissingen. Ik probeer eerder slim dan stylish te zijn. Een vliegtuig is mooi omdat het voldoet aan bepaalde natuurkundige wetten. Een maanlander is een wonderlijk prachtig ding omdat het zoveel mogelijk techniek met zo min mogelijk gewicht moet combineren. De logica van een simpele fiets — niet zo’n elektrisch ‘door-gestyled’ gedrocht — is prachtig, of de simpele eenvoud van een Chinees porseleinen theekopje.

TEKST Walter Wijnhoven

BEELD Chris Kabel

WW Je doceert ook?

CK Ik ben professor aan de Hochschule für Gestaltung in Karlsruhe. Met mijn studenten onderzoek ik nu welke rol Augmented Reality kan spelen voor product design.

WW Welke samenwerkingen ben je aangegaan?

CK Ontelbare… Een mooie samenwerking is die met Doornekamp Woodspecials, zij maken de Wood Ring bank voor Galerie kreo in Parijs. Een ronde bank die bestaat uit een houten balk van 10 meter lang die in 90 trapeziumvormige stukken is gezaagd. Die mannen zijn echte ‘houthelden’, geen project is hen te groot of ingewikkeld.

WW Waar zijn je ontwerpen te zien / in welke collecties opgenomen?

CK In april zijn er tijdens de Salone del Mobile in Milaan drie projecten te zien. Een grote lounge achtige stoel voor Fatboy, twee lampen bij Euroluce (tweejaarlijkse beurs voor verlichting), en het Nederlandse label Droog Design heeft een overzichtsshow in Triennale met daarin enkele van mijn ontwerpen. In Haarlem kun je de Binderklinker baksteen bewonderen in het Rozenprieel. In Amsterdam de gevel Here Comes the Sun op het Metis Montessori Lyceum en de Bent gevel in de Warmoesstraat. Werken van mij zijn o.a. opgenomen in collecties van het MoMA in New York, Stedelijk Museum Amsterdam en Hangaram Design Museum Seoul.

WW Welke awards heeft je werk gekregen?

CK O.a. enkele Red Dot Design Awards, de New Material Award, een Wallpaper design Award.

WW Wat zijn ontwerpen waar je het meest trots op bent?

CK De Wood Ring bank, de Flames kandelaar en een van mijn laatste ontwerpen: de Nodes ladder voor Galerie kreo. Een ladder van bamboe waarbij de treden het ritme van de knopen in de bamboe stam volgen. Waanzinnig mooi uitgevoerd door houtbewerker Rutger Graas uit Amsterdam.

WW Wat is je laatste gerealiseerde ontwerp?

CK 3P3C, dat staat voor ‘3 planks 3 cuts’. Voor een galerie in Toronto, Canada. Een stoel bestaand uit drie planken die op een slimme manier gezaagd en aan elkaar bevestigd zijn. Die heb ik zelf in mijn werkplaats gemaakt.

WW Waar werk je op dit moment aan?

CK Een kandelaar van gedraaid metaaldraad voor een Deens design label, een aantal interventies bij de entree van een woningcomplex van woningbouwcorporatie

Ymere in Haarlem, een vazencollectie voor een galerie in Parijs, buitenmeubels van geëxtrudeerd keramiek voor het Nederlandse label Weltevree en een experimenteel onderzoek in Zwitserland naar nieuwe meubeltoepassingen voor gecomprimeerd cellulosespons.

WW Wie is je favoriete designer/ontwerper?

CK The unknown craftsman :D

WW Wat zou je weleens willen (her)ontwerpen?

CK Een lantaarnpaal. De grootste lamp die er is en ze staan overal, haha. Er is nu met LED techniek zoveel spannends te doen. Door ontwikkelingen in techniek en productie worden bestaande producten telkens opnieuw bevraagd. Ik vind het geweldig daar een rol in te mogen spelen.

WW Waarom is jouw vak zo leuk?

CK Als kind haalde ik al alles uit elkaar en zette het dan met wisselend succes weer in elkaar. Vaak tot grote onvrede van mijn ouders. Ik ben gefascineerd door de ongelooflijk rijke taal der dingen. Hoe ze werken, gemaakt zijn, van welke materialen, wat ze voor ons betekenen, waarom ze falen of slagen, hoe we ze kunnen verbeteren, wat hun oorsprong is, en wat hun toekomst…

WW Waar ben je online te vinden?

CK Op instagram @chris_kabel of via www.chriskabel.com

Wood Ring bank

CASSETTESPELER 2.0

De Sony Walkman TPS-L2, de eerste commercieel verkrijgbare persoonlijke cassettespeler, betekende een revolutie voor draagbare muziekconsumptie. Nu retro het nieuwe modern wordt, vormt de TPS-L2 de inspiratie voor de ERA Portable Cassette Tape Player, waarmee ontwerper Hugo Jonasson vintage combineert met een moderne look.

Zijn ontwerp beschikt over wifi, bluetooth en heeft een 3,5 mm aansluiting voor een hoofdtelefoon naar keuze. Om iets moderner te zijn dan de Walkman heeft de ERA een klein display naast de fysieke knoppen voor afspelen / pauzeren en nummers wijzigen. Tussen de knoppen en het display bevindt zich een volumeknop, vergelijkbaar met die van de radio van vroeger. Ondanks alle modernisering spelen cassettes nog steeds een rol in de industrie. Ook grote artiesten maken gebruik van retro-technologie. Deze trend verklaart voor een deel de stijging van de verkoop van cassettes in de afgelopen jaren.

GHOSTWRITER

De opkomst van ChatGPT (Generative Pre-trained Transformer) is in de wereld van artificial intelligence (AI) niet onopgemerkt gebleven. Om ons een stap dichter bij co-creatie met AI te brengen bedacht ingenieur en ontwerper Arvind Sanjeev een ‘terugsprekende’ typemachine die hij de Ghostwriter noemt. De ‘ghost in the machine’ is GPT-3 van OpenAI, die het apparaat met de juiste menselijke input en aanwijzingen in staat stelt automatisch indrukwekkende antwoorden te typen. De Ghostwriter is gebouwd op een vintage Brother typemachine en uitgerust met een OLED-scherm dat de status weergeeft en twee knoppen om de AI-uitvoer te regelen. De machine heeft een Arduino aan boord die menselijke aanwijzingen leest en deelt met de Raspberry Pi aan het roer, die de GPT-3 API verder ‘bevraagt’. Op de terugweg ontvangt de Arduino tekstreeksen en activeert automatisch toetsaanslagen om de AI-suggesties op papier te typen.

HOUTEN BETAALKAART

Ondanks de opkomst van e-wallets en digitale valuta, vormen fysieke representaties van geld nog steeds de meerderheid. Creditcards zijn echter niet zo duurzaam, omdat ze na vervanging als stukjes plastic in het milieu terecht komen. De Treecard echter is gemaakt van hout, met uitzondering van de chip die nu eenmaal standaard in dergelijke kaarten zit. De volledig functionele kaart kan overal worden gebruikt waar MasterCard wordt geaccepteerd en ondersteunt ook digitale portemonnees zoals Apple Pay, Google Pay en Samsung Pay. Wat Treecard extra bijzonder maakt, is dat zijn inzet voor duurzaamheid verder gaat dan de kaart zelf. Voor elke 50 dollar die met de kaart wordt uitgegeven, wordt door een partnerorganisatie een boom geplant. Of de kaart het langer volhoudt dan een geplante boom is nog even afwachten.

GRIP OP JE SMARTPHONE

Deze vreemd uitziende beschermhoes voor je smartphone biedt extra grip en een standaard om je device op te kunnen plaatsen. De naam van de Geta case, een ontwerp van Bailey Hikawa, verwijst naar de inspiratiebron; traditionele Japanse sandalen met een verhoogde zool met ‘tanden’ die eruit steken. Bij deze smartphonehoes bieden die tanden houvast voor je vingers als je de telefoon vasthoudt. De tanden zijn ook schuin geplaatst aan de zijkanten, zodat de telefoon erop kan rusten en het scherm kan ondersteunen voor handsfree gebruik. Zo kan de telefoon ook rechtop staan, wat handig is voor videogesprekken. De in sommige opzichten functionele uitsteeksels zullen er echter niet toe bijdragen dat je smartphone gemakkelijk in je tas past, om nog maar te zwijgen over je jaszak.

ADDITIVE MANUFACTURING

Een basketbal 3D-printen?

Met de ‘3D Airless Prototype Basketball’ van Wilson Sporting Goods – dat ook de officiële ballen levert voor de wedstrijden in de National Basketball Association (NBA) – kan je dus echt spelen. Niet duidelijk is of de bal het echt een hele wedstrijd uit zou houden, maar met de ge3Dprinte basketbal kan je wel echt spelen. De bal voldoet bijna alle specificaties die voor een reguliere bal gelden, inclusief het gewicht, de grootte en de ‘rebound’ (stuit).

Kijk op tinyurl.com/

EOLBASKETBAL naar een video van het productieproces van de 3D Airless Prototype Basketball.

De ge3Dprinte basketbal bestaat uit een zwarte, rasterstructuur in acht parten – en bij dat laatste houdt de vergelijking met een reguliere lederen wedstrijdbal van Wilson wel op. Behalve het materiaal – waar verder niets over bekend is gemaakt De 3D Airless Prototype Basketball bevat bijvoorbeeld namelijk geen lucht – onder druk welteverstaan want de hexagonale rasterstructuur van de bal is volledig open. Heb je in elk geval nooit het probleem dat de bal lek kan raken of moeten worden opgepompt. Voor het ontwerp en de productie hebben General Lattice, EOS en DyeMansion de krachten gebun-

deld met Wilson. General Lattice heeft geholpen bij het doorlopen van het ontwerp- en iteratieproces. Hierna heeft EOS de basketball ge3Dprint. DyeMansion heeft na het 3D-printen het oppervlak glad afgewerkt en voor het kleuren gezorgd met hun VaporFuse Surfacing- en DeepDye Coloring- technologie. "Omdat basketbal een 'low equipment' sport is, is het veranderen van het meest kritische element, de basketbal, niet zomaar wat", zegt Lester Hitch, application consultant bij DyeMansion North America. "Ons team in Noord-Amerika was erop gericht om een consistente afwerking te creëren die voldoet aan de verwachtingen van het Wilson-team, op basis van hun ervaring met het maken van basketballen."

Showcase

"Wat Wilson doet met zijn Airless Prototype is een geweldige technologische showcase, die eens te meer aantoont hoe je met volwassen toepassingen tot geheel nieuwe ideeën kunt realiseren," zei David Krzeminski, Ph.D., senior consultant bij EOS’ Additive Minds. "We zien regelmatig AM-innovatie in de business-to-business, maar de laatste tijd worden innovatieve organisaties, zoals Wilson, creatief en onderzoeken hoe AM kan worden ingezet voor prototyping en productie, en ‘mass-customization’ van consumentenproducten.” DYEMANSION.COM

WWW.EOS.COM

WWW.GENERALLATTICE.COM

WWW.WILSON.COM

EN JE HOEFT HEM OOK NIET OP TE POMPEN?

ADDITIVE MANUFACTURING

Duurzaamheid en additive manufacturing

BELANG EN IMPACT VOOR 3D-PRINTEN

Duurzaamheid staat bovenaan de agenda bij bedrijven en consumenten. En additive manufacturing (AM), ook bekend als 3D-printen, wint terrein als duurzaam alternatief voor traditionele productietechnieken voor bijvoorbeeld rapid prototyping, productie van reserveonderdelen en ‘mass customization’. Maar zijn we ons volledig bewust van de impact die AM kan hebben op de maatschappij, en hoe duurzaam is het?

TEKST EN BEELD: MATERIALISE

Materialise organiseerde een gesprek met Sherri Monroe, executive director van de Additive Manufacturer Green Trade Association (AMGTA), en Leen Kuijken, hoofd Sustainability and Corporate PMO bij Materialise. De AMGTA is opgericht om de milieuvoordelen van additive manufacturing te bevorderen. Het Belgische Materialise, opgericht in 1990, is een van de pioniers op het gebied van 3D-printen in al zijn facetten.

Waarom is duurzaamheid zo belangrijk in AM?

“Nou, duurzaamheid is om een paar redenen belangrijk”, begint Monroe. “Bij elk type productie komt het gesprek vanzelf op gang. Ofwel zijn bepaalde bedrijven persoonlijk gemotiveerd, ofwel zullen hun klanten en werknemers de vraag stimuleren. Bedenk wel dat hoewel AM het potentieel heeft om op verschillende manieren duurzaam te zijn, het niet per definitie duurzamer is.

“Een voordeel voor ons om meer duurzame praktijken toe te passen in AM is dat, hoewel AM al een tijdje bestaat, ons denkproces over hoe we met AM werken vrij nieuw is. Het is niet zo dat we dingen al 30 jaar op een bepaalde manier doen; het terrein is onrustig, dus er is geen kans op traagheid. We hebben het potentieel om de dingen op de juiste manier te gaan doen – een duurzame manier. We kunnen be-

houden wat zinvol is en tegelijkertijd valkuilen vermijden, zoals de reeds bestaande infrastructuur, die in de traditionele productie duidelijk aanwezig is. Naarmate meer en meer bedrijven deze mentaliteit aannemen en vooruitgang boeken, zal duurzaamheid een belangrijk onderdeel van deze vooruitgang zijn en bedrijven een ongelooflijke kans bieden om te gedijen. Kuijken is het daarmee eens: “Ik onderschrijf deze punten volledig. Ik denk ook dat het ongelooflijk belangrijk is dat, aangezien deze 'mindset’ nieuw is, wij – de industrie – deze gelegenheid moeten aangrijpen om te blijven investeren in onderzoek en data. Omdat het ons aan zoveel gegevens ontbreekt, zijn er veel voorbeelden waarbij we niet weten hoe duurzaam een bepaald product of proces is – en dat is cruciaal, want duurzaamheid is belangrijk in alle lagen van de bevolking en in alle sectoren. We moeten voortdurend investeren in levenscyclusanalyses (LCA's – red.), partnerschappen opzetten en onderhouden om meer inzicht te krijgen, en uitzoeken hoe we elkaar kunnen ondersteunen om belangrijke uitdagingen aan te pakken. Hoe kunnen we bijvoorbeeld energie besparen, duurzamere materialen zoals gerecycled poeder gebruiken en in welke alternatieve materialen kunnen we in de toekomst investeren of onderzoek doen?” Monroe vult aan: “Precies, en om voort te bouwen op Leen's idee over data, we – de AMGTA – hebben ver-

schillende soorten publiek; het AM-publiek dat nieuw is in duurzaamheid en de duurzaamheidsorganisaties die zich niet bewust zijn van AM in het algemeen. We willen een dialoog creëren met beide groepen, omdat beiden elkaars potentieel zien, maar niet weten hoe ze hun respectievelijke kwaliteiten kunnen benutten. Daarom kunnen we samen uitbreiden door samen te werken. Maar beide groepen hebben het vertrouwen nodig dat de mogelijkheden van de ander echt de moeite waard zijn, en onafhankelijke gegevens, beoordelingen en LCA's kunnen daar alleen maar toe bijdragen. Ongeacht of het resultaat positief of negatief is, de informatie kan worden geanalyseerd en overgedragen aan andere projecten. Als bedrijven en organisaties honderdduizenden of misschien wel miljoenen dollars of euro's gaan uitgeven aan AM en duurzaamheid, willen ze enige zekerheid dat er hier echt potentieel is.”

Kuijken kan dit beamen: “Daar ben ik het mee eens. Gelukkig neemt de AM-business duurzaamheid nu serieuzer. In het verleden werd beweerd dat AM ‘groen’ was, en dit werd gezien als een synoniem voor duurzaamheid. AM maakt on-site productie mogelijk, dus minder transportemissies. En het maakt lichte structuren mogelijk, waardoor het gewicht van voertuigen en vliegtuigen vermindert - wat weer leidt tot lagere emissies. Hoewel het een gemakkelijke conclusie is, is het ook een onjuiste. Onderzoeksgegevens en onafhankelijke analyses, zoals LCA's, tonen aan of een proces duurzaam is. Het is essentieel dat de industrie haar verantwoordelijkheid neemt en dapper genoeg is om aan te tonen wanneer een methode succesvol is met betrekking tot duurzamere productie, of wanneer alternatieven beter zijn, en deze resultaten publiceert. De samenleving wacht erop dat bedrijven en de industrie hun verantwoordelijkheid nemen, aangeven waar we kunnen verbeteren en de volgende grote stap voorwaarts zetten.”

Hoe serieus neemt de AM-industrie duurzaamheid?

“De AM-industrie wordt steeds duurzamer, vooral sinds organisaties zoals Materialise zeggen dat een proces als 3D-printen niet alleen op zich duurzaam is; je moet het op de juiste manier gebruiken en jezelf duurzaam inrichten", legt Kuijken uit. “Het is bijvoorbeeld geen geheim dat AM-processen zeer

Door operaties voorspelbaarder te maken, kunnen chirurgen procedures in één keer goed uitvoeren, waardoor het aantal behandelingen en de duur ervan kunnen worden beperkt. Dit komt ook de maatschappij en het milieu ten goede door minder reizen en ziekenhuisverblijf en maakt waardevolle middelen voor de gezondheidszorg vrij.

energie-intensief zijn. Emissies bij AM productie komen van de productie van het poeder en de elektriciteit die gebruikt wordt bij het printproces. Het is belangrijk dat we deze factoren onderzoeken en dat we er transparant over zijn. Eens je de grootste factoren kent, kan je de juiste acties ondernemen om je uitstoot te verminderen – bijvoorbeeld door poeder vaker te hergebruiken en over te schakelen op hernieuwbare elektriciteit.”

Monroe: “Daar ben ik het mee eens. Ik heb een conferentie in München bijgewoond en in elke paneldiscussie werd duurzaamheid genoemd, ook al was dat niet het onderwerp. Iedereen probeert uit te zoeken hoe duurzaamheid in zijn bedrijfsmodel past en waar de kansen liggen. Persoonlijk vind ik dat bemoedigend. Ik denk echter niet dat bedrijven een keuze zullen hebben. Klanten, werknemers en de maatschappij eisen dit op dit moment in toenemende mate. De pandemie en andere wereldwijde gebeurtenissen van de afgelopen jaren hebben dit bij de mensen op de voorgrond geplaatst, terwijl dat drie of vier jaar geleden misschien nog niet het geval was.”

Wat duurzaamheid voor het milieu betreft, hebben bedrijven en organisaties het meestal over CO2 en het terugdringen van de uitstoot van broeikasgassen. Hoe belangrijk is dit? Zijn er andere aspecten die ze ook zouden moeten aanpakken?

“Hoewel ik eerder CO2 noemde, is duurzaamheid veel meer dan dat", weet Kuijken. “Dat is een punt dat we keer op keer moeten maken en blijven maken. Naast CO2 heeft duurzaamheid ook milieuaspecten, zoals het onderzoeken van de toxiciteit van producten en materialen, en er is ook sociale duurzaamheid. Hoe gaan we om met mensen in de toeleveringsketen, waar en hoe worden de materialen geproduceerd, en hebben onze leveranciers een beleid om mensen te beschermen, bijvoorbeeld tegen slavernij en conflictmijnbouw? Dit zijn slechts enkele onderwerpen die raken aan totaal verschillende onderdelen van duurzaamheid, en het is belangrijk dit te benadrukken. Monroe valt haar gespekspartner bij: “Leen maakt een uitstekend punt omdat duurzaamheid veel groter is dan alleen het gebruikelijke CO2- en >

Monroe, executive director van de Additive Manufacturer Green Trade Association: “Eén misvatting is dat printen minder energie vraagt of gebruikt."

GHG-argument (GHG – Green House Gas). De sociale impact ervan is enorm – we moeten ons richten op het verzachten van de negatieve effecten en het versterken van de positieve. Als je bijvoorbeeld kijkt naar de medische toepassingen van 3D-printen, waarbij op maat gemaakte implantaten of prothesen worden gemaakt in plaats van een ‘one-size-fits-all’ aanpak, hoe schat je dat dan in? En het is net zo belangrijk om te kijken naar andere gebieden die in aanmerking komen voor duurzaamheid voor het milieu, zoals hernieuwbare energie, het productieproces, enzovoort. Veel factoren zijn moeilijk te kwantificeren en financieel te waarderen, maar voor de betrokken mensen is het belangrijk.”

Wat zijn enkele veel voorkomende misvattingen over de duurzaamheid van AM, en hoe kunnen bedrijven die vermijden?

“Eén misvatting is dat printen minder energie vraagt of gebruikt", stelt Monroe. “Dit is niet noodzakelijk waar. Als je het poederproductieproces bekijkt, is het zeer energie-intensief, vooral om een levensvatbaar poeder te produceren - bepaalde aspecten zoals dat moeten worden meegerekend. Voor een LCA die we net hebben afgerond en binnenkort zullen publiceren, ontdekten we dat het moeilijk was om te bepalen of het AM-proces duurzaam was tijdens de productiefase. Er is echter veel meer te beoordelen dan alleen de eigenlijke productiefase. Het idee dat AM duurzaam is gewoon omdat er minder afvalmateriaal is in vergelijking met subtractieve productie is niet het geval: het hangt af van wat je doet. Dit wordt steeds beter begrepen, en bedrijven beseffen nu dat er meer aan de hand is dan dat AM automatisch duurzaam betekent.”

Kuijken: “Het aanvankelijke optimisme of standpunt dat ‘AM moet wel duurzaam zijn’ is nu voorbij. Slechts een bepaald percentage van de kilo's poeder wordt uiteindelijk gebruikt in het eindproduct. Dit is belangrijke informatie die mensen niet tegenkomen. Mensen gingen ervan uit (en sommi-

gen doen dat nog steeds) dat het gewoon magisch gebeurt, en dat je print wat je nodig hebt. Veel mensen hebben een gat in de technische details, en dat is een makkelijke misvatting. Maar dat is aan het veranderen met meer metingen en gegevens.”

AM wordt normaal geassocieerd met ontwerpvrijheid, maar hoe kan AM design, en AM in het algemeen, duurzaamheid beïnvloeden?

“Het klassieke voorbeeld is dat AM lichtgewicht en zuinigere onderdelen produceert", volgens Kuijken. “Maar zoals Sherri al zei, biedt AM functionaliteit en personalisatie die geschikt zijn voor bepaalde industrieën en toepassingen. Je kunt verschillende functionaliteiten in één stuk combineren om de prestaties van een onderdeel te verbeteren.”

“Vergeet niet, ontwerpvrijheid gaat over het wegnemen van beperkingen", verklaart Monroe. “Dat kan het ontwerpaspect zijn, bijvoorbeeld onderdelen lichter maken; maar ontwerpvrijheid heeft ook te maken met hoe het geproduceerd wordt. Kan het geproduceerd worden met andere energiemethoden, zoals hernieuwbare energie? Of kunnen we het energieverbruik compenseren door het te assembleren onderdeel te verschepen? We gaan er altijd van uit dat elk onderdeel in hetzelfde gebied moet worden geproduceerd, maar misschien kunnen we een beroep doen op meer mobiele productie. Dit soort kritisch denken kan worden toegepast op gebieden als het gekozen materiaal, waar het vandaan komt, de levensduur van een product, enzovoort. Een open geest houden voor dingen die we kunnen verbeteren en het uitvoeren van LCA's voeden het streven naar nieuwe manieren van werken.”

Materialise en AMGTA hebben beide recent LCA's uitgevoerd om aan te geven hoe duurzaam AM is in vergelijking met andere productieprocessen. Hoe belangrijk is transparantie in de industrie, en maken deze studies deel uit van jullie langetermijnstrategie om de duurzaamheid van AM te evalueren?

“Transparantie stelt ons bloot aan kritiek en maakt ons kwetsbaar”, vertelt Monroe. “Maar het is belangrijk voor een paar redenen. De eerste is dat het geloofwaardigheid geeft aan wat we doen. En de tweede is dat als je alles laat zien, het goede en het slechte, je waardevolle lessen geeft die je onderweg hebt geleerd. De lessen van de ene LCA kunnen worden toegepast op andere scenario's en toepassin-

Sherri

gen in andere sectoren, zodat de informatie op grotere schaal bruikbaar is.

“Wij hebben aan meerdere LCA's gewerkt – vier zijn in uitvoering en twee zijn bijna voltooid. Een daarvan gaat over een vliegtuigsteun, en de andere kijkt naar ‘binder jetting’, voornamelijk van onderdelen die in aircocompressoren worden gebruikt.

De ‘binder’ LCA hebben we in twee fasen aangepakt. Fase één analyseert de reproductie van het onderdeel met behulp van binder jetting, en fase twee kijkt naar het herontwerpen van hetzelfde onderdeel om verbeteringen toe te voegen zoals het lichter maken. Een andere LCA waar we enthousiast over zijn, vooral voor een AM-publiek, is ‘poly jetting’ op stof voor de mode-industrie. De mode-industrie is berucht voor het produceren van afvalmateriaal op stortplaatsen, en de milieu-impact is verschrikkelijk, dus we zien een enorm potentieel in dit scenario.

“We kijken voortdurend naar manieren om met onze leden samen te werken aan gezamenlijke LCA's of om hun LCA's onafhankelijk te laten beoordelen. Er zitten geweldige mogelijkheden en projecten in de pijplijn. We blijven zoeken naar manieren om onze leden te betrekken en hen aan te moedigen meer onderzoek te doen, of dat nu is door zelf meer onderzoek te doen of door gegevens voor onderzoek te verstrekken.

Kuijken: “Naast onze LCA met BASF over de duurzaamheid van AM-processen met betrekking tot de productie van tussenzolen in een sportschoen, werken we volgend jaar ook met een adviesbureau aan een nieuwe LCA. Die zal kijken naar de gepersonaliseerde inlegzolen die we op de markt brengen en de 3D-printmethoden vergelijken met de traditionele schuimmethode. We printen in Bluesint, oftewel gerecycled poeder, maar is het duurzamer om te printen in vergelijking met de traditionele methode? Het is spannend onderzoek, maar we tonen ook onze kwetsbaarheid. En hoewel LCA's niet onze kernactiviteit zijn, komt de samenwerking met anderen met expertise op dit gebied, transparantie en een beetje kwetsbaarheid door in-

Leen Kuijken, hoofd Sustainability and Corporate PMO bij Materialise: “De samenleving wacht erop dat bedrijven en de industrie hun verantwoordelijkheid nemen.”

formatie te verspreiden – met gebreken en al – de industrie alleen maar ten goede.”

Tot slot, jullie zijn allebei vrouwen in hoge functies bij bedrijven/organisaties die de AM-industrie vormgeven. Welk advies zouden jullie geven aan de volgende generatie en aan vrouwen die de AM-industrie duurzamer willen maken?

“Mijn advies voor vrouwen en mannen die AM steeds duurzamer willen maken is om het goede voorbeeld te geven en je bedrijf het goede voorbeeld te laten geven", stelt Kuijken. “Laat zien dat het onderwerp je na aan het hart ligt en neem het initiatief. Zoek gelijkgestemde collega's, stel duurzaamheid ter discussie en laat je stem horen. En voor leiders: duurzaamheid wordt snel uiterst belangrijk voor alle jonge (en volwassen) mensen, in welke positie ze ook komen in uw organisatie, dus let op.”

”Precies. En ik wil benadrukken dat het essentieel is voor jonge mensen om te gaan werken in sectoren als productie en techniek, vooral voor vrouwen, want die zijn ondervertegenwoordigd", benadrukt Monroe. “Nu is er een prachtige kans, want dit is onontgonnen terrein klaar om gekoesterd te worden. Dit is allemaal nieuw en er is zoveel ruimte om te bloeien en te innoveren. Bedrijven zouden een grote verscheidenheid aan mensen in dienst moeten hebben, ongeacht leeftijd en geslacht. “Deze mensen brengen frisse ideeën en ervaringen mee. Honderd jaar geleden wisten we niet wat de volgende berg zou zijn. Nu weten we dat duurzaamheid onze berg is, en we hebben alle ideeën nodig die we kunnen krijgen. En die ideeën en meningen zullen niet altijd op één lijn liggen, en dat is okay. Eigenlijk is het cruciaal, want door meer diversiteit zullen we oplossingen vinden die ons helpen deze enorme uitdaging te overwinnen.”

WWW.AMGTA.ORG

WWW.MATERIALISE.COM

Dit interview, hier met toestemming vertaald door de redactie, verscheen eerder online bij Materialise: Analyzing the Importance and Impact of Sustainability in AM. Hier is ook hun gesprek Actions You Can Take to Build Sustainability into Your AM Business — And Why You Should Do So terug te lezen. Hierin praten zij het belang van samenwerking en hoe best practices en trajectplanning bedrijven kunnen helpen duurzamere resultaten te bereiken.

ADDITIVE MANUFACTURING

3D-printen geeft je vleugels

Wil de luchtvaart tegen 2050 klimaatneutraal zijn, dan kan technologische innovatie daar een belangrijke bijdrage leveren. In de schijnwerpers staan bijvoorbeeld vormveranderende (morphing) structuren en additive manufacturing (AM) als productietechniek voor complexe lichtgewicht constructies. In het Clean Sky 2-project MANTA worden deze innovaties samengebracht voor tokomstige vliegtuigen.

TEKST EN BEELD: KONINKLIJKE NLR

De luchtvaartindustrie heeft zich gecommitteerd aan het verminderen van de CO2-uitstoot en de ontwikkeling van schonere vliegtuigen. Veel aandacht gaat uit naar de voortstuwing waarbij accu’s, waterstof en duurzame kerosine een oplossing kunnen bieden ter vervanging van fossiele brandstof. Maar ook door vliegtuigen aerodynamischer te maken, zodat de luchtweerstand afneemt, valt het nodige te verwachten. In het EU Clean Sky 2-project MANTA (MovAbles for Next generaTion Aircraft) wordt onderzoek gedaan naar twee innovatieve concepten:

- een multifunctioneel klepmechanisme waarbij kleppen, die het oppervlak van een vleugel of het vleugelprofiel doen veranderen (‘flaps’) en stuurvlakken rolroeren (‘ailerons’) kunnen worden gecombineerd;

- een vormveranderende winglet (meestal een opstaande verlenging van een vliegtuigvleugel) bekrachtigd met ‘morphende’ constructie-elementen.

Marc de Smit, senior R&D engineer bij het NLR Metal Additive Manufacturing Technology Centre (MAMTeC): "Bij beide concepten steken er minder onderdelen uit de vliegtuigvleugel; dit vermindert de luchtweerstand (‘drag’) en kan een 2 tot 8 procent lager brandstofverbruik opleveren en daarmee een vermindering van de CO2-uitstoot van het vliegtuig. In dit project ontwikkelt NLR een complete procesaanpak voor de productie van titaan ‘flaperon’-ribben met additive manufacturing".

Uitdaging

Het gekozen materiaal, titaan (Ti6Al4V), wordt veel gebruikt in vliegtuigonderdelen, vanwege de hoge specifieke sterkte. Omdat het geen last heeft van galvanische corrosie wanneer het met koolstofvezelonderdelen wordt verbonden, kunnen componenten van titaan bovendien worden gecombineerd met thermoplastisch composiet, een steeds vaker toegepast materiaal voor romp en vleugelbekleding. Maar het vervaardigen van complexe titaan onderdelen kan een uitdaging zijn. Met conventionele productieprocessen als frezen en smeden kan het heel duur of zelfs onmogelijk zijn om complex gevormde onderdelen te produceren. Dat geldt ook voor bijvoorbeeld de ribben voor ‘flaperons’: de combinatie van een flap en een rolroer.

‘Buy-to-fly’

AM biedt een kosteneffectief alternatief om ribben te maken met een betere ‘buy-to-fly ratio’ in vergelijking met traditionele fabricage. In de luchtvaartsector is de buy-to-fly (BTF) ratio van groot belang als uitgangspunt voor de productie-efficiëntie. De BTF-ratio is de verhouding tussen het oorspronkelijke gewicht van de grondstof en het uiteindelijke onderdeel. BTF-verhoudingen voor subtractieve fabricage in conventionele toepassingen liggen tussen 40:1 en 10:1. Voor AM-processen daarentegen zijn verhoudingen tussen 1:1 en 3:1 haalbaar. Een lage BTF-ratio is belangrijk om afval en kosten te beperken, vooral bij dure materialen zoals titaanlegeringen.

KONINKLIJKE NLR BOUWT AAN DE VLIEGTUIGVLEUGELS VAN MORGEN

"Met dit allemaal in het achterhoofd, heeft NLR gekozen voor Laser Powder Directed Energy Deposition (DED), een opkomend AM-proces dat in de belangstelling staat als technologie voor veel maken van grote onderdelen met hogere bouwsnelheden", legt De Smit uit. Met DED kunnen 3D-onderdelen worden gemaakt door lagen op een substraat of een reeds bestaand onderdeel aan te brengen. De ontwerpvrijheid die DED biedt, maakt het een interessant proces voor de productie van ‘near net shape’ vliegtuigonderdelen, zoals de flaperon-ribben.

Ontwerprichtlijnen en -normen

De introductie van restspanningen in een AM-onderdeel is een gevolg van de hoge temperatuurgradienten tijdens de fabricage. Dit is inherent aan elk AM-proces en veroorzaakt vervormingen. Dit maakt de productie van elk onderdeel door AM – met inbegrip van DED – uitdagend. Vervormingen kunnen met name optreden wanneer het ontwerp verschillende kenmerken bevat, zoals overgangen tussen volumineuze en slanke onderdelen, asymmetrische geometrieën en overhangingen. Het is essentieel om alle details met minimale vervorming te produceren om de vereiste nauwkeurigheid te bereiken. Om dit te bereiken zijn ontwerprichtlijnen en -normen essentieel. De invoering van DED staat nog in de kinderschoenen; hoewel voor DED een ASTM-ontwerprichtlijn is gepubliceerd, zijn er nog uitdagingen in verband met AM- en DED-ontwerp.

Maria Montero, R&D-ingenieur bij NLR-MAMTeC, was nauw betrokken bij het MANTA-project en legt uit: "De eerste stap was het uitvoeren van een topologieoptimalisatie-analyse van de flaperon-rib. De volgende stap was het ontwikkelen van een productieaanpak op basis van het geoptimaliseerde ribontwerp. Er is besloten uit te gaan van een substraatplaat waarop functies werden gebouwd met DED. Aan de hand van verschillende experimenten zijn de procesparameters bepaald en geoptimaliseerd voor alle kritische stappen, zoals het aanbrengen van overdikte en overlappingen tussen wanden en kruis-

punten. Via dit werk zijn de noodzakelijke de parameters en ontwerprichtlijnen ontwikkeld die nodig zijn voor het produceren van alle ribdetails door DED met titanium Ti6Al4V.”

Productie op ware grootte

Ook zijn strategieën ontwikkeld om doorbuigingen tot een minimum te beperken. De meest succesvolle bouwstrategie voor dit doel was de zogenaamde ‘eilandenstrategie’ in combinatie met een symmetrische opbouwstrategie. Bij deze strategie wordt het totale te bouwen oppervlak verdeeld in kleinere secties (‘eilanden’) die in een willekeurig patroon worden gebouwd met een padrotatie van 90° tussen de eilanden. Voor de flaperon-rib is een symmetrische opbouw toegepast in combinatie met de eilandenstrategie. Bij de symmetrische opbouwstrategie wordt het depositiepatroon aan beide zijden van het substraat afgewisseld, dat wil zeggen één laag op zijde A, twee lagen op zijde B, drie lagen op zijde A, enzovoort.

Montero: "Zodra alle parameters en strategieën waren ontwikkeld, zijn ze gecombineerd en toegepast voor de productie van de flaperon-rib op ware grootte. De productie van de rib werd verdeeld in vijf bewerkingen, zoals te zien is in de video (tinyurl.com/FLAPERONDED – red.). De rib wordt niet in één keer geproduceerd; verschillende spanningsverminderende behandelingen zijn nodig om de vervorming te beperken en scheurvorming te voorkomen".

Eindresultaat

Het eindresultaat bestaat uit drie flaperon-ribben op ware grootte, die elk in totaal drie dagen werk hebben gekost. Voor de productie van een rib is ongeveer 8 kg titaan Ti6Al4V-poeder gebruikt. Het gewicht van de DED-rib bedraagt ongeveer 4,5 kg – inclusief het substraat en de extra monolithische onderdelen. Dit komt neer op een BTF-verhouding van minder dan 3:1, vergeleken met de 40:1-verhouding als de rib uit een massief blok wordt vervaardigd. Het onderzoek toont de haalbaarheid aan van de productie van complexe en multifunctionele vliegtuigonderdelen in titaan door middel van DED. De ribben zullen vervolgens worden geassembleerd tot een volledige vleugelklep voor de mechanische tests die nodig zijn om de concepten en fabricagemethoden volledig, veilig en concurrerend in de luchtvaart toe te kunnen passen. WWW.NLR.NL

De flaperon-rib uit Ti6Al4V ge3Dprint met Laser Powder Directed Energy Deposition.

ADDITIVE MANUFACTURING

Is dat nou een beetje sterk?

Wil je de sterkte van een materiaal weten dan is in de werktuigbouwkunde de trekbank hét gereedschap. Ultimaker, Covestro en de Koninklijke Marine hebben dat niet gedaan om nu eens uit te vinden hoe sterk een ge3Dprint onderdeel nu echt is. Dus wilden ze er iets mee optillen. Maar wat dan? Een motorfiets? Een auto? Of misschien toch een grote jeep? Bij de Koninklijke Marine hadden ze een ander idee: Waarom geen pantservoertuig

Laten ze bij de Koninklijke Marine nu kunnen beschikken over een speciale hijstank om zo’n klus te klaren. De hijstank heeft twee stalen harpen om de hijskabels aan vast te maken. Aan die harpen kan je een langwerpige O-vormige verbinding vastmaken om de hijskabels weer aan te pikken.

Maar dan moet je die verbinding wel ontwerpen uiteraard. Ultimaker application-engineer Lars de Jongh heeft na het importeren van de geometrie van de haren het initiële ontwerp voor de ‘schakel’ gemaakt. Om het ontwerp te laten werken heeft de schakel een vlakke zijde nodig voor een stabiele

3D-print en moet het geprint worden met laaglijnen in dezelfde richting als de krachten op het onderdeel,. Bovendien moest het interactieoppervlak van de print en de metalen harpen zo groot mogelijk zijn om de krachten gelijkmatig te verdelen. Het ontwerp is een, maar dan heb je nog geen ma-

teriaal. Gezocht is naar een extreem sterk materiaal dat ook korte piekkrachten kan absorberen. Via de Ultimaker Marketplace, die gevuld is met honderden materialen, is de keuze gevallen op Addigy

F1030 CF10 van Covestro, een op nylon gebaseerde polymeer versterkt met koolstofvezel dat kan worden geprint met de Ultimaker S5 in combinatie met de CC-printkern.

Simulatie en optimalisatie

Het 3D-printen van een massieve schakel van 2 kg kost minder tijd dan het produceren met traditionele methoden. Maar het aantal iteraties voor de validatie van de juiste geometrie betekent toch dat tijd nog steeds een factor van belang is. Daarom is het ontwerp vóór het printen geoptimaliseerd met behulp van computersimulaties; Covestro beschikt over software die de exacte fysieke eigenschappen

EEN 3D-PRINT VAN 2 KG TEGEN EEN M113 VAN 12 TON

Met de schakel van 2 kg wist de Leopard2 Buffalo hijstank van de 13e Licht Brigade moeiteloos de M113 van 12 ton van de grind te lichten.

The Bright World of Metals

van het koolstofvezel nylon kent. Aan de hand van de simulaties is het ontwerp geoptimaliseerd, zodat het meer kon tillen met minder materiaal, met als resultaat een snellere productietijd met minder kosten. Om nu de berekende sterkte van het geprinte onderdeel fysiek te verifiëren zijn twee ontwerpen gemaakt voor twee maten. De eerste heeft een schakel van 1 kg die naar schatting tegen 12 ton moet kunnen hijsen. De tweede schakel – van 3 kg – zou geen moeite moeten hebben met 38 ton. Zowel de oorspronkelijke als de geoptimaliseerde versies zijn getest voor de grote en de kleine versie. De Koninklijke Marine beschikt daarvoor over een trekbank die tot 343 kN gaat. Het verschil tussen de geteste resultaten en de gesimuleerde cijfers bleek maar 1 procent te bedragen. Dit maakt de procesgang nauwkeurig, en winstgevend als het gaat om time-to-market en het verbeteren van de prestaties.

Hijsen maar

Na enkele maanden ontwerpen, printen, testen en plannen was het zover. Op een Nederlandse legerbasis in het zuiden van Nederland heeft de 13e Lichte Brigade geassisteerd met hun gepantserde bergingsvoertuig. Deze Leopard 2 Buffalo heeft een kraan aan de voorkant en is ontworpen om zware voertuigen zoals vrachtwagens en gevechtstanks te bergen. Als opwarmertje is de schakel van 1 kg gebruikt om een militaire versie van een Mercedes jeep van meer dan 2 ton op te tillen – geen enkel probleem. Tijd voor wat zwaarders.

De met koolstofvezel versterkte nylon schakel van 2 kg is tussen het M113-pantserinfanterievoertuig en de Buffalokraan geplaatst, de harpen vastgezet en vier kabels zijn vanaf de onderste haak aan het voertuig bevestigd. De hijstank heeft eerst langzaam de kabels en de ge3Dprinte schakel onder spanning gezet. Vervolgens is langzaam het hijsen begonnen en kwam de M113 los van de grond, hangend aan de ge3Dprinte schakel. De Buffalo heeft rond gereden, vooruit achteruit en is gedraaid en de schakel is blijven functioneren. Waarvan akte en te zien via tinyurl.com/HIJSENMAAR.

Go for Metallurgy!

The Bright World of Metals. Het topevenement voor gieterijtechnologie, metaalproductie en – verwerking en thermoprocestechniek. Technologieën voor een klimaatvriendelijke en duurzame, succesvolle metaalindustrie. ecoMetals en ecoMetals Trails – de wegen naar decarbonisatie + circulaire economie.

Synergie in verbinding

De gateways voor kennisoverdracht: de technologieforums op GIFA, METEC, THERMPROCESS en NEWCAST.

See you in Düsseldorf!

De CAD-geometrie van de schakel.

PRODUCT LIFECYCLE MANAGEMENT

PLM – de kracht van abstractie

Zonder abstractie zou het denken, spreken en leren vrijwel onmogelijk zijn. Als ik een grijs gestreept beest door mijn tuin zie sluipen en ik zeg tegen mijn vrouw “Daar loopt een kat in de tuin”, dan heb ik dat grijze beest geclassificeerd als ‘kat’, een begrip waarin alle eigenschappen die katten gemeen hebben verenigd zijn, ofwel de abstractie van alle katten (afbeelding 1a). Mijn vrouw kan dan bijvoorbeeld vragen: “Is het een grijze?” En als ik dat bevestig dan weet zij dat het de kat van twee huizen verder is (afbeelding 1b). In deze discussie is “die kat” (de grijze) de unieke kat van twee huizen verder en verwijst ‘kat’ (de rode) naar de klasse van alle katten.

Het valt nu op dat we van de klasse eigenlijk geen foto kunnen maken, want de klasse is een abstractie. We kunnen hem alleen aanduiden met een voorbeeld. Toch heeft ons abstractievermogen er geen moeite mee om die grijze kat te herkennen als een kat, ondanks dat het voorbeeld rood is.

De kracht van classificatie zit in de overerving: elk lid van de klasse erft alle eigenschappen van de klasse: een kat heeft klauwen, miauwt, heeft een lange staart kan rood zijn of grijs, maar niet groen et cetera. Door het beest in de tuin te classificeren als een kat, weet mijn vrouw heel nauwkeurig waar ik het over heb. Evenzo is classificatie ook de basis van (product)datamodellering. In de vorige column gebruikte ik het voorbeeld van een Part-tabel. Als ik een los object zie met attributen Number en

Afbeelding

Name dan kan het van alles voorstellen, maar als het in de Part-tabel staat, en dus behoort tot de klasse Part, dan is alle wat we weten van de abstractie Part van toepassing op dit object.

In de meeste gangbare datamodellen, zoals het relationele model, zijn klasse en object niet verenigbaar: klassen staan in het schema en objecten in een tabel. Een object kan dus niet tegelijk een klasse zijn. Voor boekhouders is dan nooit een probleem geweest maar voor productdata is dat een ernstige beperking. Net zoals de kat in de tuin lid is van de klasse kat, zo is de klasse kat op zijn beurt weer lid van de klasse zoogdieren en die is weer lid van de klasse gewervelde dieren. Deze hiërarchie van klassen herkennen we ook bij producten.

In figuur 2 ziet u nog een keer het datamodel van de klassen Part en Revision. Het model zegt dat er Parts zijn en Revisions en dat elke Revision hoort bij (is gelinkt met) precies één Part. Nu is de praktijk dat we ook spreken van het Partnr en de Partname bij een Revision. In de database kunnen we die, als we niet elke keer de formule willen opschrijven, als afgeleide attributen specificeren. Maar door gebruik te maken van de semantiek van classificatie erft elke Instance impliciet alle attributen met hun waarde van de klasse. Dat specificeren we eenvoudig in het datamodel door de pijl van Revision naar Part gestreept te tekenen. De betekenis van die streeppijl is dat elk Part behalve object, tevens een

Part Partnr

PartName

Part

Partnr

PartName

Afbeelding 2a

Datamodel van Part met Revision.

Afbeelding 2b Part als klasse van Revisions

Revision

RevNr Status

PromDate

Revision

Partnr

PartName

Revnr Status

PromDate

Afbeelding 1b Een kat

1a De kat

klasse van zijn Revisions is en elke Revision lid van een Part-klasse. Dat impliceert dat de Revision de attributen met hun waarde erft (daarom cursief) van zijn klasse, i.c. het Part-object.

Dat erven behoeft echter enige toelichting. De eigenschappen van een object omvatten zijn attributen en hun waarden. De eigenschappen van een klasse zijn de constraints die gelden voor zijn leden: welke attributen zijn er en welke waarden mogen zij hebben. Elk Revision-object erft de attribuutwaarden van zijn Part-object. De constraints zijn eigenschappen van de Part-klasse. Die zijn geformuleerd in termen van de Part-attributen en zijn daarom niet zonder meer toepasbaar op de Revision-objecten. Die worden daarom niet geërfd. (Ook als u deze alinea niet helemaal kunt volgen, mag u gewoon verder lezen.)

Nu verder met classificatie-hiërarchieën. Connected PLM vereist dat we individuele producten volgen tijdens gebruik. Dat betekent dat we voor elk product-exemplaar een object creëren. Figuur 3 toont een conceptontwerp voor een datastructuur.

Om product exemplaren te kunnen volgen is Revision gepromoveerd tot een klasse van Instances. Omdat we uiteraard de productstructuur willen kennen, is de BoM op Revision toegepast. Als je wat nauwkeuriger kijkt zie je dat Parent een gewone link is, maar van Child heb ik, als vernuftig data-constructeur, een classificatie gemaakt. Een part is er immers om als onderdeel gebruikt te worden, dus zou best wel eens handig kunnen zijn om Revision als klasse van WhereUseds te beschouwen. Het BoM-object erft dan de attribuutwaarden van zijn Part en zijn Revision. Om de modificaties van een exemplaar gedurende zijn operationele fase te kunnen bijhouden, heb ik, als eerste gooi, de Klasse Modification toegevoegd, die de oude met de nieuwe Instance verbindt en de datum en uitvoerder van de modificatie registreert. De vraag voor de constructeur is: gaat dat werken?

Ik vrees van niet. Ik weet nu weliswaar welk exemplaar vervangen is en van welke Revision dat is, maar die Revision is op veel meer plaatsen toegepast en daarvan is de juiste Instance niet te bepalen. Ik weet dus niet in welke Instance deze wijziging heeft plaatsgevonden. Bij wijze van snelle fix heb ik een link tussen Mod en Bom aangebracht. Daarmee vind ik wel de Parent-Revision waarin de wijziging plaatsvond, maar niet welke specifieke Instance daarvan. De oplossing is waarschijnlijk om Mod te vervangen door de AsMaintained structuur. Er moet dan nog wel even gecon-

Afbeelding 3 Klasse-hiërarchie met drie lagen en data-constructieprobleem.

troleerd worden of je daaruit echt de structuur op elk moment kunt aflezen. Ook heb ik nog een vraagje ten aanzien van de niet serial parts. Daarvan kennen we geen instances, maar het kan toch nodig zijn om eventueel revisie-upgrades te registreren. Met andere woorden, het boeiende constructeursspel is nog niet ten einde, maar mijn schrijfruimte wel. Hier ligt dus een uitdaging voor de echt geïnteresseerde lezer.

Ik hoop hierboven invoelbaar te hebben gemaakt dat het ontwerpen van een datamodel wel wat lijkt op het ontwerpen van een mechanische constructie, zij het dat het model geen massa heeft en dat het gedrag bepaald wordt door andere wetten. Herkenbaar is dat er gekozen moet worden uit alternatieve oplossingen. Soms blijken die fout, in de zin dat zij niet de informatie kunnen vastleggen die gevraagd wordt, soms zijn beide alternatieven bruikbaar, maar is de één eleganter dan de andere, of laat meer ruimte voor latere uitbreidingen.

Ook wilde ik laten zien dat abstractie een belangrijk mechanisme is om de structuur semantisch te verrijken en tevens eenvoudiger te houden. De klassenhiërarchie Part-Revision-Instance is een veel voorkomende. Nu er tegenwoordig veel gebruik gemaakt wordt van productconfiguratie kan die hiërarchie naar boven worden uitgebreid met ProductFamily. Als er gekozen moet worden tussen alternatieve software, dan wordt je van vergelijking van de onderliggende datamodellen veel wijzer dan van het lezen van de folder of het vragen stellen aan de verkoper. Helaas hebben verkopers vaak geen benul van wat een datamodel is. Je kunt dan het model van wat je nodig hebt zelf maken of laten maken door een ervaren data-engineer. Je kunt dat aan je leveranciers voorleggen met de vraag: zeg mij waar mijn model conflicteert met dat van jullie. Als er dan later conflicten blijken te zijn die de leverancier niet vooraf heeft aangegeven dan is het zijn probleem om dat op te lossen en geen kwestie van dure klantspecifieke aanpassingen. In elk geval is zo’n datamodel, omdat het gebaseerd is op formele mathematische en logische begrippen, een eenduidige beschrijving en alleen daarom al een goed middel om informatiebehoeften te bespreken.

HENK JAN PELS

gepensioneerd universitair hoofddocent bedrijfskundige informatica (TU Eindhoven), is onafhankelijk consultant, gespecialiseerd in Product Data Management.

H.J.PELS@OUTLOOK.COM

ROBOTICA EN AUTOMATIERING

Trends in robotisering

Nu de verkoop van robots een recordhoogte bereikt, doet Marc Segura, de baas van ABB Robotics, verschillende voorspellingen over de belangrijkste trends in de robotisering voor 2023. Allereerst kan met robotisering het personeelstekort op de arbeidsmarkt te lijf worden gegaan. Robots worden bovendien eenvoudiger in gebruik – mede dankzij kunstmatige intelligentie. Bovendien – en dat is een belangrijke derde ontwikkeling – neemt de samenwerking tussen bedrijven en onderwijsinstellingen toe om de werknemer van de toekomst op te leiden.

"Disruptie en onzekerheid dwingen bedrijven om anders na te denken over de manier waarop ze werken. Schaalbaar, flexibel en in staat om een groeiend aantal taken uit te voeren, bieden robots een ideale manier om met onzekerheid om te gaan, waardoor bedrijven veerkrachtiger worden", stelt Segura. "Tegelijkertijd berust succesvolle robotisering op het combineren van het potentieel van robots en mensen om de best mogelijke resultaten te bereiken. Naarmate nieuwe technologieën robots gemakkelijker te gebruiken en in te zetten maken, zien wij 2023 als een jaar van kansen waarin bedrijven en hun werknemers nieuwe niveaus van productiviteit, efficiëntie en flexibiliteit kunnen bereiken."

Krapte op de arbeidsmarkt

"De impact van wereldwijde tekorten op de arbeidsmarkt wordt in toenemende mate gevoeld door veel bedrijven die proberen in de pas te blijven lopen met de verwachtingen van hun klanten. Dit, in combinatie met wereldwijde onzekerheid, verstoorde leveringsketens en stijgende energiekosten als gevolg van de wereldgebeurtenissen in 2022, betekent dat meer bedrijven naar automatisering met robots kijken als een manier om de flexibiliteit te vergroten, veerkracht op te bouwen en hun activiteiten duurzamer te maken."

Reshoren of nearshoren

Het effect van het tekort aan arbeidskrachten is nu al in alle sectoren voelbaar en zal in 2023 aanhou-

den naarmate het effect van de vergrijzing en de terughoudendheid om laagbetaald en onbevredigend werk aan te nemen, toeneemt. Voorspeld wordt dat tegen 2030 meer dan 85 miljoen banen onvervuld zullen blijven, wat de economische groei belemmert en bedrijven ertoe aanzet nieuwe manieren te vinden om de tekorten aan arbeidskrachten aan te vullen.

De vraag naar robots zal vooral groot zijn in landen waar bedrijven hun activiteiten willen re- of nearshoren om hun toeleverketen beter bestand te maken tegen wereldwijde gebeurtenissen. In een onderzoek dat ABB Robotics in 2022 uitvoerde onder 1.610 Amerikaanse en Europese bedrijven, zei 74 procent van de Europese en 70 procent van de Amerikaanse bedrijven dat ze van plan zijn hun activiteiten te re-shoren of near-shoren, waarbij 75 procent van de respondenten in Europa en 62 procent in de VS aangaf de komende drie jaar te zullen investeren in robotautomatisering.

Meer mogelijk met robots

"Terwijl de aandacht is gericht op het effect van automatisering op banen, zullen robots in toenemende mate de saaie, vuile en gevaarlijke taken uitvoeren die niet langer aantrekkelijk zijn, en zo het probleem van de wereldwijde tekorten aan arbeidskrachten en vaardigheden helpen oplossen", aldus Segura. "De toenemende mogelijkheden van robots, waaronder de ontwikkeling van collaboratieve opties met grotere payloads zoals ABB's GoFa- en

DRIE BELANGRIJKE ONTWIKKELINGEN VOLGENS ABB

SWIFTI-cobots die veilig naast menselijke werknemers kunnen worden ingezet, bieden nieuwe mogelijkheden voor bedrijven om zowel tekorten aan vaardigheden aan te pakken als hun bestaande arbeidskrachten beter te benutten.”

Nieuwe sectoren

“We zullen ook zien dat robots taken op zich nemen in nieuwe sectoren zoals de foodservice en de gezondheidszorg, met name in laboratoria en apotheken. In de restaurantketen Haidilao, waar de bereiding van maaltijden is geautomatiseerd, werken al ABB-robots. Aan de University of Texas Medical Branch (UTMB) in de VS hebben ABB-robots een revolutie teweeggebracht in het onderzoek naar antilichamen door het testproces te automatiseren, waardoor het aantal tests per dag van 15 naar 1000 is gestegen. We zullen zien dat robots in 2023 een grotere rol gaan spelen in soortgelijke omgevingen naarmate het tekort aan arbeidskrachten gevolgen blijft hebben voor bedrijven," aldus Segura.

Makkelijker in gebruik

Terwijl autonome technologieën robots gemakkelijker te programmeren, te bedienen en te onderhouden maken, zullen meer bedrijven hun eerste investeringen in robots doen of manieren vinden om ze in nieuwe toepassingen in te zetten. De nieuwste autonome navigatietechnologie in de Autonomous Mobile Robots (AMR's) van ABBt, verhoogt nu al de productiviteit en maakt de werkzaamheden flexibeler en sneller. Dankzij oplossingen als deze kunnen fabrikanten overstappen van traditionele productielijnen naar geïntegreerde, schaalbare, modulaire productiecellen, terwijl de levering van onderdelen in verschillende vestigingen wordt geoptimaliseerd.

Kunstmatige intelligentie

Ontwikkelingen op het gebied van kunstmatige intelligentie AI zorgen voor autonoom grijpen en positioneren, waardoor robots meer taken kunnen uit-

Meer mogelijkheden: De recent geïntroduceerde SWIFTI CRB 1300 industriële collaboratieve robot voor lasten tot 11 kg kan je gebruiken voor palletiseren maar ook voor schroeven.

voeren. Dit grotere gebruik van AI in de robotica helpt bij taken als schroeven, die al in gebruik zijn in de Robotics Mega Factory van ABB in Shanghai, waar robots met AI-ondersteuning nieuwe robotmodellen bouwen. Tegelijkertijd zal de verdere vereenvoudiging van de software en controllers die worden gebruikt om robots te programmeren, de belemmeringen voor invoering verder verminderen doordat de noodzaak van specialistische expertise wegvalt.

"Naarmate kunstmatige intelligentie in de robotica zich verder ontwikkelt, worden de zorgen rond complexiteit en capaciteiten die bedrijven er voorheen van weerhielden te investeren in robotisering, weggenomen", stelt Segura. "Naarmate de mogelijkheden zich verder ontwikkelen, zullen robots verschijnen in grotere aantallen en in toepassingen buiten de traditionele productie- en distributieomgevingen, zoals elektronica, gezondheidszorg, e-commerce, farmaceutica en foodservice."

In de nabije toekomst zullen ook verbonden digitale netwerken ontstaan, waarbij gebruik wordt gemaakt van open platforms om een snelle en een-

De drie belangrijkste robotiseringstrends voor 2023 volgens ABB

ABB heeft een overeenkomst gesloten met verschillende technische universiteiten in Vietnam om studenten robots te leren programmeren en toepassen.

voudige integratie van robots, controllers en software van verschillende leveranciers mogelijk te maken. De OmniCore-controllers van ABB zijn gemaakt om robots meer open en verbonden te maken, waardoor robots toegankelijker worden en kleinere bedrijven en start-ups automatisering kunnen omarmen.

Meer samenwerking

Nu steeds meer bedrijven robots introduceren, is er een groeiende behoefte van werknemers om nieuwe vaardigheden te leren waarmee zij in een geautoma-

tiseerde omgeving kunnen gedijen. Om dit te bereiken is een gezamenlijke, multi-generatie aanpak nodig, van scholen, hogescholen en universiteiten tot het mkb ondersteunende organisaties die opleidingen aanbieden.

"De fabrieken van de toekomst hebben werknemers nodig die weten hoe ze geautomatiseerde technologieën moeten toepassen om taken uit te voeren.

"Naarmate robots meer gemeengoed worden in fabrieken, magazijnen en andere omgevingen, zullen er meer partnerschappen komen tussen robotleveranciers, fabrikanten en onderwijsinstellingen om

Door de medische testprocedure op COVID-antilichamen te robotiseren is de capaciteit in het medisch centrum van de Universiteit van Texas gegroeid van 15 naar 1000 per dag.

ervoor te zorgen dat mensen de juiste vaardigheden hebben voor een geautomatiseerde toekomst. Er zijn al meer dan 200 voorbeelden van samenwerking tussen ABB en leerkrachten over de hele wereld, waar onze robots, RobotStudio-simulatie- en programmeersoftware en AR- en VR-tools worden gebruikt om studenten van alle leeftijden de vaardigheden te leren die nodig zijn om robotautomatisering te programmeren en te gebruiken", claimt Segura.

WWW.ABB.COM

In de Robotics Mega Factory van ABB in Shanghai bouwen robots geholpen door kunstmatige intelligentie nieuwe robotmodellen.

De simulatie- en programmeersoftware RobotStudio is recent uitgebreid met cloudfunctionaliteit, zodat ook in in real-time samen kan worden gewerkt vanaf elke plek ter wereld op elk apparaat.

PRODUCTIEAUTOMATISERING

Op rolletjes

ROBOTIZE INTEGREERT DRIE SNIJLIJNEN EN EEN VERPAKKINGSSTRAAT BIJ ROYAL VAASSEN

Royal Vaasen Flexible Packaging en automatiseerder Robotize hebben al een lange gezamenlijke geschiedenis, die al begint voor laatstgenoemde joint-venture tussen Machinefabriek Geurtsen en Hollander Techniek werd opgericht. Want al heb je het bij de joint-venture over een gecombineerde geschiedenis van meer dan 130 jaar, de historie van kortweg Royal Vaassen gaat nog veel verder terug – tot in 1867.

Uit de tingieterij van weleer ontstaat in 1924 een producent van flexibel verpakkingsmateriaal in inmiddels alle mogelijke verschijningsvormen . De ‘Koninklijke’ richt zich op de markt voor voedingsmiddelen, de tabak en op de industrie. Denk bij die laatste bijvoorbeeld aan de isolatiepanelen die zijn afgewerkt met gelakte, gecoate en of gelamineerde aluminium folie.

Van vijf naar drie snijlijnen

Een van de stappen die bij Royal Vaasen wordt

doorlopen om tot het door de klant gewenste product te komen is het verwerken van grote rollen papier of folie in kleinere, die weer door de klant verder worden verwerkt. Voor een van de marktsegmenten die Royal Vaassen bedient, ontstond de behoefte de productiviteit van het proces zo te wijzigen, dat met drie geautomatiseerde snijlijnen zou kunnen worden volstaan. Dit hield in dat afscheid zou worden genomen van twee bestaande snijlijnen.

Maar dat is geen proces dat je van de een op de an-

Robotize heeft bij en met Royal Vaassen drie snijlijnen met robotcellen samen met een verpakkingsstraat tot een soepel werkend geheel gesmeed.

ROBIN ZANDER

dere dag uitvoert en waar je ook expertise van buitenaf voor nodig hebt. Je core-business bestaat tenslotte niet uit het automatiseren van productieprocessen, maar het leveren van flexibele verpakkingsmaterialen aan je klanten. En als je dan al goede ervaringen hebt opgedaan met Robotize, en in een eerder stadium haar samenstellende delen, dan weet je waar je aan moet kloppen. Dan weet je wat je aan tafel krijgt: de mechanische knowhow van Machinefabriek Geurtsen en de ervaring van Hollander Techniek op het vlak elektrotechnische automatisering en de ontwikkeling van de robotbesturingen

Slitten

Sec gaat het bij dit automatiseringsproject om het integreren van een separate verpakkingsstraat en twee snijlijnen – bij een van de twee snijlijnen is een volledig nieuwe robotcel geplaatst – met automatische palletafvoer. Maar hier moet die derde snijlijn in worden opgenomen die al in een eerder stadium door Robotize onderhanden is genomen en nu aangepast is aan de nieuwe eisen. Het project is zo goed als afgerond. Loop je met één hele grote stap door het complete productieproces voor dit specifieke marktsegment heen dan wordt dus een grote rol papier – de moederrol – op gedeeld in kleinere rollen. Kijk je in wat meer detail dan wordt het materiaal van de moederrol in stroken gesneden in een proces dat officieel slitten heet. Die smallere stroken worden elk afzonderlijk weer op een zogenaamde huls gespoeld. De huls is eigenlijk een kartonnen koker op strookbreedte. De hulzen zitten naast elkaar op een lange as – de ‘turret’ – zodat de geslitte stroken uit de moederrol eigenlijk naadloos op de hulzen kunnen worden gespoeld.

Voor-oriëntatie en QR-code

Aan het eind van dit compleet geautomatiseerde proces plakt een operator een label op elke rol en worden de rollen met een semi-automatische rollenverwijderaar – van de turret gepakt. Hierna worden de rollen automatisch stuk voor stuk gekanteld en komen vlak op een rollenbaan te liggen. De rollen worden vervolgens voor-georiënteerd. Dit houdt dat

de rol zo wordt gedraaid dat het label zich altijd op dezelfde positie bevindt aan de buitenkant van de pallet. Ook wordt de rol gecontroleerd op de juiste dimensies en wordt rol in combinatie met de huls vlak geperst. Dit laatste houdt dat het papier en huls worden aangedrukt om eventuele hoogteverschillen tussen huls en papier te elimineren. In een volgende stap wordt aan de binnenzijde van de huls met een laser een QR-code en aanvullende tekst aangebracht. Vervolgens worden de rollen een voor een door een robot van de rollenbaan gepakt en afgelegd op een pallet. De robot legt tussen de verschillende lagen rollen nog een kartonnen vel ter bescherming.

Palletverpakkingslijn

Hierna volgt een volgende stap die wordt uitgevoerd op een separate lijn: de palletverpakkingslijn. De volgeladen pallet wordt hier met een AGV naar toegebracht. De pallet wordt in de verpakkingsstraat gewogen om te controleren of de pallet compleet is en volgens planning beladen. Is dat het geval dan plaatst een robot een houten deksel op de bovenste laag. Dit deksel dient om de rollen te beschermen tegen de kunststof ‘straps’ die om de pallet worden gewikkeld. Daarna wordt de pallet met folie ‘gewrapt’. Aan twee zijden wordt nog een sticker aangebracht ter identificatie van de pallet die vervolgens met een AGV kan worden afgevoerd richting (tussen)magazijn.

Een opmerkelijk detail is dat de robot die het deksel op de pallet legt een ‘tweedehandsje’ is van elders uit de productie. Royal Vaassen heeft de robots altijd goed onderhouden. Bovendien is het deksels plaatsen geen ingewikkelde of zware taak. Van een hoge snelheid is ook al geen sprake want het is een taak die steeds om de paar seconden moet worden uitgevoerd. Daarom kan de robot deze taak nog uitstekend tot in lengte van dagen verrichten. Ook de ‘strapper’ is hergebruikt, in tegenstelling tot de ‘wrapper’ die wel is vernieuwd.

Kritische analyse

Wil je de productie op peil kunnen houden teruggaan in productiemiddelen dan is een kriti-

Optimaal hergebruik: de robot die het deksel op een pallet met rollen legt komt van elders uit de productie.

sche analyse van alle handelingen in het productieproces van moederrol tot volle pallet in het magazijn noodzakelijk. Want eigenlijk lopen de drie snijmachines die in productie blijven nu al zo goed als op de volle snelheid van 600 m/min. Hoeveel ‘delers’ – de kleinere rollen die uit de moederrol worden gehaald – vervolgens richting palletiseerrobot gaan is afhankelijk van de wensen van de klant: wil de klant smalle rollen met een beperkte lengte aan papier dan moet de robot behoorlijk doorpezen om de aangevoerde delers op de pallet te krijgen. De eis die Royal Vaassen op tafel heeft gelegd om de productie op het gewenste niveau te houden is daarom dat de robot in staat moet zijn elke 12 seconden een rol op te pakken en op de pallet te leggen.

Met de hand of automatiseren?

Dat verdere automatisering dan de logische keuze is, zal niemand verbazen maar Robotize en Royal Vaassen hebben gezamenlijk wel in de voorbereidingsfase uitvoerig geanalyseerd welke stappen dan noodzakelijk zouden zijn. Welke taken die nu nog met de hand worden uitgevoerd kan je bijvoorbeeld zinvol automatiseren en hoe? Zo werd in de oude situatie aan de binnenzijde van de huls met de hand een sticker met een barcode geplakt ter identificatie van de rol. Dat moet te automatiseren zijn, zou je zeggen.

Wilfred Jansen die vanuit Royal Vaassen het projectmanagement onder zijn hoede heeft genomen: “Bij het begin van het project was het idee nog om automatisch te gaan stickeren. Zoek gewoon een applicator die de stickers aan de binnenkant van die rol kan plakken. Maar we hebben ook heel veel variatie in hulzen met allerlei verschillende diameters. Dan krijg je het niet voor elkaar om dat automatisch te doen.” De keuze viel daarom uiteindelijk op een applicatie met een laser die op de binnenzijde van de huls ‘schrijft’. Maar ook dat het nog wel wat voeten in de aarde, aldus Jansen: “Oorspronkelijk wilden we de barcode gaan laseren. Maar je hebt wel te maken met een krom oppervlak die de barcode afhankelijk van de diameter van de huls verschrikkelijk

vervormd. En dan is er geen barcodescanner meer die dat kan lezen. Dus zo zijn we op het laseren van een QR-code gekomen. Uiteraard hebben we dat gedaan in nauw overleg met onze klanten. Wel wordt op verzoek van sommige klanten gekeken om aanvullende informatie aan te brengen met de laser.”

Ralph van Eersel, projectleider bij Machinefabriek Geurtsen en voor Robotize de hoofdprojectleider en eerste aanspreekpunt, vult aan: “In dat stickeren ging veel handwerk zitten. Nu is dat volledig geautomatiseerd door het laseren aan de binnenzijde van de huls. Gewoon inline, dus daar komen geen mensen aan te pas. Dat maakt het ook mogelijk operators effectiever in te zetten, zodat zij hun werkzaamheden kunnen richten op het aan de gang houden van de snijlijn.”

De palletiseerrobot

krijgt 12 seconden om rol op de juiste positie te plaatsen. De robot plaatst een nieuwe pallet niet meer zelf en hoeft ook de oriëntatie van de rol niet meer zelf te bepalen

Functies weghalen

Een andere stap heeft te maken met de 12 seconden die de robot heeft om een rol op een pallet te plaatsen. Dan moet je niet willen dat de robot zelf een pallet moet pakken om de rollen op te leggen. Of zelf maar moet zien hoe de rol zo op de pallet komt dat de eerder aangebrachte sticker altijd aan de buitenkant van de stapel komt. In de eerdere situatie was dat voor beide stappen wel het geval, maar de functies zijn bij de robot weggehaald. De rol wordt nu aan de robot aangeboden met de sticker in een gedefinieerde positie. Voorheen pakte de robot de rol van de rollenbaan en ging zelf met een externe sensor op zoek naar de exacte positie van de identificatiesticker. Vervolgens werd daar uit afgeleid hoe de rol gedraaid moest worden, zodat de sticker op de rol altijd leesbaar zou zijn. Nu gebeurt die oriëntatie al voor de robot de rol oppakt. Jansen: “Omdat die robot precies weet waar dat label zit en weet de robot ook ‘nu moet ik de rol daar neerleggen en moet ik hem 180 graden draaien omdat ik aan de andere kant van de pallet zit’. De rol komt gewoon goed aan en dan weet de robot precies wat te doen om de rol goed neer te leggen.” Overigens krijgt ook bij het palletiseren de robot maar één type rol aangeboden en is het niet zo dat per pallet verschillende rollen worden aangeboden.

AGV’s

Ook de taak een lege pallet op de aflegpositie neer te leggen als een volle is afgevoerd, ligt niet meer bij de robots die de rollen palletiseren. Het transport tussen de in totaal drie palletiseercellen en de palletverpakkingsstraat wordt verzorgd door in totaal drie AGV’s. Ralph van Eersel: “In de vorige situatie werd er op één positie gestapeld. Was de pallet vol, dan moest de robot zelf een pallet pakken en weer op een positie neerleggen om verder te kunnen stapelen waar. Wat we nu hebben, zijn twee verschillende posities. En waar de AGV een volle pallet wegneemt, zorgt hij er ook dat er een lege pallet voor terugkomt. De robot kan dus altijd doorgaan met het stapelen en ook dat is een snelheidsverbetering.”

De keuze voor de AGV’s is overigens niet meteen genomen bij de aanvang van het project dat half 2020 van start is gegaan, vertelt Jansen. Zelf is hij vanaf dat moment bij het project betrokken dat eigenlijk al een langere voorgeschiedenis kent. In eerste instantie wilde Royal Vaassen de snijlijnen met de robotcellen en de palletverpakkingsstraat allemaal opnieuw positioneren. De gedachte was namelijk dat er wel heel transporthandelingen in het proces van moederrol op de snijmachine naar de rolletjes op de pallet zaten. Door de lijnen te verplaatsen zou de lay-out van de installatie kunnen worden geoptimaliseerd. Gaande weg is die gedachte echter losgelaten en is optie AGV op tafel gekomen. Vooral ook omdat ook op andere plekken binnen Royal Vaassen AGV’s hun diensten zouden kunnen bewijzen. Uiteindelijk is geopteerd voor AGV’s van Toyota en was het aan Robotize om het T-ONE-automatiseringssysteem van Toyota correct te laten communiceren met de robotcellen. De informatie voor de besturing van bijvoorbeeld de handelingen die de robots moeten uitvoeren – denk alleen al aan de stapelvolgorde van de rollen op de pallets – komt via het shopfloorsysteem van Royal Vaassen via MES middleware. “Wij haken aan alle kanten in op de MES-laag”, vertelt Thomas Harink die projectleider is aan de ‘Hollander’-kant. Want behalve het correct aansturen van de robotcellen komt daar ook bij dat het lasersysteem moet weten wat in de betreffende huls moeten worden geschreven en moeten de stickers - die op de rollen maar ook op de verpakte pallets komen – van de juiste informatie worden voorzien.

Productieplanning

Automatiseren is natuurlijk maar een kant van het verhaal. Royal Vaassen levert wereldwijd aan een

<4>Het transport tussen de drie palletiseercellen en de palletverpakkingsstraat wordt verzorgd door in totaal drie AGV’s. De AGV legt ook een nieuwe pallet neer bij de robots.

grote variëteit aan klanten die allemaal zo hun specifieke ‘papierbehoeftes’ hebben. Niet alleen als het gaat om de breedte en lengte van een rol, maar ook bijvoorbeeld wensen als papiersoort en -dikte, al of niet gecoat en in een specifieke kleur – Royal Vaassen levert het. Wil je de productie optimaliseren voor drie snijmachines dan moet je ook zo slim mogelijk orders weten te combineren. Je wil een moederrol in een keer zo goed als helemaal verwerken tot kleinere rollen, want wisselen van moederrol doe je niet in een paar minuten. Ook zijn de snijmachines nu voorzien van een automatische messenverstelling. De operator hoeft de messen niet meer handmatig in te stellen om het papier op de gewenste breedte te slitten.

Op rolletjes

Zo zijn er veel meer aspecten die verder gaan dan het gewoonweg plaatsen van een robot. Voor een deel hebben Royal Vaasen en Robotize die al bij aan de ‘voorkant’ opgepakt. Het belang van een goede ‘basic engineering’ – de eigenlijke conceptfase inclusief de afweging van alternatieven, de fasering en de wensen en voorwaarden – mag niet worden onderschat, beamen beide partijen. En dan nog zijn aanpassingen niet uitgesloten. Soms zijn die welkom. Zo heeft de keuze voor de AGV’s het enerzijds ook makkelijke gemaakt om deelprojecten rondom de robotcellen af te ronden; je laat de AGV die cel gewoon overslaan en zo kan je stap voor stap verder. En die laatste stap die wordt zoals gezegd dit jaar gezet. Dan zijn de drie snijlijnen en verpakkingslijn optimaal op elk ingespeeld en loopt het ook dit weer keer op rolletjes.

ROYALVAASSEN.COM

WWW.ROBOTIZE.NL

SIMULATIESOFTWARE

Nieuwe COMSOL Multiphysics

ONDER ANDERE SIMULATIE CFD EN MECHANISCHE CONTACT VERBETERD IN VERSIE 6.1

Eind vorig jaar heeft COMSOL versie 6.1 van de COMSOL Multiphysics- simulatiesoftware uitgebracht. Volgens de makers kent elk aspect van de simulatieomgeving van de software — van de mogel kheid om multifysische analyses uit te voeren tot het creëren van apps — functionele uitbreidingen en z n de b behorende processtappen (work ows) verbeterd.

"Deze versie biedt onze gebruikers krachtige multi-fysische simulatiegereedschap tools op gebieden waar R&D zeer concurrerend is. Denk aan audiotechnologie en voertuigelektri catie", stelt zegt Bjorn Sjodin, vice president Productmanagement bij COMSOL. "We hebben ook de basis van de software versterkt met nieuwe mogelijkheden voor optimalisatie, het modelleren van turbulente stromingen, en mechanisch contact."

Stromingsberekeningen en mechanica Deze versie brengt belangrijke verbeteringen aan de

HIGHLIGHTS IN COMSOL MULTIPHYSICS 6.1

• Versiebeheer van rapporten en CAD modellen in de Model Manager.

• Automatische vereenvoudiging van geïmporteerde ECAD layouts voor snellere meshing en solving.

• Topologie-optimalisatie met productie-constraints voor frezen.

• Magnetohydrodynamische simulatie met een bibliotheek van vloeibare metalen.

• Multidimensionale interpolatie en inverse onzekerheidskwanti catie.

• Flowmeteranalyse die gekoppelde piëzo-elektrische, structurele, akoestische en stromingseffecten omvat.

• Simulatie van acoustic streaming, waarb ultrageluid vloeistofbeweging induceert.

• Analyse van de prestatie van brandstofcellen, inclusief de effecten van brandstofonzuiverheden.

• Simulatie van elektrostatische ontlading (ESD) en voorspelling van schade aan elektronische componenten veroorzaakt door blikseminslag.

• Thermische analyse van satellieten in een baan rond de aarde.

producten voor vloeistofstroming en mechanische simulatie. De CFD Module bevat nu high- delity turbulente stromingsberekening met Detached Eddy Simulation (DES). Dit levert de nauwkeurigheid van Large Eddy Simulation (LES) op met aanzienlijk minder rekentijd. Een nieuwe en snelle methode voor mechanisch contact is geïntegreerd in de Structural Mechanics Module en de MEMS Module. Het introduceert nieuwe functionaliteit voor vaste sto en, shells, en membranen met volledige ondersteuning voor zelfcontacterende oppervlakken. Er is een nieuwe methode voor het toewijzen van materialen aan dunne constructies die het analyseren van afdichtingen, lijmlagen en beplatingen eenvoudiger maakt.

Transducer-ontwerp voor audioproducten

Versie 6.1 breidt de softwaremogelijkheden voor het modelleren van luidsprekers en microfoons in consumentenelektronica verder uit met extra functiona-

Analyse in versie 6.1 met de nieuwe methode voor mechanisch contact. Te zien z n de spanning en deformatie in twee metalen buizen.

Elektromagnetische simulatie van een elektromotor. De nieuwe functionaliteit in versie 6.1 maakt de procesgang voor het analyseren van elektromotoren snel en nauwkeurig.

liteit voor thermoviskeuze akoestiek. "We hebben een grote en groeiende gebruikersgemeenschap onder toonaangevende ontwikkelaars van audiotechnologie. Ze gebruiken onze software om alles te analyseren, van smartphones tot oordopjes en gehoorapparaten. De functionaliteit in deze versie vervolledigt de simulatieomgeving van de Acoustics Module voor het analyseren van elektrovibro-akoestiek van micro-omzetters en micro-akoestische systemen," aldus Mads Herring Jensen, acoustics technology manager bij COMSOL.

Analysetools voor voertuigelektri catie COMSOL blijft zich inzetten om krachtige simulatietools te leveren voor ingenieurs die aan de elektri -

De uitgestraalde intensiteit van een microluidspreker in een smartphone, gebruikmakend van de nieuwe functionaliteit voor thermoviskeuze akoestiek in versie 6.1.

catie van voertuigen werken. Bij het beoordelen van de operationele betrouwbaarheid en veiligheid van batterijtechnologie kunnen gebruikers van de Battery Design Module van verschillende belangrijke uitbreidingen pro teren, waaronder ondersteuning voor het opzetten van thermische ‘runaway’ propagatiemodellen. "Ik ben zeer enthousiast over onze nieuwe gebruikersinterface voor accupacks," vertelt Henrik Ekstrom, directeur elektrochemische technologie bij COMSOL. "Het zal erg praktisch zijn voor batterijontwikkelaars die geïnteresseerd zijn in laad-ontlaad dynamiek, en simulaties voor thermisch beheer." In de AC/DC Module biedt een nieuwe functionaliteit voor snelle layout van motorwikkelingen en magneetarrays een soepele work ow bij het ontwerpen en analyseren van elektromotoren.

WWW.IDPARTNERS.NL

Nieuws

LINEAIRE GELEIDING

De nieuwe MiniRoller Rail van Rollon is een loopwielgeleider voor lagere tot gemiddelde belastingen. De serie bestaat uit koudgetrokken stalen pro elgeleiders met inductiegeharde en geslepen loopbanen en loopwielen van staal of roestvast staal met vier in paren gerangschikte wielen. De buitenafmetingen bedragen 35 x 13 mm incusief gemonteerde loopwielen. De lengte van de rail bedraagt 1.950 mm, naar wens zijn ook langere uitvoeringen verkrijgbaar. De systemen he en parallelliteitsafwijkingen tot 0,03 mm op. Montage-onnauwkeurigheden kunnen zo worden gecompenseerd. De grote wielen maken de lineaire geleiding ongevoelig voor vuil en stof. De levensduursmering minimaliseert het benodigde onderhoud. Voor hogere eisen aan corrosiebescherming zijn uitvoeringen met bijvoorbeeld zink-nikkel- of de nikkel-coating beschikbaar. Bovendien is een groot aantal extra uitrustingsmogelijkheden naar wens verkrijgbaar, bijvoorbeeld alternatieve materialen of optionele bevestigingselementen.

WWW.ROLLON.COM

Deelbare 360° kabelinvoer

Tot 48 kabels met connectoren uit alle richtingen veilig geleid met trekontlasting! Met de nieuwe Distribution Box kunnen kabels 360° in alle gewenste richtingen worden verdeeld.

ZUIGLANS

De eloLance is de nieuwe generatie zuiglans van elobau. Aanzuiglansen combineren de functies van vloeistofafzuiging en niveaumeting. De nieuwe zuiglans is ontworpen voor gebruik in verwisselbare containers en is gericht op ergonomie en duurzaamheid. Het lage extractiepunt maakt een economische, duurzame behandeling van vloeisto en mogelijk en vermindert resthoeveelheden in de container. Het grootste verschil met vergelijkbare zuiglansen is het afdichtingsvrije ontwerp. Dit betekent dat gebruikers geen vloeistofspeci eke afdichtringen nodig hebben. Daarmee maakt de eloLance een verdere reductie van het aantal varianten mogelijk. Ook de vrij instelbare sluitkegel helpt bij het reduceren van het aantal benodigde varianten: door middel van de sluitkegel kan de zuiglans worden aangepast aan de hoogte van de container. De eloLance is verkrijgbaar in lengtes van 260 mm tot 1200 mm.

WWW.ELOLANCE.DE

Interesse gewekt?

Bestel gratis samples

Content Marketing

Content Marketing

Content Marketing

Heeft u hulp nodig bij het schrijven van technische artikelen of persberichten?

Heeft u hulp nodig bij het schrijven van technische artikelen of persberichten?

Heeft u hulp nodig bij het schrijven van technische artikelen of persberichten?

Onze redacteuren helpen graag!

Onze redacteuren helpen graag!

Onze redacteuren helpen graag!

Wij kunnen u helpen met het maken van:

Wij kunnen u helpen met het maken van:

Wij kunnen u helpen met het maken van:

Persberichten Webteksten

Artikelen

Artikelen

Artikelen

Bent u benieuwd hoe wij u kunnen helpen?

Neem dan contact op met:

Bent u benieuwd hoe wij u kunnen helpen?

Bent u benieuwd hoe wij u kunnen helpen?

Neem dan contact op met:

René Wibbelink

Meer weten? 0570 504 343

Neem dan contact op met:

René Wibbelink

Meer weten? 0570 504 343

Meer weten? 0570 504 343

René Wibbelink