De toekomst van 3D-printen:12 belangrijke inzichten van AMFG's AM Landscape Digital Conference 2020 (deel 1)

In april bracht AMFG 3D-printprofessionals en -experts samen tijdens onze eerste Additive Manufacturing Landscape Digital Conference 2020, waar we perspectieven en inzichten deelden in de huidige stand van zaken in de industrie.

De gemeenschappelijke thema's van de conferentie waren de voortdurende inspanningen om de COVID-19-pandemie te bestrijden, de rol van 3D-printen in toeleveringsketens en de voortdurende ontwikkeling van additive manufacturing (AM)-technologie, materialen en software.

Voor degenen die de conferentie niet konden bijwonen, hebben we dit artikel samengesteld waarin de belangrijkste lessen van de AM Landscape-conferentie worden onderzocht. Je kunt ook ons ​​YouTube-kanaal bekijken om alle presentaties van de spreker online te bekijken.

1. De industrie blijft groeien

Victoria Akinsowon, Senior Marketing Manager bij AMFG, begon de conferentie met haar keynote speech die de toestand van de AM-industrie in 2020 schetste.

Ondanks de wereldwijde strijd met de COVID-19-pandemie, zet de 3D-printtechnologie zijn industrialisatiereis voort. Naast externe factoren blijven nieuwe spelers de AM-markt betreden, terwijl acquisities en partnerschappen in de hele sector blijven floreren.

De groei van de industrie is vooral duidelijk in AMFG's aankomende infographic over het Additive Manufacturing Landscape 2020. 

Naast de ontwikkeling van de industrie, connectiviteit, zowel op machine- als workflowniveau, en samenwerking groeien als belangrijke thema's die de industrie vooruit helpen.

2. Materialen zijn slechts een stukje van de 3D-printpuzzel

Hoogwaardige polymeren creëren talloze mogelijkheden voor geavanceerde 3D-printtoepassingen in sectoren zoals de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en de automobielindustrie.

Tijdens de eerste presentatie op de conferentie dook Brian Alexander, Global Product &Business Development Manager bij Solvay, in de ontwikkeling van hoogwaardige kunststoffen voor 3D-printen en de manier waarop ze nieuwe toepassingen voor de technologie ontsluiten .

Het proces van het ontwikkelen van hoogwaardige materialen 'is geen gemakkelijke reis', zei Brian, en het vereist samenwerking op alle fronten.

‘Aditive manufacturing bestaat uit drie belangrijke onderdelen. Het is als een driepotige kruk:je kunt zoveel materialen hebben als je wilt, maar als je niet de apparatuur en de verwerkingsmogelijkheden hebt om ze te verwerken, valt de kruk om.' 

Daarom heeft Solvay de afgelopen drie tot vier jaar gewerkt aan het combineren van proceskennis en apparatuurkennis om hoogwaardige polymeren op de markt te kunnen brengen.

Vandaag de dag wordt Solvay beschouwd als de marktleider voor PEEK-filamenten en ontwikkelt het bedrijf ook poedervormige materialen voor poederbedfusieprocessen, zoals SLS.

Omdat het belangrijk is om te weten hoe materialen moeten worden verwerkt, is het ook cruciaal om te begrijpen hoe het ontwerp voor AM het beste kan worden benut.

Op dit punt benadrukte Alexander de noodzaak van simulatie, waarmee ingenieurs kunnen voorspellen hoe het materiaal zich zal gedragen als het eenmaal is afgedrukt. Simulatieresultaten helpen om het ontwerp van een onderdeel te optimaliseren, met als uiteindelijk doel de mechanische eigenschappen te verbeteren en defecten aan onderdelen te voorkomen.

Alleen door de kennis over de materialen, processen en ontwerp te combineren, is het mogelijk om open de deur voor een betrouwbaarder gebruik van 3D-printen in verschillende stadia van de productlevenscyclus.

3. Software en automatisering zijn cruciaal om massa-aanpassing met 3D-printen mogelijk te maken

Massa-aanpassing stelt bedrijven in staat om op kosteneffectieve wijze batches van tientallen artikelen te produceren, in vergelijking met de batches van tientallen miljoenen die doorgaans worden geproduceerd door middel van massaproductie.

Dat is op zich een uitdagende verschuiving, maar er is één technologie die dit mogelijk maakt - en dat is 3D-printen.

De volgende presentator, Timm Kragl, Senior Consultant bij Phanos GmbH, een adviesbureau voor 3D-printing, onderzocht hoe bedrijven met 3D-printen tegenwoordig op maat gemaakte onderdelen kunnen produceren, de typische workflow en de uitdagingen die daarbij komen kijken. Een vraag die zich bijvoorbeeld opdringt bij het gebruik van 3D-printen om op maat gemaakte onderdelen te produceren, is hoe je zeer vergelijkbare onderdelen kunt identificeren die in één build zijn geprint.

Timm Kragl wees op verschillende manieren, waaronder het geprinte label, 3D-scannen en de vergelijking met het 3D-bestand.

Er werd echter ook opgemerkt dat verschillende toepassingen zeer waarschijnlijk verschillende benaderingen vereisen voor het identificeren van op maat gemaakte onderdelen en het uitvoeren van QA-controles.

Volgens Kragl zullen geavanceerde software en workflowautomatisering cruciaal zijn voor het succesvolle gebruik van 3D-printen voor het aanpassen van onderdelen. De oplossingen omvatten 3D-scanning, augmented reality, het gebruik van QR-codes en MES-software om gegevensoverdracht en traceerbaarheid mogelijk te maken.

4. Belangrijkste pijlers voor de overgang naar additieve productie 

In de meest visuele presentatie van de AM Landscape-conferentie besprak James Ashby, Additive Production Development Manager UK bij Bowman AP, wat het betekent om 3D-printen voor productie te gebruiken.

Ashby betoogde dat productie op vier pijlers rust:traceerbaarheid, herhaalbaarheid, nauwkeurigheid en verificatie.

Als het gaat om traceerbaarheid, kan Bowman AP met een serienummer op het onderdeel weten wanneer het onderdeel is gebouwd, de partij materiaal die erin is gegaan, hoe het is geïnspecteerd en welke parameters erbij betrokken waren in het proces.

Het is net zo belangrijk om een ​​herhaalbaar systeem te hebben.

'Als je niet bouwt met een herhaalbaar systeem, als je bouwt met iets dat je moet aanpassen en speel ermee, als je halverwege de bouw niet zeker weet wat de veranderingen zijn, bouw je modellen, geen onderdelen van de klant', aldus Ashby.

De derde pijler – nauwkeurigheid – betekent toleranties die door de klant worden gevraagd. En tot slot moet een fabrikant die AM voor productie gebruikt, in staat zijn om de bouwparameters, de materialen terug naar de bron en het inspectieproces te verifiëren.

‘Als je dingen in de auto-industrie, de ruimtevaart, het leger, orthesen en protheses stopt, moet je kunnen verifiëren wat je doet. Als je dat niet kunt, ben je modellen aan het maken', zei Ashby.

De verschuiving naar productie met 3D-printen vereist dat elke fabrikant deze vier pijlers in overweging neemt, en Ashby dringt erop aan dat je alleen kunt beweren dat je productie-onderdelen maakt, niet alleen wanneer alle vier de elementen worden meegewogen. prototypen.

5. Grootformaat 3D-printen blijft volwassen worden

Grootformaat 3D-printen komt op de voorgrond als een kosteneffectieve en flexibele oplossing voor het vervaardigen van grote onderdelen. BigRep is een bedrijf dat de ontwikkeling van grootformaat polymeer 3D-printers aanstuurt.

In zijn presentatie ging Martin Back, Managing Director van BigRep, in op hoe het bedrijf supply chains ondersteunt met zijn grootformaat AM-oplossingen.

Productiehulpmiddelen en gietpatronen zijn momenteel de meest populaire toepassingen voor BigRep 3D-printers. Ongeveer 20 procent van de klanten van het bedrijf gebruikt echter grootformaat 3D-printen voor productieonderdelen, zoals elektronische behuizingen en on-demand reserveonderdelen voor treinen.

Een voorbeeld van een productieonderdeel, gemarkeerd door Back, is een plastic doos voor het vervoeren van verschillende onderdelen, vervaardigd voor Airbus.

Traditioneel wordt de productie van deze box uitbesteed, wat leidt tot lange doorlooptijden en on-demand produceren.

Grootformaat 3D-printen lost deze uitdagingen op door de mogelijkheid te bieden om lokaal te produceren. Dit betekent dat onderdelen on-demand kunnen worden vervaardigd en de doorlooptijden kunnen worden teruggebracht van enkele weken tot slechts enkele dagen.

Een opmerkelijke vooruitgang in 3D-printen op groot formaat, met name met de oplossingen van BigRep, is ongetwijfeld de introductie van de Metering Extruder Technology (MXT).

MXT is een nieuwe benadering voor het extruderen van plastic materiaal dat het proces veel sneller maakt. Het MXT-systeem maakt naar verluidt de nieuwste printers van BigRep vijf keer sneller dan de huidige extrusiemachines en helpt om een ​​veel grotere precisie te bereiken.

Back vatte zijn presentatie samen door te zeggen dat hoewel 3D-printen op groot formaat blijft evolueren, de De belangrijkste uitdaging voor de bredere toepassing ervan blijft het gebrek aan expertise.

‘We moeten het mensen gemakkelijk maken om additieven te gebruiken. Het moet een alledaags hulpmiddel worden.’ Back betekent daarmee dat we onder meer de processen voor het maken van ontwerpen en het verwerken van gegevens moeten vereenvoudigen.

‘Langzaam komen we er’, besloot hij.

6. Software kan knelpunten in de workflow voor 3D-printen helpen elimineren 

De overgang van 3D-printen naar productie brengt niet alleen nieuwe kansen maar ook veel nieuwe uitdagingen met zich mee. Felix Dörr van AMFG werpt licht op de meest voorkomende knelpunten in de 3D-printworkflow en hoe software deze kan oplossen.

Felix stelt dat de workflow-uitdagingen, zoals het ontbreken van een adequaat systeem voor aanvraag- en projectbeheer, vandaag met succes worden aangepakt. Eén onderdeel van de AM-workflow wordt echter grotendeels over het hoofd gezien:postproductie en QA-beheer.

Veel fabrikanten willen hun machinecapaciteit en bezettingsgraad optimaliseren en produceren steeds meer onderdelen.

Het komt echter nog te vaak voor dat deze onderdelen niet aan de klant kunnen worden geleverd. Als gevolg van inefficiënt, zeer handmatig nabewerkingsbeheer stapelen onderdelen zich op tijdens de nabewerkingsstappen en wachten ze vervolgens in stations voor kwaliteitsborging om te worden gecontroleerd voordat ze worden goedgekeurd en naar de klanten worden verzonden.

'Als je lost deze problemen niet op in nabewerking en kwaliteitsbeheer, je hebt over het algemeen geen solide workflow', zei Dörr.

De belangrijkste conclusie van de presentatie is dat om optimaal te profiteren van AM, alle processen en workflow-stappen met elkaar verbonden en geïntegreerd moeten zijn.

Een groot deel van de oplossing is intelligente workflowsoftware, ontwikkeld met de behoeften en vereisten van AM-technologie in het achterhoofd. Dergelijke software, ook wel bekend als Manufacturing Execution System (MES), ondersteunt fabrikanten bij het plannen, beheren en uitvoeren van alle processen die verband houden met AM-productie.

In zijn presentatie benadrukte Dörr dat MES-software niet in een vacuüm bestaat en dat de vooruitgang ervan samenwerking en standaardisatie in de sector vereist.

‘Het is belangrijk om standaarden te creëren zodat we gemakkelijk verbinding kunnen maken met machines, met andere softwarepakketten en met leveranciers’, vervolgde hij. 'Alleen als we samenwerken om nieuwe normen te creëren, zullen we additive manufacturing aantrekkelijker maken voor productie.'

Dit is deel 1 van de conferentie-takeaways. Houd ons in de gaten voor deel 2 dat we volgende week zullen delen!