Toyota Industries leidt innovatie op het gebied van 3D-printen:van prototypen tot massaproductie

Bij het R&D Administration Center van Toyota Industries Corp. in Japan kiezen ingenieurs bewust voor de meest geschikte productiemethode voor elke toepassing, in plaats van nieuwe machines te adopteren simpelweg omdat ze bestaan. Deze praktijk weerspiegelt de bedrijfscultuur van gezonde interne concurrentie en de overtuiging dat eerstelijnspersoneel de apparatuur moet kiezen die zij gebruiken.

Toyota Industries begon als fabrikant van weefgetouwen, maar voert tegenwoordig diverse R&D-projecten uit en produceert cruciale componenten zoals compressoren, motoren, DC-DC-converters, ingebouwde accu's en laadomvormers voor zijn autolijn.

We spraken met Group Manager Hiroyuki Oiwa, die sinds 2019 de strategie voor additive manufacturing (AM) leidt, over hoe het bedrijf zijn 3D-printaanpak heeft ontwikkeld.

Oiwa legt uit dat de Toyota Group geen monolithische entiteit is; elke dochteronderneming opereert onafhankelijk en wanneer overlappende onderdelen nodig zijn, bepaalt de interne concurrentie het uiteindelijke ontwerp voor Toyota-voertuigen.

In de automobielsector produceert Toyota Industries motoren, compressoren voor airconditioning, DC-DC-converters, ingebouwde accu's en laadomvormers die de voertuigspanning omzetten naar 100 V, waardoor huishoudelijke stopcontacten voor mobiel gebruik mogelijk worden. Het bedrijf levert ook industriële voertuigen zoals vorkheftrucks en textielmachines.

Producten behandeld door Toyota Industries in de automobielsector (Foto met dank aan Toyota Industries Corp.)

Producten behandeld door Toyota Industries in de industriële machinesector (Foto met dank aan Toyota Industries Corp.)

Toen Oiwa in 2019 bij het R&D Administration Center kwam werken, was de enige gebruikte 3D-printtechnologie een inkjetprinter voor grootschalige kleurenprototypes. Hoewel de uitvoerkwaliteit hoog was, was inkjet ongeschikt voor onderdelen voor eindgebruik, wat leidde tot een verschuiving naar meer veelzijdige AM-oplossingen.

Oiwa en de productieleider ondervroegen afdelingshoofden die onafhankelijk FDM-printers (fused deposition modeling) gebruikten en vormden de ‘3D Printer Liaison Group’ om de adoptie binnen het hele bedrijf te coördineren, naast het maken van prototypen.

Uit mondiaal onderzoek naar 3D-printers voor massaproductie zijn stereolithografie (SLA) en selectieve lasersintering (SLS) de meest veelbelovende technologieën gebleken.

Toyota kocht een Formlabs Form3 en een tweede SLA-printer, zodat teams beide konden testen en de beste pasvorm konden selecteren.

Verschillende afdelingen kozen printers en materialen voor specifieke taken en deelden de geleerde lessen. De collectieve voorkeur kwam terecht op Form3.

Oiwa schrijft de keuze toe aan de veelzijdigheid van het materiaal:terwijl de industriële hars van de andere printer kort na de lancering werd stopgezet, ondersteunde de Form3 een breed scala aan harsen, die aan diverse toepassingsbehoeften voldeden.

Toen de Form4, een SLA-printer van de volgende generatie met recordsnelheid, op de markt kwam, adopteerde Toyota deze in samenwerking met Harada Vehicle Design, om tegemoet te komen aan eerstelijnsverzoeken.

Dezelfde filosofie was de leidraad voor de adoptie van de Fuse Series SLS-printers. Hoewel Oiwa aanvankelijk aarzelde vanwege poederresten en problemen met de oppervlakteafwerking, werd hij overtuigd na een presentatie door Shinya Takei van Owl Craft, die succesvolle onderdelen voor eindgebruik en de geautomatiseerde nabewerkingsoplossing Fuse Blast demonstreerde.

Toen de Fuse-serie eenmaal in productie ging, vermenigvuldigden de verzoeken zich binnen verschillende afdelingen, waaronder milieu-, PR- en ontwerpteams.

Een uitgelicht geval is een motorevaluatiecomponent met ingewikkelde spoelwikkelingsgeometrie. SLA kon de vorm vervaardigen, maar SLS zorgde voor de vereiste mechanische sterkte en elimineerde ondersteunende structuren, waardoor een hogere precisie mogelijk was.

De afwezigheid van ondersteunend materiaal en de fijne details die met SLS haalbaar zijn, leverden herhaalbestellingen en veel lof op van gebruikers.

Om het honderdjarig bestaan van Toyota te vieren, werd voor de nieuwe lobby van het hoofdkantoor een lichtgewicht, hittebestendig verlichtingsarmatuur, geïnspireerd op een automatische weefgetouwshuttle, geprint met PA12-nylonpoeder.

De precisie en details van de Fuse-serie, gecombineerd met de populariteit van PA12, resulteerden ook in een set vorkheftrucks van de eerste generatie die indruk maakte op ingenieurs met zijn delicatesse.

Huidige verzoekmix:ongeveer 30% mallen en 60% prototypes, waarvan 40% functionele evaluatie dient en 20% pasvorm en vorm test.

De ultieme ambitie van Oiwa is om additive manufacturing op te schalen naar massaproductievolumes.

De 3D-printruimte beschikt over een hoog plafond, luchtreinigers en speciale poederverwijderingsapparatuur, zoals de Fuse Sift, om een veilige en efficiënte workflow te garanderen.

Plannen voor de middellange termijn omvatten de aanschaf van grootformaat poederbedfusiemachines zoals de Jet Fusion, maar de strategie is om eerst de kleinere Fuse Series-eenheden onder de knie te krijgen voordat ze opschalen.

Hoewel AM aanzienlijke vooruitgang heeft geboekt, erkent Oiwa dat massaproductie nog steeds de laatste hindernis is voordat het op grote schaal wordt toegepast op Japanse productielocaties. Niettemin zet hij zich in voor jaarlijkse vooruitgang.

Oiwa fungeert ook als instructeur voor het Japanse AM-team tijdens de WorldSkills Competition 2026 in Shanghai, wat zijn leiderschap in het veld onderstreept.

Toyota's cultuur van interne concurrentie en het principe om eerstelijnspersoneel autonomie te geven bij het kiezen van apparatuur heeft de AM-uitrol van het bedrijf versneld, geïllustreerd door de succesvolle inzet van Formlabs-printers in het R&D Administration Center.

Ontdek de 3D-printers van Formlabs voor meer informatie of neem contact op met de verkoopafdeling.