Interview met expert:Jonathan Warbrick van Graphite Additive Manufacturing over het behalen van succes met 3D-printen

Het landschap voor AM-servicebureaus verandert snel naarmate de drang naar productie doorzet. Servicebureaus moeten meer dan ooit wendbaar zijn en zich kunnen aanpassen aan een sector die voortdurend in beweging is.

Graphite Additive Manufacturing is een in het VK gevestigde AM-serviceprovider die industriële 3D-printoplossingen biedt. Met sterke banden met de wereld van de Britse Formule 1 en motorsport, omvatten de oplossingen van Graphite productieonderdelen, tooling, conceptmodellen en prototypes.

We spreken met de Business Development Manager van Graphite, Jonathan Warbrick, om te bespreken hoe het erin slaagt om voorop te blijven lopen, de kansen in AM en wat er nodig is om vandaag als servicebureau te slagen.

Wat is de missie van Graphite?

Ons doel bij Graphite is om onze klanten te helpen de beste oplossingen te vinden met behulp van additive manufacturing, van prototyping tot productie. Dit houdt onder meer in dat ze inzicht krijgen in welke technologie en materialen het beste bij hun toepassingen passen. Wij onderscheiden ons van veel andere servicebureaus doordat wij ook onze eigen materialen vervaardigen.

Onze algemeen directeur, Kevin Lambourne, terwijl hij bij Red Bull Racing werkte, ontdekte hij dat hij niet de technische kennis van de Britse servicebureaus kon krijgen om de hoogwaardige projecten van het hoogste niveau die hij beheerde echt te ondersteunen.

Als resultaat van deze ervaring heeft Kevin in 2012 Graphite opgericht om die leegte op te vullen en het favoriete servicebureau voor additieve fabricage te zijn voor ontwerpers en ingenieurs en om de beste technische ondersteuning te bieden aan onze klanten van prototype tot productie.

Het VK is wereldleider op het gebied van innovatie binnen de autosport, en additieve fabricage heeft een sleutelrol gespeeld. Dus in het begin lag onze belangrijkste focus in de sector op de Formule 1 en Motorsport.

Sindsdien hebben we stappen ondernomen om te diversifiëren en de kennis die we hebben naar de bredere markt te brengen.

Grote overwinningen voor ons in de afgelopen jaren waren toepassingen voor industrieën zoals de automobielindustrie, de scheepvaart, de lucht- en ruimtevaart en defensie. We doen nog steeds veel werk op het gebied van de Formule 1 en de autosport - het is ons erfgoed - maar we leveren ook aan een reeks sectoren die productieruns met een laag tot gemiddeld volume produceren.

Hoe is het om tegenwoordig een servicebureau te runnen?

Voor ons waren de zaken echt positief en we eindigden vorig jaar met een hoogtepunt. We hebben de afgelopen drie jaar een duurzame groei van ongeveer 20% gehad en we zullen dit dit jaar opnieuw met 20-25% zien groeien.

De uitdaging zoals altijd in deze tijd van het jaar is om te resetten, om te begrijpen welke markten we willen aanvallen, terwijl we de relaties die we al hebben met onze bestaande klanten versterken.

Een van de drijvende krachten achter onze recente groei is dat we overgaan van prototyping naar productie - en moge dit lang doorgaan.

Binnen de autosport hebben we de neiging om te merken dat de volumes vrij laag zijn en de doorlooptijden erg kort.

In termen van het bouwen van een duurzaam businessplan en groei in de toekomst, erkennen we dat we geweldige oplossingen hebben voor onze Formule 1- en motorsportklanten.

De sleutel voor ons is om een echt goede balans te vinden tussen een snelle doorlooptijd voor de dringend benodigde projecten en de gestage productieruns van laag tot gemiddeld volume. Daarom hebben we een Express-service en een Economy-service geïntroduceerd.

Deze transitie brengt een aantal uitdagingen met zich mee, zoals kwaliteitsnormen, herhaalbaarheid, inspectie, traceerbaarheid en het verbeteren van de backoffice-systemen.

Dit zijn dingen die we hebben actief stappen ondernemen om dit aan te pakken, van het aannemen van nieuwe medewerkers tot het verhuizen naar een grotere faciliteit in september vorig jaar. We hebben dus wat ruimte om in te groeien, wat geweldig is.

Een andere uitdaging waarmee we de afgelopen jaren te maken hebben gehad, is het gebrek aan automatisering voor het beheren van sommige van onze lagere waardeorders. Deze namen veel tijd in beslag, in termen van het plannen van taken. Software voor workflowautomatisering is een enorm voordeel voor ons bedrijf geweest, waardoor we onze workflow veel meer gestroomlijnd en geautomatiseerd kunnen maken.

Voor veel servicebureaus is de verleiding groot om te proberen alles voor alle mensen te zijn. Met zoveel verschillende materialen en technologieën die er zijn, is het belangrijker om je te specialiseren in bepaalde gebieden en te leveren.

We moeten heel voorzichtig zijn om ervoor te zorgen dat de groei die we genieten duurzaam is. Dit betekent dat we die investeringen doen in lijn met zowel de huidige behoeften van onze klanten als de behoeften die ze over 6 tot 12 maanden zullen hebben.

Hoe weeg je af of je wel of niet in een bepaalde technologie investeert?

Het gaat erom deze nieuwe technologieën en materialen aan uw klanten te introduceren, de beperkingen en mogelijkheden van een bepaalde technologie te begrijpen en erop te vertrouwen dat er vraag naar is.

Voor ons betekent dit echt datagedreven zijn. We proberen elke nieuwe technologie te begrijpen, en we printen testonderdelen om een idee te krijgen van wat het wel en niet kan doen voordat we de sprong wagen.

Dus het komt erop neer dat je dicht bij je klanten staat, nieuwe technologieën introduceren zodra ze op de markt komen en ervoor zorgen dat voordat u een grote investering in een machine doet, of het nu SLS, SLA, MJF of FDM is, daar daadwerkelijk vraag naar is.

We hebben bijvoorbeeld de afgelopen twee jaar HP's Multi Jet Fusion-technologie geïntroduceerd bij onze klanten, zodat ze de beperkingen en mogelijkheden van die technologie volledig begrijpen.

Hoe zou u de huidige toestand van de additieve productie-industrie omschrijven?

De industrie heeft nog een lange weg te gaan voordat ze kosteneffectieve productieoplossingen biedt. Maar dat verandert snel.

Er is enorm veel ruimte om meer productieoplossingen te bieden, met name op het gebied van metalen en hoogwaardige kunststoffen.

Een goed voorbeeld daarvan zijn de Britse supercarfabrikanten. Veel van de onderdelen onder de motorkap en in de cabine voor deze voertuigen worden nu 3D-geprint. Een van onze klanten gebruikt additieve productie om gewicht te besparen en de prestaties te verbeteren, maar de kwaliteit van de afdrukken staat voorop.

Eenvoudige onderdelen zoals luchtroosters en omlijstingen van de voorruit zouden voorheen nooit zijn geprint omdat de technologie meer geschikt werd geacht voor prototyping. Nu zijn ze een frequente toepassing geworden voor die echt high-end markten.

Dit komt grotendeels omdat de volumes kloppen - we hebben het over een paar honderd onderdelen van een bepaald model. Als ze enkele duizenden onderdelen nodig hebben, zijn er goedkopere manieren om te produceren met behulp van traditionele technologieën zoals spuitgieten. Maar voor lage volumes zal 3D-printen kosteneffectiever zijn.

Het is pas zeer recent dat additive manufacturing nu hoogwaardige materialen kan bieden die de mechanische eigenschappen van spuitgegoten alternatieven nabootsen en een kostenpost zijn -effectieve oplossing voor deze productieruns met een laag tot gemiddeld volume.

Er is ook een enorme ruimte om de kosten te drukken en dat zal zeker op tijd gebeuren. SLS en MJF zijn bijvoorbeeld twee technologieën gebleken die ervoor zorgen dat u de juiste prijspunten bereikt om te kunnen concurreren met traditioneel spuitgieten en andere vormen van fabricage.

Ten slotte moet de industrie ook de nabewerking en afwerking van onderdelen verbeteren en dat meer geautomatiseerd en kosteneffectiever maken.

Veel van de vereiste nabewerkingen zijn zeer handmatige bewerkingen. We brengen nog steeds veel tijd door in de werkplaats met het handmatig reinigen, schuren en stralen van onderdelen. Om tijd en geld te besparen, moeten we die nabewerking zoveel mogelijk automatiseren.

Bedrijven beginnen steeds meer in eigen huis te 3D-printen. Hoe denkt u dat dit de markt voor servicebureaus zal beïnvloeden?

Het zal erg lijken op wat er gebeurde met technologieën zoals spuitgieten en andere vormen van productie, met name in industrieën zoals de auto-industrie. In wezen produceren de OEM's in de auto-industrie niets, ze assembleren onderdelen op grote productielijnen.

Met nieuwe technologie zoals additive manufacturing zullen bedrijven het in huis nemen om ervoor te zorgen dat ze de beste voordelen en kostenbesparingen. Maar dat betekent niet noodzakelijk dat ze al die onderdelen in eigen huis moeten maken.

Momenteel is er een echte drive om machines te kopen en op te schalen. Na verloop van tijd zal dat weer verdwijnen, net als bij bijna elke andere technologie die in de auto wordt gebruikt. Ze zullen onderdelen uitbesteden en ervoor zorgen dat ze op tijd geleverd worden.

Uiteindelijk zal er een evenwicht zijn. Neem Volkswagen als voorbeeld. Ze hebben een groot aantal FDM-machines die onderdelen printen op de werkvloer om hun productieproces te ondersteunen. Maar ze besteden nog steeds enorme hoeveelheden geprinte onderdelen uit aan andere servicebureaus.

Nu is de verleiding groot om alle AM-productie in eigen beheer te brengen, maar dat zal veranderen als bedrijven zich realiseren dat je in de toekomst een groot aantal machines nodig hebt om aan de productie-eisen te voldoen, met gevolgen voor het personeel, de werkplaatsruimte en de kosten. Uiteindelijk heb je altijd de steun van een goed servicebureau nodig.

Wat was de benadering van Graphite bij het ontwikkelen van zijn eigen materialen?

Het stamt echt uit onze vroege dagen, toen we voornamelijk de Britse Formule 1-teams bedienden.

De drive om 3D-printen te gebruiken was de mogelijkheid om de sterkste, stijfste en meest lichtgewicht onderdelen te maken voor in hun auto, wat een fractie van een seconde zou kunnen besparen op de ronde van een circuit.

We hebben gekeken naar wat er op de markt was en ontwikkelden ons met koolstof gevulde SLS-nylon.

In wezen vullen we koolstofvezel in met korte strengen met een nylon PA12-basis. Als de strengen te lang zijn, kun je de vezel door het onderdeel zien uitsteken - je krijgt uitstekende mechanische eigenschappen, maar het onderdeel ziet er vreselijk uit. Maar als je te kort komt op die koolstofvezelstrengen, doe je concessies aan mechanische eigenschappen.

We hebben ontwikkeld wat volgens ons de absoluut optimale lengte van vezels is om te vullen met onze nylon materialen om extra stijfheid en sterkte toe te voegen. Onze materialen hebben aanzienlijk betere mechanische eigenschappen dan wat je traditioneel zou verwachten van een normale PA12 of PA11. Er is veel betere stijfheid, sterkte en rek bij breuk.

Vroeger was het alleen de met koolstof gevulde nylon SLS waar we mee werkten. De feedback van de markt was fantastisch en het werd het go-to-materiaal binnen die Formule 1- en motorsportwereld.

Naast de stijfheid en kracht waarderen klanten de natuurlijk donkergrijze, zwarte look van het materiaal. Het ziet eruit als een plastic van technische kwaliteit dat klaar is voor gebruik. Je hoeft het materiaal niet te verven zoals je dat misschien wel zou moeten doen met traditionele SLS-nylons.

Maar toen hadden we een aantal klanten die niet per se de stijfheid, sterkte en eersteklas mechanische eigenschappen nodig hadden. Wat ze wilden was een echt lichtgewicht type nylon, dus begonnen we met grafiet gevulde nylon SLS te ontwikkelen. Het heeft nog steeds een dichtheid van koolstofvezel in het materiaal en we vullen het met grafietstof om wat mechanische eigenschappen toe te voegen en om het onderdeel er natuurlijk donkergrijs/zwart uit te laten zien, direct uit de machine.

We verkopen nu drie of vier keer meer Graphite SLS dan carbon SLS. Carbon SLS is nog steeds het meest gebruikte materiaal binnen de Formule 1-teams en de racewereld. Maar industrieën zoals de scheepvaart en de automobielindustrie zijn op zoek naar kosteneffectievere productieoplossingen. Grafiet SLS is waarschijnlijk ongeveer 30% kosteneffectiever dan koolstof.

We hebben ook gewerkt aan een aantal lichtgewicht polymeren waar we nieuwe en innovatieve materialen proberen te bedenken om ons een stap voor te blijven op de concurrentie.

We werken momenteel aan een nieuw ultralicht SLS-materiaal, zelfs lichter dan ons carbon. Met zo'n streven om de prestaties van hybride en elektrische voertuigen te verbeteren, is gewichtsbesparing een belangrijke overweging geworden voor veel van de ontwerpers en ingenieurs waarmee we samenwerken. We willen oplossingen voor additieve fabricage blijven bieden om deze uitdagingen aan te gaan.

Hoe zit het met composietmaterialen?

Er is op dit moment veel werk binnen de composiet tooling markt. En nogmaals, dat komt terug op wat ik zei over de drive om onderdelen lichter en efficiënter te maken.

Zoveel onderdelen die van metaal zijn gemaakt, worden nu geacht van koolstofvezel te zijn gemaakt. Daarom gebruiken we bewust een aantal materialen en technologieën om die composietindustrie te ondersteunen.

Dit omvat oplosbare en extractiedoorns voor 3D-printen, keramische SLA-vormen, FDM-materialen voor hoge temperaturen en mallen en armaturen. We zien de composietenmarkt als een natuurlijke fit voor Additive Manufacturing en hebben een aantal technische samenwerkingsverbanden opgezet.

Hoe zou je het landschap van AM-servicebureaus vandaag omschrijven?

Er is momenteel een breed scala aan verschillende soorten servicebureaus. Maar omdat de toetredingsdrempels voor 3D-printen zo laag zijn, kun je een paar duizend pond uitgeven aan een paar desktop FDM-machines en heb je ineens een servicebureau.

Maar over het algemeen denk ik dat dat een goede zaak is voor de industrie. Concurrentie is de sleutel om de industrie vooruit te helpen, omdat het ontwikkeling en innovatie stimuleert.

Er zijn een aantal zeer gevestigde, uitstekende bureaus die er zijn. Maar er zijn maar heel weinig bureaus die doen wat Graphite AM doet. We zijn uniek in het VK wat betreft onze technische kennis en het produceren van onze eigen SLS-poeders.

In de toekomst denk ik dat er de komende jaren veel fusies en overnames zullen plaatsvinden. Grotendeels gevoed door de luchtvaartsector. Het vergrendelen van een AM-proces, van de inkoop van het materiaal tot de productie, is essentieel voor vluchtgoedgekeurde onderdelen. Dit zal de komende jaren waarschijnlijk tot veel beweging binnen de branche leiden.

De toekomst ziet er rooskleurig uit voor die bureaus die een niche kunnen veroveren en blijven leveren.

Kun je succesverhalen delen waaraan je hebt mogen werken?

Een recente case study is met Nifco, een grote leverancier van auto-onderdelen. Met het streven naar elektrificatie en het afstappen van traditionele benzine- en dieselverbrandingsmotoren, is de noodzaak om gewicht te besparen en de efficiëntie van de elektrische boostsystemen te verbeteren op dit moment sterk aanwezig.

Dus we zijn werken met Nifco aan een lichtgewicht motorsteun - een onderdeel dat traditioneel is vervaardigd uit aluminium. We hebben met het R&D-team samengewerkt om een kosteneffectiever, lichter onderdeel te produceren dat kan worden geprint in Graphite SLS. Het is de eerste 3D-geprinte motorsteun in zijn soort en de feedback was erg goed.

Een andere is met FT Technologies, een bedrijf dat UAV- en omgevingssensoren produceert om te werken in enkele van de meest onherbergzame omgevingen ter wereld. Ze wilden een materiaal dat extreem licht en duurzaam zou zijn, aangezien de omgevingssensor gericht was op de UAV-markt.

Het proces begon ongeveer een jaar geleden. We begonnen met een paar conceptontwerpen en produceerden een aantal prototypes. Het mooie van 3D-printen is dat je een ontwerp kunt aanpassen, de onderdelen kunt ontwikkelen en een product zoveel sneller op de markt kunt brengen dan met traditionele methoden.

Na een paar ontwerpvergaderingen en een paar wijzigingen in het oorspronkelijke bestand, werd het onderdeel in september vorig jaar gelanceerd. Dat onderdeel is nu in productie gegaan en de eerste 100 eenheden zijn verzonden om de markt te peilen, de feedback was fantastisch en een goed voorbeeld van het gebruik van 3D-printen voor prototyping tot aan productie.

Ga voor meer informatie over grafiet naar: https://graphite-am.co.uk/

5 trends die de markt voor 3D-afdrukmaterialen in 2019 vormgeven Een gids voor 3D-printen met titanium

3d printen

Productieproces

3d printen

Automatisering Besturingssysteem

Industriële technologie