First-time-right productie komt stap dichter dankzij integratie van AM

Sirris integreert additive manufacturing in demonstrator van productielijn

Additive manufacturing (AM) is klaar voor de productievloer. Toch blijken de industrialisering en opschaling ervan vaak nog op verschillende uitdagingen te stoten. Met de ‘AM Integrated Factory’ brengt Sirris het idee van de 'factory of the future' naar de werkvloer. Deze pilootlijn - een investering van 2,5 miljoen euro – is een primeur voor België en zijn buren.

Al enige tijd onderzoeken bedrijven de mogelijkheden van additive manufacturing als productietechnologie voor hun onderdelen. Potentiële onderdelen worden gescreend of zijn in ontwikkeling. Verwacht wordt (onder meer door Wohlers Associates) dat binnen drie jaar AM bij bedrijven volledig ingeburgerd zal zijn. Terwijl de verkoop van AM-machines voor metaal de afgelopen twee jaar een spectaculaire groei kende, daalde het aantal eenheden van niet-metaal AM-systemen. Waar de AM-systemen voor polymeren veelal ingeschakeld worden voor de productie van prototypes, schuiven de tegenhangers voor metaal in de richting van effectieve manufacturing en worden ze nu al ingezet worden voor delen van de productie.

Meervoudige uitdaging

Hiermee klimt de industrie naar een volgend niveau: de productie van de 3D-geprinte metalen onderdelen op een industrieel niveau. Zo wil men zowel een economisch sluitend verhaal maken als een industrieel kwaliteitsniveau bereiken. Terwijl de volumes van via AM vervaardigde producten vandaag nog laag zijn, dreigt de opschaling ervan morgen een probleem te zijn. Om grotere aantallen AM-onderdelen te kunnen maken op een geautomatiseerde, flexibele en gemonitorde en geconnecteerde manier, moet de kennis en technologie die hiervoor nodig is, verder ontwikkeld worden. Zo zal AM kunnen geïntegreerd worden in de productiesystemen van bedrijven, zowel in bestaande als systemen in ontwikkeling.

Naast haar steeds interessantere productie- en industrialiseringsaspecten, biedt de AM-technologie zich aan voor implementatie en integratie in een Industrie 4.0-context. Om 3D-printers te integreren in de productieomgeving en ze te laten interageren met de rest van de productiemachines is transparantie nodig, om zo een algemeen productieapparaat te kunnen creëren, waarbij kwaliteit en flexibiliteit voorop staan en die certificatie van het volledige proces toelaat.

Integratie van AM in productie

Voor al deze hindernissen kan een 'AM integrated factory' een oplossing bieden. Een AM integrated factory is een demonstratie- en onderzoeksinfrastructuur, waarin een pilootopstelling wordt gecreëerd voor de productie van onderdelen op industriële schaal. Dit door additive manufacturing op eenzelfde lijn brengt met andere productietechnologieën. In plaats van in een lokaal ver weg van de productielijn te worden voorzien, kan AM ingebed worden in de lijn, waardoor we de uitdaging van first-time-right-productie aangaan en deze zo binnen het bereik van meer en ook kleinere bedrijven komt.

Het integratieproces vandaag is nog maar in zijn beginfase en mikt vooral op het aanbieden van geïntegreerde stand-alone fabricageoplossingen op basis van AM voor zeer specifieke toepassingen. Een industrieel niveau van integratie met productieoperaties vereist een multidisciplinaire benadering, die expertise in productie en technologie samenbrengt op verschillende vlakken, waaronder additive manufacturing, precisiebewerking, digitale productie, transparante fabrieken en agile/flexibele productieopstellingen.

Onderzoeks- en demonstratieplatform met state-of-the-art technologieën

Met haar eigen ‘AM integrated factory’ brengt Sirris het idee van de 'factory of the future' daadwerkelijk naar de werkvloer. We tonen aan dat verschillende recente doorbraaktechnologieën nu ook geïntegreerd kunnen worden op één productielijn, wat de productie sneller en accurater maakt. De opstelling brengt de meer dan 27 jaar ervaring in additive manufacturing van Sirris en haar meer dan 50 jaar ervaring in complexe freestechnieken samen met nieuwe technologieën, zoals structureren met de femtosecondelaser. We focussen ons op het inzetten en verder ontwikkelen van kennis rond productie.

Enkele jaren geleden investeerde Sirris al in een precisie-verspaningscel, waarbij 1 miljoen euro werd besteed aan een hogeprecisie-CNC-machine (Fehlman Versa P825) en de bijbehorende klimaatkamer. Bovendien investeerde Sirris dit jaar in een Lasea femtosecondelaser (een investering van ca. 500.000 euro) en een Concept Laser M2-lasersmeltmachine (eveneens goed voor 500.000 euro). Samen met de tweede klimaatkamer voor de laatste twee machines en alle bijhorende randapparatuur heeft Sirris 2,5 miljoen euro geïnvesteerd om een state-of-the-art AM integrated factory te creëren.

De pilootopstelling van een productielijn combineert volgende state-of-the-art technologieën: LBM (laser beam melting), vijfassig hogeprecisiefrezen, laserharden, oppervlaktefunctionaliseren met een femtosecondenlaser en operatorondersteuning door een cobot.

Ten dienste van de industrie

De installatie zal ingezet worden om de maakbaarheid te demonstreren van zeer complexe onderdelen met een hoge toegevoegde waarde. Dit door complexiteit, precisie en een combinatie van functionaliteiten te integreren in productieonderdelen en binnen een first-time-right aanpak om het economisch haalbaar te maken.

Dankzij deze pilootlijn zullen bedrijven kunnen rekenen op onmiddellijke toegang tot de kennis die op deze infrastructuur wordt ontwikkeld. We merken vandaag al heel wat industriële interesse omwille van de concrete toepasbaarheid bij de doelgroepbedrijven.

 

Erik Gerits, Gedeputeerde van Economie voor de Provincie Limburg, ziet de AM Integrated Factory en de installatie ervan op onze site in Diepenbeek in een bredere context: “In een geglobaliseerde economie is een continue focus op innovatie absoluut noodzakelijk. Een sterk innovatief vermogen van onze bedrijven zorgt immers voor de verdere ontwikkeling van de Limburgse sectoren. Voor ondernemingen leidt innovatie dan ook tot het behoud en versterking van de eigen marktpositie. We zijn overtuigd van de toekomstige uitdagingen en mogelijkheden van de maakindustrie als we resoluut kiezen voor een continue focus op innovatie. Dankzij dit project zullen we dan ook een pioniersrol opnemen om te evolueren van een techniek in prototypestatus tot werkelijke industriële bruikbaarheid.”

 

Deze pilot factory rond 'First time right production' kadert binnen het EFRO-project 1126 ‘Integratie van 3D metaalprinten’ met de steun van EFRO, Vlaanderen en Provincie Limburg en in samenwerking met Syntra Limburg.