14 mei. 2019
4 minuten
Wat in mei 2017 begon als een veelbelovende visie, is deze maand succesvol afgerond. In het zogeheten NextGenAM-project hebben Premium Aerotec, EOS en Daimler een toekomstfabriek ontwikkeld voor de geautomatiseerde additieve productie van aluminium onderdelen voor de automobiel- en ruimtevaartindustrie. Het resultaat is nu dat de productiekosten tot 50 procent konden worden verlaagd in vergelijking met eerdere 3D-printsystemen.
‘In de vliegtuigbouw is Premium Aerotec nu al een internationale pionier op het gebied van metallisch 3D-printen. Deze expertise moet nu verder worden uitgebreid en met succes worden toegepast in andere sectoren’, aldus Dr. Thomas Ehm, CEO van Premium Aerotec.
Het geheim schuilt in een uitgekiende, schaalbare additieve productieketen, die volledig geautomatiseerd is. Dat betekent geen handmatige werkzaamheden vanaf de gegevensvoorbereiding en centrale poedertoevoer via het eigenlijke 3D-printproces tot aan de warmtebehandeling, de kwaliteitsborging en de scheiding van de componenten van de dragerplaat. De technische kern van het systeem is de industriële 3D-metaalprinter EOS M 400-4 voorzien van vier lasers. Een onbemand transportsysteem en een robot zorgen voor een soepele doorgang van de onderdelen door de gehele productielijn.
EOS
EOS is de toonaangevende technologieleverancier op het gebied van industrieel 3D-printen van metalen en kunststoffen. Opgericht in 1989, is het onafhankelijke bedrijf een pionier en innovator op het gebied van geïntegreerde oplossingen voor de productie van additieven. Met het productportfolio van EOS-systemen, materialen en procesparameters behalen klanten doorslaggevende concurrentievoordelen met betrekking tot de kwaliteit en duurzaamheid van hun productie. In dit gezamenlijke project levert EOS de complete 3D-printtechnologie en de bijbehorende softwareoplossingen en het controlestation voor het aansluiten en aansturen van de productieketen.
Onderdelen
De productie is volledig schaalbaar: de capaciteit van de fabriek kan worden uitgebreid door de productielijnen te dupliceren. Dit belooft verdere aanzienlijke besparingen in de toekomst naarmate het aantal eenheden toeneemt. De huidige proeffabriek is nu al in staat om automatisch componenten in seriekwaliteit te produceren. Onderdelen voor Daimler worden nu al geproduceerd in de nieuwe technologielijn van Premium Aerotec: Voor de vrachtwagensector is bijvoorbeeld het eerste reserveonderdeel van Premium Aerotec al in gebruik. Dit is een houder voor de dieselmotor van de vrachtwagen.
Het 3D-printproces is bijzonder geschikt voor reserveonderdelen, omdat zelden benodigde onderdelen in geval van een gereedschapsfout vaak goedkoper kunnen worden gereproduceerd dan bij conventioneel zand- of spuitgieten. De eerste aanvragen voor 3D-geprinte aluminium busonderdelen worden momenteel onderzocht in het 3D-printing Center of Competence van Daimler Buses. Daarnaast wordt ook de analyse van geschikte toepassingen in de sector personenauto’s overwogen.
Daimler
Daimler heeft zijn ervaring uit de massaproductie aan het project bijgedragen. Onderzoek en ontwikkeling gingen hand in hand. Dit omvatte voorbeeldonderdelen, mathematische validatie en digitalisering van componentgegevens voor het gehele productieproces. Het testen van de voorbeeldonderdelen was evenzeer een taak voor de autofabrikant als het opstellen van een gestandaardiseerde productiespecificatie voor 3D-printing. Daimler was ook verantwoordelijk voor de validatie en certificering volgens de VDA 6.3 standaard met het oog op serieproductie.
Zeer kleine series
‘Additieve productie is ook geschikt voor zeer kleine series nieuwe voertuigen (gelimiteerde oplage). De gerichte ontwikkeling van onderdelen specifiek voor 3D-print kan de productiekosten verder verlagen en de kwaliteit optimaliseren’, zegt Jasmin Eichler, Head of Future Technologies bij Daimler AG. ‘3D-printen is ook bijzonder nuttig bij de voorontwikkeling van voertuigen, zowel met verbrandingsmotoren als voor elektrische auto’s. De kleine hoeveelheden die nodig zijn, kunnen vaak goedkoper en sneller worden geproduceerd met additieve productie dan met conventionele productieprocessen.’
Onderdelen voor nieuwe voertuigen kunnen al in de ontwerpfase geoptimaliseerd worden voor 3D-print, wat verdere kostenvoordelen belooft. Bovendien levert 3D-print gewichtsvoordelen op, wat vooral interessant is voor elektrische voertuigen. Voor wat betreft reserveonderdelen heeft 3D-print het voordeel dat er op opslagkosten kan worden bespaard. De onderdelen worden dan tenslotte ‘on demand’ geproduceerd.
Premium Aerotec
Premium Aerotec is ‘s werelds eerste onderdelenfabrikant die 3D-geprinte componenten van titaniumlegeringen voor Airbus-vliegtuigen in serieproductie levert. Het bedrijf is een wereldwijde speler in de lucht- en ruimtevaartindustrie. De kernactiviteit is de ontwikkeling en productie van vliegtuigconstructies van metaal en koolstofvezelcomposieten. Het bedrijf heeft Duitse vestigingen in Augsburg, Bremen, Hamburg, Nordenham en Varel. Premium Aerotec was daar verantwoordelijk voor het gehele productieproces in een gezamenlijk project.
Productkwaliteit
Voor onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart werd een aluminium-magnesium-scandium-legering (bekend als Scalmalloy) met een hoge sterkte gebruikt. Voor de automobielsector is een klassieke aluminiumlegering (AlSi10Mg) gebruikt waarvan de materiaaleigenschappen in de loop van het proefproject voortdurend zijn verbeterd. Onder andere de materiaalsterkte en de oppervlaktekwaliteit zijn aanzienlijk verbeterd ten opzichte van de start van de samenwerking twee jaar geleden. Nadat de kwaliteitscontroles met veelbelovende resultaten zijn doorstaan, is een audit volgens de specificaties van de strenge industrienorm VDA 6.3 in voorbereiding. Bij Daimler is dit een voorwaarde voor de levering van seriecomponenten voor een leverancier van contract 3D-printwerk.