Doorbraak Additive Manufacturing vergt andere mindset

Wil je maximaal voordeel halen uit Additive Manufacturing, dan zal je ook anders moeten ontwerpen. In deze blog lees je waarom wij - het team van Layertec - dat vinden. 

Serieproductie met metaalprinten

Desktop Metal is in 2021 gestart met de uitlevering van het Shop System. Dit najaar komt daar het Production System bij. De twee binder jetting metaalprinters moeten AM-volumeproductie mogelijk maken. Realistische kostencalculaties zien er positief uit. Nu nog de mindset bij de engineers veranderen, want 3D metaalprinten vraagt echt om een andere zienswijze vanaf de ontwerpfase.

Het Shop System

Arnaud Kooij, die vanuit Design Solutions in 2014 Layertec startte, volgt Desktop Metal al jaren van nabij. In 2017 heeft hij tijdens SOLIDWORKS World in Dallas Rick Chin, een van de oprichters, ontmoet. Een paar maanden later was hij bij de officiële lancering van de eerste desktop metaalprinter Studio System in Pittsburgh.

“In 2017 heb ik bij Desktop Metal ook het prototype van het Production System gezien. Daar had ik een goed gevoel bij.”

Nu, vier jaar later, gaat het spel echt beginnen met de komst van de binder jetting metaalprinters.

Het Production System P-50

AM-serieproductie

Samen met de pilot klanten, waaronder BMW, heeft Desktop Metal de binder jetting technologie sinds 2017 verder verfijnd en de machine doorontwikkeld tot wat het nu is: een 3D metaalprinter voor grote aantallen. Inmiddels is hiervan voor toeleveranciers het Shop System afgeleid. Het Shop System is de metaalprinter voor de machinefabriek, de typische toeleverancier van CNC-delen in kleinere series. Dan praat je over een investering op het niveau van een 5-asser.

Het Production System is echt bedoeld voor massaproductie. We verwachten dat het Shop System in de Benelux voor de meeste tractie gaat zorgen. Maar we zijn ook al in gesprek met geïnteresseerden voor het Production System. Voor beide systemen zijn gedetailleerde kostencalculaties gemaakt, waarbij realistisch gerekend wordt met de uren die productiemedewerkers nu bezig zijn met bijvoorbeeld assemblage van onderdelen.

Ook de kosten van het sinterproces, in de eigen oven van Desktop Metal of een industriële sinteroven, worden meegenomen in de simulatie. We willen een realistische simulatie maken. De investeringen in deze systemen zijn te hoog om gebakken lucht te verkopen. De uitkomsten vallen positief uit en het besef dat er een goede business case is voor metaalprinten begint te landen in de markt, getuige het toenemende aantal aanvragen.

Knop moet om

Desktop Metal heeft met beide binder jetting systemen de technologie in huis om AM als productietechnologie voor uiteenlopende toepassingen te gaan inzetten. Nu zal de knop bij engineers om moeten. De denkwijze moet veranderen. Engineers moeten minder in prismatische vormen denken. Om de voordelen van AM volop te benutten, moet je verder kijken dan de enkele component zoals die nu gefreesd of gedraaid wordt. Generative design, topologie optimalisatie en functie-integratie: dat zijn de sleutelwoorden voor de verdere uitrol van AM.

Praktijkvoorbeeld: tandwiel

Zonder een 3D-printer bestaat onderstaand tandwiel uit vijf losse onderdelen. Desktop Metal heeft het voor een potentiële klant op het Shop System geprint. In één geheel, op maat gemaakt voor elke toepassing via een online configurator. Ondanks dat elk product straks uniek is, worden ze in één batch geprint. En assemblagekosten vervallen doordat het product in één keer uit de printer komt.

Men moet naar de mogelijkheden van AM kijken en naar de integrale kosten. Dit geldt voor heel veel toepassingen, bijvoorbeeld voor spuitgietmatrijzen die men kan verbeteren met inserts waarin geoptimaliseerde koelkanalen zitten. De machines zijn er, het materialenportfolio is goed, nu moet men de toepassingen omarmen. Dat zal tijd kosten.

Je kunt de uitrol van 3D metaalprinten vergelijken met de begintijd van de 3D CAD applicatie SOLIDWORKS. Ook toen moest de mindset - “ik teken dat wel even snel in 2D” - veranderen.