3DPRINTEUTFFPROJECT3DMETALPRINTING BIZZ

NIEUWEBUSINESSMET3DMETAALPRINTEN

Deelnemende bedrijven:• Thales• Aebi-Smidt• PMBearings• Protyp• Herwi• 3Dealise

• SaxionFabLabEnschede• Landre – Pontus- terHoek

Lectoraten:• IndustrialDesign• Mechatronica• Lichtgewicht Construeren

Opleidingen:• Wb,IPO,TN,TI,BK,MIM• UTWb• Totaal 29studenten

Kennis ontwikkelingvan3Dmetaalprinteninderegio Oostdoorkennis opte bouwenenmiddelstoegepast onderzoek dekennis eninzichten te vergrotenendeze kennis te verankerenbij dedeelnemende bedrijvenmiddels bedrijfscases

01 | Doelstelling

ConceptLaserMlabCusingPoederbedprinterSelective LaserMelting /LaserCusing

• 100W– FiberLaser

• Roestvrijstaal316L/CL20ES

• VasteCLSS316Lparameters

• Werkvoorbereidingsoftware• Marcam Autofab• Netfab Ultimate

01 | ToegepastOnderzoek

01 | Somsgaathetnietgoed

01 | Somsnogslechter…

01 |Meestalgewoongoed

• Selectietool• Welkeproducten/onderdelenaanpakken

• Ontwerprichtlijnen• Productierichtlijnen• Bedrijvenhebbenhele(her)ontwerp– productieproces

doorlopen• Verrassendeuitkomsten

• Inzichtinkostenßà toegevoegdewaarde• Eersteaanzetimplementatie

• Directcontactmetpotentielemedewerkers• Inputvooronderwijs

01 | Resultaten

ThalesNietalleenuitwisselingvantechnischeervaringen,maarookconcreteresultaten!

ProtypDeontdekkingstochtommetSaxiononderzoekersenstudentenhetontwerp- enproductieprocestedoorlopengeeftuniekeinzichtenenresultaten.

01 | Quotesvanbedrijven

3DMetaalprinten(SelectiveLaserMelting)

Vantoegevoegdewaardenaarbusinesscase

Ing.L.R.S.(Lenn)HoekvanDijkeLectoraatIndustrialDesign– SaxionUniversityofAppliedSciences

Ing.L.R.S.Hoek vanDijkeIr.E.J.GoedvolkIng.E.A.Goselink

1.1|Selectiemethodevoor3DprinttoepassingenindeindustrieHoewehetpotentieelvan3D(metaal)printenkunnenbenutteninbestaandeentoekomstigeproducten.

1.1.4 |Toegevoegdewaarde

Arup,2015

1. Complexiteit

2. Geenproductgebondentooling

3. Massareductie

4. Uniekeproductenenvariatiesmogelijk

5. Functie-integratie

1.1.6 |Trendssamenleving&industrie

• Meerwaarde,goedkoper,sneller,beter…

• Verlagenenergieverbruikengrondstofgebruik

• Maatwerkinmassa/personalisatievanproducten

• Functie-integratieàminderonderdelenàminderonderhoudenminderfalen

1.1.7 |VoorbeeldSterktes• Functie-integratie• Complexiteitin

vormgeving

Trend• Maatwerkinmassa• Energiebesparing

IdeerichtingEnergiezuinigekoelinginproduct:heatpipes

1.2|BusinesscasesKostendrijversSelective LaserMelting

Invloedkostendrijvers3Dmetaalprinten&vergelijking3Dmetaalprintt.o.v.CNCFrezen

1.2.5 |Conclusiesgevoeligheidsanalyse

Indiendraaiuren/bezetting >kostprijs

Yield factorheefteengroteinvloedkostprijs

Prijsmachineheefteenrelatieflageinvloedopkostprijs

1.2.8 |Hergebruikpoeder

• Verliesperprint± 5%vantotaal

• ± 10%bezettingsgraad

• ± 85%oudpoederovernaelkebuild job

• Na50Xhergebruik,maar0,03%oudpoederinbouwkamer

%poederovernabuildjob

%origineel poederinbuildchamber na50Xprinten

94% 4,533073%

93% 2,655507%

92% 1,546648%

91% 0,895508%

90% 0,515378%

85% 0,029576%

80% 0,001427%

75% 0,000057%Tabel1:Statistischebenaderinghergebruikmetaalpoeder

Berekening:(100%– (%verlies+%

bezettingsgraad))^aantalkeerhergebruik

0,85^50=±0,03%

1.3|Inzichtmilieuimpact3DmetaalprintenHoegroenis3Dmetaalprinteneigenlijk?

Inzichtinmilieuimpact3Dmetaalprintenoverdegehelelevenscyclus

Vragen?

Bron:http://www.deondernemer.nl/nieuwsbericht/81435/bedrijven-in-deventer-gaan-kennismaken-met-3d-metaalprinter

Bron:http://www.mundo-3d.nl/metaalprinten/3d_metaal_printen/

“DempendewerkingopCO2uitstoot”

“Geenmateriaalverliesmeer!”

1.3.6 | Energiekostenvsenergieverbruik

• Energiekostenzijnkleindeel (<5%)vandetotaleproductkosten

• Hetprintenzelfkostveelenergie,• maarenergiekostnietzoveel…

• ‘Energieisgoedkoop’…nogwel

• Maar..energie-efficiëntontwerpmogelijk!

1.3.6 | 3Dprintenvaneenimpeller

• OnderdeelineenCVwaterpomp

• Theoretisch2,5%hogerrendement

• Analyseenergieverbruik

Energieverbruiktotalelevenscyclus

DesignforMetalAdditiveManufacturing

Designandproductionguidelines

Ir.W.W.WeijermarsIng.L.R.S.Hoek vanDijkeIr.E.J.GoedvolkIng.E.A.GoselinkY.G.Boevink

Terinformatie

• Handvatvoorontdekkers vanSLM,maarookalsnaslagwerkvoorervarenontwerpersvanSLM

• Denkwijze:‘Omdenken’

• RVS316L• 20– 45μm

https://caeai.com/blog/what-topology-optimization-and-why-use-it

Terinformatie

• Oriëntatieenpositionering

Ontwerpà Eindproduct

WerkvoorbereidingOntwerp NabewerkingProductie

Oriëntatie,support

structuren&slicing

OntwerpvoorAM

(Lichtgewichtstructuren,FEA/CFD

topologischeoptimalisatie)

Warmte-behandelen,

draaien,boren,frezen,stralen&polijsten

Vaninladenbestandinprintertotverwijderenproductuitmachine

Ontwerprichtlijnen Productierichtlijnen

1 |Productierichtlijnen

• Productierichtlijnenleidend voorontwerpen

• Werkvoorbereiding• Productie• Machinegereedmaken• Objectprinten

1. Foutenanalyse&Reparatie

2. Positionering&Oriëntatie

3. SupportGeneratie

4. Slicen&Exporteren

1 |Productierichtlijnen

1 |Productierichtlijnen

Aandachtspunten• Doorzakking• Opkrullen• Support• Spanning

1a |Warmteafvoerensupports• Probleem:Spanningdoor

warmte-inbreng

• Grootoppervlakà Veelwarmte

• Supportsvoerenwarmteafàmeersupport

• Hollesupport- massievesupport

1b |Overhangzondersupport

• Probleem:Overhangenddeelzondersupport

• Schuinehoek(θ)tot25°

• Dunne‘lamellen’vsschuin+gewicht

25°

1c |Printenopbestaandobject

• Probleem:Positioneringenfixatiebestaandobject

• Extraopnameplaat

• Contactcorrosienaafspoelenmetwater

2 |Ontwerprichtlijnen

• Terondersteuningvanhetontwerpproces

• Opgesteldaandehandvanproductierichtlijnen

• Nietalleenrichtlijnen,maarookuitleg

2a |Gaten

• Maatvastegatenà Verticaal

• Horizontaalà 1– 8mmzelf-ondersteunend

1: 0,5mmhorizontaal2: 1mmhorizontaal 3: 1mmverticaal

2a |Gaten

• Gatengroterdan8mmàSupportofzelfdragend

• Nabewerkenvoormaatvastheid

2b |Detailsenwanddikte• Minimalewanddikte200µm

• Minimalegrootteuitsparingen200µm

2c |Materiaalbesparendetechnieken

• SLM– Productievanorganischevormenmogelijk

• AlleenmateriaaltoevoegenwaarhetnodigisLetop!Softwarepakkettenhoudengeen

rekeningmetprintbaarheid

http://www.metal-am.com/wp-content/uploads/sites/4/2016/06/Metal-AM-Spring-2016-Vol-2-No-1-dp.pdf

2c |Materiaalbesparendetechnieken

• SLM– Productievanorganischevormenmogelijk

• AlleenmateriaaltoevoegenwaarhetnodigisLetop!Softwarepakkettenhoudengeen

rekeningmetprintbaarheid

http://www.metal-am.com/wp-content/uploads/sites/4/2016/06/Metal-AM-Spring-2016-Vol-2-No-1-dp.pdf

2c |Materiaalbesparendetechnieken

• Lichtgewichtstructuren• ‘Rooster’structuur• ZelfdesterkteàMindergewicht

• Strut diameteràminimaal200μm• Cell-size (2-3mmzelf-ondersteunend)

2c |Materiaalbesparendetechnieken

Hogetemperatuur-sprongvangesmoltenmateriaal>Krimpspanning

1. Productierichtlijnen

2. Ontwerprichtlijnen

3. Nabewerkingen

Inhoud

3 |Nabewerkingen• Warmtebehandelingen• 450°C,tijdafhankelijkvandikte

• Verwijderensupport• Toegankelijkheid:Kanalen&holleproducten

• Holleobjecten&verwijderenmetaalpoeder• Uitgangpoeder

• Draadtappen,stralen,schuren&polijsten

Onderzoeksresultaten?Neemcontactopmet

LectorKarinvanBeurdenk.m.m.vanbeurden@saxion.nl053 0880196550

ProjectleiderRenéGroothedder.a.c.groothedde@saxion.nl053 0880196096