4 brandende vragen voor additieve productie in 2019

2018 was in veel opzichten een succesvol jaar voor additive manufacturing. Van de ontwikkeling van nieuwe technologieën tot innovatieve softwareoplossingen, het jaar waarin de industrie haar beloften begon na te komen om een ​​industriële productieoplossing te bieden.

Ondanks deze positieve trends zijn er nog steeds belangrijke vragen voor de toekomst van de industrie. Met dat in gedachten bekijken we vandaag 4 van de grootste vragen waarmee additieve productie in 2019 wordt geconfronteerd.

Kort antwoord: Ja en nee.

De mogelijkheid om 3D-geprinte onderdelen op grote schaal te produceren is al lang een droom van velen in de industrie. De voordelen zijn duidelijk:complexe, vaak op maat gemaakte producten kunnen in een korter tijdsbestek worden vervaardigd en, in theorie, tegen een fractie van de kosten.

Maar zullen we dit jaar een start zien in de additieve productie van grote volumes?

Tot op zekere hoogte bestaat er binnen bepaalde gespecialiseerde toepassingen al massaproductie. Hoortoestellen zijn daar een goed voorbeeld van:meer dan 90% van de hoortoestelfabrikanten gebruikt al additieve fabricage.

Er zijn ook positieve trends aan de kant van de consument:producten zoals oogframes en inlegzolen zijn met succes additief geproduceerd, waarbij verschillende bedrijven massale maatwerk op grotere schaal plannen. Adidas zou bijvoorbeeld tegen eind 2018 een productiedoelstelling van 100.000 onderdelen hebben gehad.

Maar om massaproductie over de hele linie mogelijk te maken, zijn er nog steeds uitdagingen op het gebied van:

1) Herhaalbaarheid;
2) Snelheid;
3) Onderdeelkwaliteit;
4) Het proces kosteneffectiever maken.

Gelukkig worden er stappen ondernomen om elk van deze punten aan te pakken.

Om additieve fabricage een haalbare optie voor productie te maken, moeten bedrijven ervoor zorgen dat een 3D-geprint onderdeel kosteneffectiever is om te produceren dan een onderdeel dat met conventionele methoden is geproduceerd.

HP is een bedrijf dat het AM-proces kosteneffectiever wil maken met de lancering van zijn Metal Jet-systeem voor 3D-metaalprinten vorig jaar.

Gebaseerd op dezelfde depositietechnologie als HP's Multi Jet Fusion, werkt de Metal Jet door een bindmiddel af te zetten op een bed van Metal Injection Molding (MIM)-poeder. Het systeem, gericht op massaproductie, zou het printen van batches tot 50.000 onderdelen kosteneffectiever maken dan spuitgieten.

Gerelateerd: Interview:HP's Global Head of Metals over de impact van HP Metal Jet

Evolve Additive Solutions is een ander bedrijf dat massaproductie wil mogelijk maken.

Met de focus op polymeren, kondigde het bedrijf zijn nieuwe productiesnelheid "STEP" (afkorting van Selective Toner Electrophotographic Process) technologie vorig jaar. De aanpak is uniek, niet alleen bij de ontwikkeling van een nieuw 3D-printproces, maar ook omdat de STEP-technologie van Evolve wordt ontwikkeld als alternatief voor conventionele methoden, gericht op volumeproductietoepassingen.

Aangezien beide oplossingen in 2020 volledig gecommercialiseerd zullen zijn, zullen we moeten wachten om hun impact te zien.

Realistisch gezien zal in 2019 additive manufacturing geen vervanging worden voor massaproductie. Wat we echter zullen zien, is dat een groter aantal bedrijven de technologie integreert in hun productieworkflows en een aanvulling wordt op bestaande productiemethoden.

Kort antwoord: Ja.

Diversiteit van materialen is cruciaal om 3D-printen verder te industrialiseren. Maar er zijn beperkingen rond de beschikbaarheid van materialen die speciaal zijn ontwikkeld voor het 3D-printproces.

Dit probleem is met name acuut als het gaat om branchespecifieke toepassingen, zoals binnen de auto-industrie.

Het toenemende gebruik van 3D-printen voor productietoepassingen heeft materiaalfabrikanten echter ertoe aangezet nieuwe materialen te ontwikkelen die geschikt zijn voor die toepassingen.

Alleen al in 2018 boden wereldwijde leveranciers van materialen zoals BASF en Solvay nieuwe keuzes voor polymeren en metalen. 2019 zal voortbouwen op deze vooruitgang, met nieuwe materialen die meer toepassingsspecifiek zijn.

Met name belooft 2019 het jaar te worden van het 3D-printen van polymeren, met voorspelde high-performance polymeren en composieten.

Nieuwe materialen brengen echter ook nieuwe uitdagingen met zich mee, zoals materiaalcertificering en een nog grotere behoefte aan betere machinebesturing.

Kort antwoord: Ja.

De nabewerkingsfase is een van de minst geoptimaliseerde onderdelen van de additieve productieworkflow, waardoor de totale procestijd aanzienlijk toeneemt.

Het inherent handmatige karakter van de huidige nabewerkingsactiviteiten is een sleutelfactor in het knelpunt in de nabewerking. Nieuwe ontwikkelingen kunnen dit in 2019 echter aanzienlijk veranderen.  

Er zijn drie manieren om de nabewerking te optimaliseren die in 2019 meer grip zullen krijgen:

1) Groter ontwerpoptimalisatie

Aan de ontwerpkant ontstaan ​​oplossingen om bijvoorbeeld ondersteuningsverwijdering gemakkelijker te maken. Neem de e-Stage for Metal-software van Materialise, die automatisch ondersteuningsstructuren voor metalen componenten genereert. Gegenereerde ondersteuningen zijn dun en gemakkelijk te verwijderen, en kunnen naar verluidt de tijd die nodig is voor het verwijderen van metalen ondersteuningen met 50% verminderen.

2) Minimalisering van de noodzaak voor nabewerking

Nieuwe technologieën helpen ook om de behoefte aan nabewerking te minimaliseren. Een voorbeeld is Velo3D, dat een zeer controleerbaar metaalpoederbedfusiesysteem heeft ontwikkeld. Gebaseerd op wat het bedrijf "Intelligent Fusion" noemt, combineert het systeem software en hardware om betrouwbaar en herhaalbaar objecten te printen die bijna geen ondersteuningsstructuren nodig hebben.

3) Geautomatiseerde ondersteuningsverwijdering en oppervlakteafwerking

Omdat de meeste van de tegenwoordig beschikbare oplossingen de nabewerking niet volledig kunnen elimineren, zal het belang van geautomatiseerde nabewerkingsoplossingen toenemen.

In 2018 kwamen enkele opwindende innovaties op dit gebied van PostProcess Technologies. Gericht op ondersteuning bij verwijdering en oppervlakteafwerking, heeft het bedrijf een reeks geautomatiseerde hardware-oplossingen voor nabewerking ontwikkeld.

Ander recent nieuws dat wijst op de groeiende aandacht voor nabewerking komt van America Makes, een versneller voor additieve fabricage, die heeft aangekondigd dat het $ 1,6 miljoen zal toekennen om de vooruitgang van nabewerkingstechnologieën te financieren, met name voor Selectief lasersmelten.

Gezien de nieuwste ontwikkelingen op dit gebied, zou 2019 wel eens het jaar kunnen zijn waarin enkele van de meest urgente uitdagingen op het gebied van nabewerking zullen worden aangepakt. Hierdoor kunnen bedrijven hun AM-activiteiten verder uitbreiden en schalen.

Kort antwoord: Ja

Omdat de industrie streeft naar meer efficiëntie, betrouwbaarheid en kwaliteit voor de productie, zal software een essentieel onderdeel van dit proces worden.

Naast hardware is het additieve fabricageproces sterk afhankelijk van software voor zowel het ontwerp als het beheer van productieworkflows.

Aan de ontwerpkant verklaarde Harold Sears, technisch leider voor additieve productietechnologieën van Ford Motor Company onlangs in een interview met AMFG:

“Over het algemeen zijn we getraind via technische scholen om na te denken over ontwerpen die gemaakt kunnen worden met conventionele processen. DfAM gaat mensen vragen om anders te gaan denken over wat ze doen en hoe ze hun ontwerpen benaderen. Software zal daar een groot deel van uitmaken.”

Bij het ontwerpen van onderdelen voor 3D-printen kunnen softwaretools zoals generatief ontwerp en topologie-optimalisatie worden gebruikt om structuren en functies te creëren die ooit als onmogelijk of te duur werden beschouwd om produceren.

Met deze structuren kunnen lichtgewicht onderdelen worden gemaakt met minder materiaalverspilling. .

De markt voor geavanceerde ontwerpoplossingen voor additive manufacturing is booming, met een aantal startups, zoals nTopology, Frustum en ParaMatters, evenals grotere spelers zoals Autodesk, die willen herdefiniëren hoe AM-onderdelen worden ontworpen.

Aan de managementkant zal workflowsoftware cruciaal zijn om productie met 3D-printen mogelijk te maken.

De integratie van additive manufacturing in nieuwe en bestaande workflows vereist een hoog niveau van connectiviteit tussen machines en het vermogen om deze processen te coördineren.

Workflowsoftware, zoals AMFG, stelt bedrijven in staat dit te bereiken door elke fase van het productieproces te automatiseren en te coördineren, van het beheren van aanvragen tot productie en zelfs nabewerking.

In 2019 zullen bedrijven steeds meer rekening moeten houden met software bij het implementeren van hun AM-workflows. Dit zal uiteindelijk zorgen voor een schaalbaar, efficiënt additief productieproces.

Nieuw jaar, nieuwe kansen

2019 belooft verdere vooruitgang en ontwikkelingen in het hele spectrum van additive manufacturing. Naast deze mogelijkheden zijn er echter een aantal vragen die op tijd moeten worden beantwoord - en onze lijst is slechts het eerste gezicht.

2019 wordt daarom het jaar van het zoeken naar de antwoorden op enkele van de meest prangende vragen waarmee de AM-industrie momenteel wordt geconfronteerd - en hopelijk vinden.