3D-Printen is volwassen geworden

12 november 2018

Materialise helpt nieuwe businessmodellen ontsluiten

Lang voordat de term 3D-printen algemene belangstelling verwierf en een hype werd, zette het Leuvense bedrijf Materialise deze technologie in de Benelux als eerste op de kaart. En het werd toen zelfs nog geen 3D-printen genoemd maar Rapid Prototyping, omdat het nog vrijwel uitsluitend gebruikt werd voor het maken van zichtmodellen. Dé methode van die tijd was (de overigens nog altijd gebruikte) stereolithografie, waarbij een vloeibare kunsthars door een laser wordt verhard. Zowel de techniek als Materialise hebben sinds 1990 een flinke ontwikkeling doorgemaakt.

Door Rob Sman

Stefaan Motte, vicepresident van de software-divisie van Materialise: “Ons succes ligt in het creëren van een oplossing waarbij het 3D-printen waarde toevoegt op zoveel mogelijk punten.”

 

Vanaf de oprichting was Materialise een Rapid Prototyping-servicebureau dat voor derden produceerde, wat het ook nu nog doet. In de beginjaren was het een hele opgave een goed resultaat te verkrijgen. Er moest veel software worden ontwikkeld om het CAD-model aan te passen aan de eisen en mogelijkheden van het proces. Denk hierbij aan het corrigeren van vervormingen en krimp, en het genereren van ondersteunende structuren. Aanvankelijk gebeurde dit ten behoeve van de eigen productiefaciliteit, maar de software werd later ook voor derden beschikbaar gemaakt. Dat was het startpunt van wat nu de software-divisie van Materialise is. Materialise is een van de partijen die een belangrijke bijdrage hebben geleverd aan het volwassen maken van die technologie en is mede daardoor wereldwijd een erkende partij.

Toen de techniek eenmaal beheerst werd, brak de tweede fase aan; het vinden van zinvolle toepassingen. Het oorspronkelijke Rapid Prototyping werd, bleef en blijft belangrijk, maar het 3D-printen als productiemiddel stond (commercieel) nog in de kinderschoenen. Veel, maar niet alle, van die toepassingen werden gevonden in de medische wereld waar bijvoorbeeld protheses en implantaten op maat moeten worden gemaakt (customizen) voor de gebruiker. Dus zijn er veel variaties op een bestaand product nodig. Als je het printproces van zo’n product beheerst kun je ook iedere variant printen, want dat is dan alleen nog een kwestie van aangepaste geometrie in het proces brengen. Een al wat ouder bekend succesverhaal is het in grote aantal produceren van in-ear hoortoestellen.

Ecosysteem
Inmiddels staat het printen zelf minder centraal in de oplossingen die Materialise wil bieden, maar gaat het hierbij eerder om een ecosysteem van printen, processen en software, dat unieke oplossingen mogelijk maakt. Kenmerkend is dat voor een gesprek dat CAD-Magazine hierover graag wilde hebben, de vicepresident van de software-divisie, Stefaan Motte, de woordvoerder was. Immers; bij min of meer gelijkblijvende productiemiddelen zal een groot deel van de klantspecifieke oplossing bestaan uit software. Die functionaliteit van de software beperkt zich al lang niet meer tot het printen van het model. Motte licht dit toe: “Naast de softwareproducten de wij zelf aanbieden, geven wij onze technologie in licentie aan derden. In CAMWorks is hiermee een toepassing voor hybride bewerkingen gerealiseerd. Hybride wil hier zeggen, de combinatie van additieve manufacturing en verspanen. In Siemens’ NX en PTC Creo bijvoorbeeld is het onze technologie die zorgt voor de koppeling naar printers.”

Dankzij 3D-printen is het montuur van een bril volledig af te stemmen op de anatomie van de drager.

3D-Geprinte brillen
Motte licht de totaalaanpak van Materialise toe aan de hand van een voorbeeld: “Ons succes ligt in het creëren van een oplossing waarbij het 3D-printen waarde toevoegt op zoveel mogelijk punten. Een goed voorbeeld is de oplossing voor een fabrikant van brillen. Een probleem dat daar speelde was de onvoorspelbaarheid van de afname van monturen, hetgeen tot hoge voorraadkosten leidde. Bovendien was het ondoenlijk ieder montuur op voorraad te hebben voor alle mogelijke lenzen. Op zichzelf zou dat al kunnen leiden tot een keuze voor 3D-printen van de ‘standaard’ monturen. Je kunt echter ook verder gaan en het montuur volledig afstemmen op de anatomie van de drager, waarbij in de eerste plaats rekening wordt gehouden met de eisen die de benodigde lenzen aan het ontwerp stellen. Voor de eindgebruiker is het heel aantrekkelijk een specifiek op hem afgestemde bril te kunnen aanschaffen.” Wat is ervoor nodig om die aanpak te realiseren?

Motte vervolgt: ”Voor de opticien betekent het dat er een 3D-scanner aanwezig moet zijn om het gezicht van de gebruiker vast te leggen. Daarnaast de software en data om een model van de lenzen juist te positioneren op de gemaakte scan, om vervolgens het gekozen montuur in dat geheel te passen. Ten slotte zijn er dan nog administratieve en logistieke aspecten zoals opdrachtnummers, planning en de datacommunicatie. Op de productielocatie komen die laatste weer terug. Bij de planning wordt daarbij gebruikgemaakt van slimme tools om het volume van de printer optimaal te gebruiken. Maar voordat het allemaal zo ver was, is natuurlijk ook het nodige geëngineerd aan de combinatie van montuurontwerp en printproces: er worden hoge eisen gesteld aan kwaliteit en levensduur.”

Materialise biedt ook productiefaciliteiten aan. Is dit dan automatisch deel van de oplossing? “Nee, als de klant zelf produceert, of dat bij iemand anders dan bij ons uitbesteedt, kunnen wij evengoed alle overige aspecten voor hem realiseren”, zo legt Motte uit.

Additieve manufacturing
Wat is de stand van zaken op het terrein van het printen van metalen? “Dat wordt over het algemeen additieve manufacturing genoemd, eigenlijk ook een juistere naam voor het 3D-printen, dat meestal met kunststoffen wordt geassocieerd”, corrigeert Motte de vraag. ”Op dit moment is de groei daar het sterkst. Zowel in technologie als feitelijke toepassingen. Inmiddels heeft het toepassingen in lucht- en ruimtevaart, waar de eisen zeer hoog liggen, maar waar de techniek ook enorme kostenbesparingen mee kan brengen. Wellicht het beroemdste voorbeeld is dat van een helikoptermotor van General Electric, waar men in staat is gebleken door het toepassen van additieve manufacturing een samenstelling van 900 tot 16 onderdelen terug te brengen. Zowel qua assemblage als onderhoud een spectaculair voordeel in een kostenbewuste industrie. Ook wij hebben op dit terrein het nodige te bieden, zowel qua productie als software.”
Is er iets te zeggen over de doorontwikkeling van additieve manufacturing in het algemeen? “Er zal in een streven naar betere en meer duurzame producten ongetwijfeld een grote rol zijn weggelegd voor generative design en topologie-optimalisatie, maar dat antwoord is vrij algemeen want daar werkt iedereen aan. Meer concreet zijn wij bezig met de rol van simulatie. Het is ondanks alle kennis die we al hebben niet altijd makkelijk te bepalen of een productieproces succesvol zal verlopen. De simulatie moet de faalkans van het productieproces vaststellen en ook helpen procesparameters bij te stellen voor een optimale prestatie. We hebben daar al successen geboekt en in een specifiek geval de efficiency met 43 procent verbeterd. Bij vragen over de toekomst is het noemen van begrippen als Industry 4.0 en Machine Learning bijna verplicht. Dat laatste zal nog even op zich laten wachten tot wij in staat zijn een perfect model van het printproces te bouwen.”

Iedereen zijn eigen bril!

Comments are closed.