nieuws

Productie mallen in kwart van de oorspronkelijke productietijd door 3D-printen

Manufacturing

Samen met fieldlab Ramlab onderzochten Airproducts, Fokker en voestalpine of de 3D-printtechnologie uit het fieldlab een oplossing kan bieden in het versnellen van de productie en reparatie van metalen mallen. Met succes. Het project leverde het bewijs dat mallen slechts in een kwart van de oorspronkelijke productietijd kunnen worden gemaakt .

Productie mallen in kwart van de oorspronkelijke productietijd door 3D-printen
Simulatie van een reparatie van een smeedstuk met WAAM op Valk Welding E-frame

Het begin

Fieldlab Ramlab bestaat uit een consortium van bedrijven dat met elkaar de mogelijkheden van het on demand 3D-printen van metaal wil testen, valideren en certificeren. Het fieldlab maakt hiervoor gebruik van zogenaamde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) technologie. Dit is een techniek waarbij lasrobots metaal 3D-printen door lasrupsen op elkaar te lassen. De lasrobots zijn van het Zuid-Hollandse bedrijf Valk Welding.

Fokker, één van de bedrijven uit het consortium, bracht vorig jaar een onderzoeksbehoefte in rondom de productie en reparatie van metalen mallen. Omdat voestalpine draden levert die nodig zijn voor het lassen; en Airpoducts gas levert om de draden te kunnen lassen, zagen zij heil in een gezamenlijk kiemproject.

Via fieldlab Ramlab dienden zij bij SMITZH een verzoek in om te onderzoeken of de slimme 3D-printtechnologie uit het fieldlab een oplossing kan bieden in het versnellen van de productie en reparatie van mallen, die traditioneel worden gegoten en/of verspaand.

Uitdagingen rond productie en reparatie van metalen mallen

In de maakindustrie gebruiken diverse bedrijven grote metalen mallen voor composiet onderdelen. Bedrijven die metalen onderdelen voor auto’s en vliegtuigen smeden, gebruiken eveneens mallen. De productie en reparatie van deze metalen mallen zorgt voor een aantal uitdagingen. Zo is de levertijd erg lang. Deze ligt rond de zes maanden.

Metalen mallen die worden ingezet voor de productie van grote, sterke metaalonderdelen, slijten snel. Door de hitte en het contact tussen de twee metalen versmelten en scheuren de mallen. Na zo’n 500x stampen zijn deze al niet accuraat genoeg meer en moeten deze worden gerepareerd . Zeer gevaarlijk en ongezond handmatig werk met hoge kosten.

Ook het maken van nieuwe mallen voor composietonderdelen heeft zijn uitdagingen. De mallen die Fokker bijvoorbeeld gebruikt, zijn groot en moeten zowel tegen opwarming als afkoeling kunnen. Een grote mal vraagt om een groot gegoten blok dat vervolgens moet worden verspaand . Veel materiaal gaat hiervan verloren tijdens het frezen. Een kostbaar en onhandelbaar zwaar proces.

Het kiemproject en de resultaten

Na toekenning van het voucher gingen de vier partijen in een periode van ongeveer drie maanden aan de slag met het kiemproject. Na gesprekken over de huidige technologieën hun problemen werd een demo opgeleverd. Hiermee kon kleinschalig worden aangetoond of de in Ramlab beschikbare WAAM technologie het repareren en produceren kan verbeteren. Bij die demo werd een onderdeel van een mal met dezelfde geometrie gebruikt om te onderzoeken waar men tegenaan liep en wat de resultaten waren.

Alle betrokken partijen konden waarde halen uit de resultaten. Het prototype voor Fokker toont aan dat mallen kunnen worden geproduceerd binnen zes weken in plaats van zes maanden. Voestalpine leverde het project inzicht op in de draden die geschikt zijn voor een dergelijke toepassing. Met de hulp van Airpoducts is het proces verder geoptimaliseerd om de benodigde kwaliteit te behalen.

Ook in het repareren van mallen zijn tijdens het kiemproject inzichten opgedaan om dit gerobotiseerd en daarmee sneller te doen.

De volgende stap

Het kiemproject heeft de verschillende partijen geholpen bij een eerste zet. Door de gezamenlijke aanvraag en het gebruik van het voucher, bleven de kosten laag en daarmee toegankelijk. Fokker gaat nu verder met een vervolgonderzoek om te kijken hoe het project kan worden  opgeschaald en de technologie kan worden geïmplementeerd .

Ramlab is nu in contact met een aantal Europese smederijen om onderdelen via deze nieuwe techniek te repareren. Door toepassing van de slimme techniek met de lasrobots en het 3D-metaalprinten zouden deze werkzaamheden ook weer lokaal plaats kunnen gaan vinden.

Meer info over het project en kiemproject vouchers is hier te vinden. 

Reageer op dit artikel