Overbrugging van de AM-vaardighedenkloof:hoe de onderwijssector additieve productie transformeert

De onderwijssector speelt een steeds grotere rol bij de ontwikkeling van nieuwe technologieën en processen voor additieve fabricage. Nu universiteiten steeds meer 3D-printlabs opzetten om hun onderzoeks- en productie-inspanningen te bevorderen, onderzoeken zowel studenten als academici de nieuwe mogelijkheden van additive manufacturing. Dus op welke manieren kan de onderwijssector AM transformeren?

Als onderdeel van onze serie die de impact van additive manufacturing op verschillende industrieën onderzoekt, bekijken we vandaag de huidige toepassingen van 3D-printen in het onderwijs en hoe de sector AM transformeert.

Onderwijs:de AM-vaardigheidskloof overbruggen

Additive manufacturing heeft momenteel te kampen met een tekort aan vaardigheden, en dit was een van de belemmeringen voor de bredere acceptatie van AM. Hoewel steeds meer universiteiten zijn uitgerust met 3D-printlabs en meer diploma's in additive manufacturing aanbieden, blijft er een tekort aan multidisciplinaire onderwijsprogramma's gericht op het voortbrengen van de volgende generatie AM-professionals, met name op het gebied van design.

Hier kunnen universiteiten en onderzoeksinstellingen een belangrijke rol spelen bij het dichten van de vaardigheidskloof, door programma's te ontwikkelen die zijn ontwikkeld om studenten te leren hoe ze moeten omgaan met de specifieke eisen van additive manufacturing. Ontwerpen voor additieve fabricage vereist bijvoorbeeld een geheel nieuwe benadering van productontwerp, vanwege de bijzonderheden van additieve technologieën. Kennis van de verschillende additieve technologieën, het scala aan materialen en procesoverwegingen zijn daarom cruciaal bij het ontwikkelen van de volgende generatie AM-ontwerpers en ingenieurs.

Een universiteit die deze kloof probeert op te lossen, is Loughborough University, die haar nieuwe masterprogramma heeft gelanceerd, bedoeld om studenten voor te lichten over de ontwerpoverwegingen voor additive manufacturing. Terwijl andere universiteiten hun eigen AM-specifieke programma's creëren en implementeren, zullen studenten een beter begrip krijgen van hoe ontwerp voor additive manufacturing kan worden benaderd, inclusief hoe geavanceerde tools zoals topologie-optimalisatie kunnen worden gebruikt om de ontwerpfase te verbeteren.

Een vruchtbare bodem voor onderzoek

Tegenwoordig lopen instellingen voor hoger onderwijs voorop in innovatief onderzoek naar nieuwe technieken en materialen voor additieve fabricage. Veel van het uitgevoerde onderzoek draagt ​​in belangrijke mate bij aan de verdere ontwikkeling van toepassingen in een groot aantal sectoren, waardoor fabrikanten worden aangemoedigd om de voordelen van AM te verkennen.

Sneller AM-systemen

Een belangrijk onderwerp van belang is hoe u de snelheid en efficiëntie van AM . kunt verhogen systemen. Eind vorig jaar hebben MIT-ingenieurs een doorbraak bereikt door een desktop FDM 3D-printer te ontwikkelen die 10 keer sneller is dan zijn tegenhangers, met gevolgen voor de productie van FDM-onderdelen. Evenzo heeft de Universiteit van Sheffield recentelijk ontwikkeld wat zij hogesnelheidsmetaalsintering noemt - een nieuwe methode van 3D-metaalprinten die tot doel heeft de productiesnelheden voor lasersmelttechnologieën te verbeteren.

Ontwerp voor additieve productie

Loughborough University is een instelling die de weg vrijmaakt voor DfAM, met een breed scala aan onderzoeksactiviteiten. Zo doet de universiteit doorlopend onderzoek naar het ontwerpen en aanpassen van auto-onderdelen met behulp van additive manufacturing. Bovendien beschikt de universiteit over een van de toonaangevende centra voor Additive Manufacturing in het VK - Additive Manufacturing Research Group, met ultramoderne 3D-printlaboratoria  die op grote schaal worden gebruikt voor interdisciplinair onderzoek.

Materialen

Materialen voor additive manufacturing is een ander gebied waar uitgebreid onderzoek naar wordt gedaan Momenteel aan de gang bij een aantal onderzoeksinstellingen en universiteiten. Het High-Performance Materials Institute (HPMI) van de Florida State University en het Florida State University College of Engineering hebben zich bijvoorbeeld aangesloten bij het initiatief om de mogelijkheden van geavanceerde 3D-printmaterialen voor verkenning van de ruimte te verkennen. Onderzoek naar de mogelijkheden van hybride en multi-materiaal 3D-printen is nog maar net aan de oppervlakte, met belangrijke implicaties voor de ontwikkeling van nieuwe, innovatieve materialen voor AM.

3D-printen omarmen in het hoger onderwijs

Additive manufacturing binnen de onderwijssector biedt een geweldige kans om de leerervaring voor studenten te verrijken door een praktische leerbenadering te bieden.

Medisch

3D-printen wordt veel gebruikt in medische scholen om tastbare 3D-modellen als visueel te maken leerhulpmiddelen. De Australische Macquarie University en Western Sydney University hebben bijvoorbeeld pionierswerk verricht met 3D-geprinte menselijke botten voor anatomische studie. Omdat 3D-objecten een betere illustratieve waarde bieden dan alleen digitale modellen, zijn 3D-botreplica's niet alleen een geweldige manier om studenten bij het leerproces te betrekken, maar zijn ze ook veel goedkoper om te produceren dan replica's die met traditionele methoden zijn gemaakt. De afdeling urologie van de University of Minnesota Medical School is een andere medische school die 3D-printen gebruikt, in dit geval het produceren van anatomische modellen voor studenten om chirurgische procedures uit te voeren en goedkopere vervangingen van gespecialiseerd gereedschap te maken.

Robotica

3D-printen is ook een populair hulpmiddel bij het aanleren van robotica. De onderzoekers van de Universiteit van Californië hebben bijvoorbeeld een goedkope educatieve robotica-kit ontwikkeld met een 3D-afdrukbaar ontwerp, dat studenten de vrijheid van maatwerk en een innovatief platform biedt voor het verkennen van robotica en elektronica.

Architectuur

Het opnemen van 3D-printen in architectuurontwerp is een andere use-case, die de leerervaring van studenten helpt verbreden en creativiteit bevordert. De Oslo School of Architecture and Design (AHO) gebruikt bijvoorbeeld additieve fabricage in een aantal creatieve toepassingen, waardoor studenten worden aangemoedigd om te experimenteren met complexe, architecturale ontwerpen door middel van 3D-printen. De universiteit doet ook onderzoek naar hoe productontwerp kan profiteren van additieve technologieën.

Een ander voorbeeld is CARTA Innovation Lab aan het College of Architecture + The Arts aan de Florida International University. Daar kunnen architectuurstudenten 3D-printers gebruiken om gebouwen opnieuw te bedenken en nieuwe ontwerpmogelijkheden te verkennen.

Het proces automatiseren  

Naarmate het gebruik van additive manufacturing in universiteiten en onderzoeksinstellingen toeneemt, kunnen studenten en onderzoeksmedewerkers nu de productie van hun ontwerpen aanvragen. De toename van de vraag betekent echter dat het handmatige beheer van 3D-printverzoeken inefficiënt en arbeidsintensief kan worden.

Met de toenemende vraag komt er een behoefte aan 3D-printlabs binnen universiteiten en onderzoeksinstellingen om hun AM-workflows te automatiseren. Workflow management software afgestemd op de behoeften van de onderwijssector biedt tal van voordelen, zoals de geautomatiseerde verwerking van aanvragen en kostenberekeningen, realtime tracking en geautomatiseerde dossiervoorbereiding. AHO heeft bijvoorbeeld de automatiseringssoftware van RP Platform geïmplementeerd binnen zijn AM-afdeling, om deze te gebruiken om meer efficiëntie te bereiken in de pre-productiefase, en om productie- en trackingverzoeken te beheren.

Onderwijs – een essentieel gebied voor additieve productie

Samenwerking tussen instellingen voor hoger onderwijs en OEM's kan enorme voordelen opleveren voor additive manufacturing, van het verkleinen van de vaardigheidskloof tot het smeden van nieuwe trends in AM. Om additieve productie echt te laten bloeien, zullen OEM's en fabrikanten, naast universiteiten, een sleutelrol spelen bij het opleiden van de volgende generatie AM-professionals.

Met het lopende onderzoek naar AM-systemen, materiaalprocessen en andere gebieden van additive manufacturing, is het duidelijk dat universiteiten en onderzoeksinstellingen een sleutelrol zullen blijven spelen bij het succesvol overbruggen van de kloof tussen theorie en praktische implementatie.

Dit is de derde in onze Industrie- en AM-serie — lees ons laatste artikel over hoe AM is invloed hebben op de medische industrie ?