Interview met expert:Jan Tremel over hoe Bosch 3D-printen gebruikt in zijn competentiecentrum

Het Duitse multinationale engineering- en technologiebedrijf Bosch is misschien wel 's werelds grootste leverancier van auto-onderdelen en een belangrijke leverancier van industriële technologieën, consumptiegoederen, plus energie en bouwtechnologie.

Het is dan ook niet verwonderlijk dat het bedrijf ook sterk betrokken is bij additive manufacturing (AM). De technologie versnelt de time-to-market voor nieuwe producten wanneer deze wordt gebruikt voor prototyping en, wanneer gebruikt voor productie, kan het meer flexibiliteit en wendbaarheid in een toeleveringsketen introduceren door bepaalde componenten sneller en on-demand af te drukken.

Bosch gebruikt AM in al zijn bedrijfsdivisies en heeft ook een competentiecentrum dat zich toelegt op 3D-printen.

Om meer te weten te komen over hoe Bosch 3D-printen in zijn hele bedrijf toepast, worden we vandaag vergezeld door Jan Tremel, hoofd van het Center of Competence for 3D Printing (CoC), dat deel uitmaakt van de Powertrain Solutions-eenheid .

Met Jan ontdekken we welke voordelen AM biedt aan Bosch, de uitdagingen van het intern toepassen van 3D-printen, evenals de huidige staat en toekomst van 3D-printen in de auto-industrie.

Kun je me iets vertellen over je achtergrond en hoe je bij AM betrokken bent geraakt?

Ik raakte er voor het eerst bij betrokken tussen 2006 en 2007, in de periode dat de RepRap-beweging aan populariteit begon te winnen.

Ik was gefascineerd door de techniek en bouwde zelf mijn eerste 3D-printer op de universiteit.

Bij Bosch bedacht ik hoeveel eenvoudiger het zou zijn als we toegang hadden tot een kleine 3D-printer. Dit idee inspireerde mij om verschillende voorstellen te doen, die uiteindelijk leidden tot het creëren van een competentiecentrum.

Op dit punt erkende Bosch dat ze deze technologie moesten integreren, zowel voor kunststoffen als metalen, om deze te kunnen gebruiken in hun voortdurende ontwikkelingen voor de verbrandingsmotoronderdelen die we op de markt leveren .

Ik ben momenteel gevestigd in de business unit Powertrain Solutions. Het is goed voor bijna een kwart van de totale omzet van Bosch per jaar en omvat ongeveer een kwart van alle medewerkers van Bosch. Hier proberen we 3D-printen te implementeren in serieuze projecten, zoals hogedrukpompen voor benzine en diesel, injectoren en andere hydraulische systemen.

Je leidt momenteel het Centre of Competence for 3D Printing. Kun je me vertellen over het werk dat je daar doet en hoe je de technologie toepast?

Bij Bosch hebben we verschillende competentiecentra.

Om je een overzicht te geven, zijn we bij Bosch onderverdeeld in 4 grote branches. Dit betekent dat we één vestiging hebben voor bouwtechnologieën, bijvoorbeeld beveiligingscamera's, microfoons voor grote arena's, enz.

Een andere eenheid is verantwoordelijk voor consumptiegoederen, van ovens tot wasmachines.

Dan hebben we de unit Industrial Technology, die gespecialiseerd is in speciale machines voor de zware industrie.

Ten slotte is mijn eenheid Powertrain Solutions, de automobielsector. Alle eenheden die ik heb beschreven, hebben hun eigen teams die verantwoordelijk zijn voor de implementatie van AM in hun productlijnen.

In mijn afdeling is 50 procent van mijn werk gewijd aan het ontwikkelen van nieuwe producten. Dit houdt in dat ik mijn collega's op de afdeling productontwikkeling ondersteun bij het gebruik van 3D-geprinte componenten in de nieuwe producten.

Dit vereist het creëren van innovatieve nieuwe toepassingen die zullen profiteren van de complexiteit van het ontwerp dat mogelijk wordt gemaakt door 3D-printen.

Aan de andere kant werk ik ook samen met al onze fabrieken . Dit betekent dat ik mensen die direct op assemblagelijnen en op de productievloeren werken, in staat stel of opleid, zodat ze AM in hun dagelijkse werk kunnen gebruiken.

Laat ik je een voorbeeld geven:een onderhoudsteam heeft de taak om een ​​productielijn de hele dag draaiende te houden. En ze hebben bijvoorbeeld vervanging van grijpers nodig die ze aan een robot kunnen bevestigen om kapotte onderdelen te vervangen en stilstand te voorkomen.

Dus organiseer ik workshops met hen, om ze te laten zien wat er mogelijk is met standaard materialen en een eenvoudige 3D-printer, zodat ze dit vervangende onderdeel voor hun apparatuur kunnen maken.

Bovendien richten we ons actief op kostenreductiescenario's, bijvoorbeeld waar we bestaande ontwerpen kunnen vervangen door 3D-geprinte onderdelen om intern geld te besparen. Zo hebben we veel testapparatuur die voor verbetering vatbaar is. Met 3D-printen kunt u de cyclustijd van het station zelf verbeteren en daarmee de prestaties van de hele lijn verbeteren. Dit helpt ons de kosten laag te houden en afval te verminderen.

Welke waarde heeft 3D-printen voor de auto-industrie?

AM voegt nog een nuttig proces toe aan een reeds goed ontwikkeld procesportfolio. In de automotive maken we gebruik van processen als frezen en draaien, kunnen we onderdelen coaten en kunststof spuitgieten. Deze processen zijn allemaal goed begrepen.

Maar al deze processen hebben bepaalde beperkingen als het gaat om ontwerpflexibiliteit en iteratievermogen.

In de auto-industrie worden productiecycli steeds korter. Dit betekent dat je onderdelen en ontwerpen heel snel wilt testen. In dit opzicht kunnen standaardprocessen erg duur zijn en behoorlijk lang duren.

Laat me je een voorbeeld geven. Als u het vormgereedschap nodig heeft voor een gecompliceerd plastic onderdeel, kan het tot 12 tot 14 weken duren, of zelfs meer, om te produceren. En met AM ben je in staat om hetzelfde resultaat te behalen in een veel snellere tijd, misschien in 2 tot 4 weken.

Dit betekent dat je met 3D-printen minimaal 3 iteraties van een onderdeel kunt hebben, terwijl je met spuitgieten er maar één hebt die je kunt gebruiken om je onderdeel te verbeteren. Op deze manier maakt AM een veel kortere iteratiecyclus mogelijk waarmee u uw component kunt verbeteren.

Dit is slechts één gebied waar 3D-printen kan helpen.

Qua serieproductie verwacht ik dat AM in veel grotere mate zal worden gebruikt om auto's te customizen dan nu het geval is. Het heeft weinig zin om in massa geproduceerde componenten zoals stoelen of stuurwielen in 3D te printen.

Maar als u kleine productievolumes heeft, zoals tegenwoordig het geval is voor luxe auto's of sportwagens, kan AM ervoor zorgen dat speciale onderdelen voor dergelijke auto's zuiniger worden geproduceerd dan wanneer u ze zou produceren met behulp van een traditionele technologie .

We zullen dit eerst zien in een zeer exclusieve lijn auto's en met een zeer beperkte set onderdelen die worden geproduceerd.

Naarmate AM-processen sneller en beter worden, zullen we uiteindelijk de AM-productievolumes zien groeien van een paar honderd onderdelen naar enkele duizenden onderdelen.

Zijn er nog uitdagingen die AM moeten overwinnen om de overgang naar serieproductie te versnellen?

Er zijn veel barrières.

Een daarvan is materiële beperkingen. De industrie heeft nog een lange weg te gaan voordat we over de juiste materialen, zowel metalen als kunststoffen, voor autotoepassingen beschikken. Sommige van onze componenten hebben bijvoorbeeld hoogwaardig staal nodig dat bestand is tegen zeer hoge drukken.

Bovendien, als u naar een moderne auto kijkt, zijn er veel componenten gemaakt van met glasvezel gevuld plastic materialen, die op dit moment niet op de markt verkrijgbaar zijn, of veel duurder dan de materialen die we gebruiken bij traditionele processen.

Je hebt bijvoorbeeld een plastic onderdeel in de buurt van een verbrandingsmotor. Dit onderdeel heeft zeer hoge temperatuureisen ten opzichte van en is meestal gemaakt van een polyamide dat is gevuld met glasvezel. AM-materialen kunnen dit onderdeel niet op dezelfde manier en met dezelfde kenmerken maken die we tegenwoordig zien bij traditionele kunststoffen.

Een bewerkt materiaal en een additief vervaardigd materiaal zouden totaal andere eigenschappen hebben, omdat het laag voor laag smelten van materiaal een interne microstructuur creëert die anders is dan wat we gewend zijn met standaard materialen.

Een andere barrière is een gebrek aan nauwkeurigheid en herhaalbaarheid. Er moeten nog verbeteringen worden aangebracht aan AM-systemen zodat ze elke keer dezelfde onderdelen op verschillende printers kunnen printen met exacte afmetingen.

Als je kijkt naar de connectoren en andere componenten die zeer kleine gaatjes en zeer krappe toleranties, dan is dit ook een uitdaging voor 3D-printers om te produceren.

Ten slotte zien we veel handmatige processen in AM. Hoewel, ik geef toe, de industrie probeert meer automatisering door te voeren, er zijn nog steeds veel handmatige processen, bijvoorbeeld poederverwijdering bij 3D-metaalprinten, wat de technologie zeer kostenintensief maakt.

Productiviteit is een cruciale factor voor de auto-industrie als het gaat om AM-adoptie.

Hoe ziet u AM de komende 5 jaar evolueren in de auto-industrie?

De auto-industrie heeft een andere benadering van toepassingen dan de medische of ruimtevaartsector, waar producten meestal een lange levensduur hebben, b.v. 20 jaar of langer voor een vliegtuig.

De prijs in de automobielproductie is ook lager, en je moet zeer strakke prijsberekeningen hebben. Dit betekent dat AM alleen zal worden gebruikt als het een duidelijk kostenvoordeel heeft.

Ik ben nogal voorzichtig om te zeggen dat AM de komende jaren zal worden gebruikt voor serieuze auto-onderdelen. Het zal zeker blijven dienen als een accelerator voor productontwikkeling.

Het duurt nog lang voordat we additive manufacturing zullen zien gebruiken voor massaproductie binnen de auto-industrie.

Is het een uitdaging om mensen te overtuigen van de waarde van 3D-printen, of merk je dat mensen erg ontvankelijk zijn om de technologie over te nemen?

Het hangt er heel erg van af. Toen we begonnen, hadden we een nogal missionaire aanpak om iedereen ervan te overtuigen dat 3D-printen een van de beste dingen ter wereld is.

Vandaag de dag richten we ons meer op projecten die echt een verschil maken in de productie. Niet alles wat additief kan, moet met deze technologie worden gedaan. We kijken heel nauwkeurig naar toepassingen die baat kunnen hebben bij 3D-printen.

In de 4 jaar sinds ik lid werd, hebben we gezien dat veel mensen ook al een printer in huis hebben. Daarom geven we ze de mogelijkheid om een ​​3D-printer te gebruiken, niet alleen in hun privéleven, maar ook op het werk, zodat ze iets nieuws kunnen doen.

Zijn er trends binnen de branche waar u enthousiast over bent?

Dat is een interessante vraag.

Ik ben erg geïnteresseerd in start-ups die hun beloften echt kunnen waarmaken. Ik heb veel start-ups gezien die een businessmodel proberen te creëren rond een proces dat niet duidelijk ontwikkeld was.

Maar ik ben gefascineerd door nieuwe processen die echt werken. Op het gebied van kunststof en metaal zien we veel interessante ontwikkelingen van de grotere fabrikanten die AM serieus nemen.

Vroeger waren mensen blij als ze een onderdeel in handen hadden, en je kon ze vertellen dat het 3D-geprint was. Tegenwoordig geven mensen veel meer om alle technische details, zodat wordt voldaan aan de kenmerken van het materiaal dat is afgedrukt.

Wat ik ook leuk vind, is dat de markt steeds professioneler wordt. Dit betekent dat u zelfs voor filamenten gekwalificeerde technische gegevens kunt krijgen, waaronder niet alleen mechanische trekspanning, maar ook veiligheidsinformatiebladen. Dat maakt 3D-printen veel eenvoudiger in ons dagelijks werk.

Wat betekent 2020 voor de business unit Powertrain Solutions bij Bosch, als het op AM aankomt?

De komende 12 maanden zal een duidelijke focus liggen op kostenreductie en interne verbetering van onze productieprocessen.

We zullen aandringen op een grotere beschikbaarheid van 3D-printen in Powertrain Solutions. Dit betekent dat er meer mogelijkheden zijn voor onze mensen om AM in te zetten voor kleine series tot middenseries.