3D-printers Trumpf ingezet voor allerlei 3D-print toepassingen

3D-printing is al goed ingeburgerd in de prototyping-, luchtvaart- en automobielsector, maar er zijn tal van andere industrieën die kunnen profiteren van deze additieve productietechnologie. De techniek baant de weg voor meer innovatieve productieprocessen, zoals het produceren van complexe vormen en kleine series. Trumpf heeft de krachten gebundeld met een aantal bedrijven om met 3D-printen te besparen op tijd, geld en materialen.

De eerste samenwerking van Trumpf is met nozzle producent USB Düsen en Heilbronn University of Applied Sciences om de voordelen van 3D-printen in de fabricage van reinigingsnozzles voor riolen te demonstreren. Deze nozzles zijn geplaatst rond de kop van een ‘reinigingsbom’, een machine die door grote riolen op een slede rijdt en waterstralen spuit onder een druk van 300 bar om slib van rioolwanden te blazen. Hoewel het ontwerp van de spuitmonden eenvoudig is, zijn er vier stappen nodig om ze te maken: het frezen van het ruwe materiaal, het vormen van een draad, het bewerken van de contouren van een groef in het voorvlak en het verlijmen van een keramisch inzetstuk. Werknemers moeten constant van de ene naar de andere machine gaan, en lijmen laat vaak onvolkomenheden achter. De 3D geprinte variant elimineert de noodzaak voor frezen en lijmen. Bovendien zorgt het ontwerp van het component ervoor dat deze zonder enige ondersteunende structuren kan worden geprint, zodat er achteraf geen nabewerking meer nodig is. Het printproces is softwarematig, waardoor het veel nauwkeuriger is dan handmatig lijmen. Metingen laten zien dat 3D-printen de productietijd met 53% heeft verkort, waardoor het nu mogelijk is om voor het eerst meer dan 10.000 nozzles per jaar te produceren. Bijkomende voordelen zijn een soepeler stromende waterstraal en de ingenieurs van Trumpf verwachten dat de nieuwe nozzles het waterverbruik verminderen en de reinigingsprestaties verbeteren.

Stevige, op maat gemaakte implantaten

Sinds begin 2018 maakt de Russische fabrikant van medische systemen Conmet gebruik van een Trumpf 3D-printer om implantaten voor mond-, kaak- en aangezichtschirurgie te vervaardigen. Het maken van implantaten voor gebruik bij chirurgie is van oudsher een stressvolle onderneming. De chirurg moet het implantaat uit een geperforeerde titaniumplaat snijden tijdens de eigenlijke operatie en het vervolgens op maat maken. Naast het verhogen van stressniveaus, kan deze methode mogelijk leiden tot variaties in kwaliteit. 3D-printen maakt het hele proces veel eenvoudiger. Ten eerste verschaffen ziekenhuizen Conmet met de CT-gegevens van patiënten die een implantaat nodig hebben. Vervolgens maken de ingenieurs van het bedrijf een CAD-model en ontwerpen ze het implantaat in overleg met de chirurg. Tegen de tijd dat de chirurg de operatie begint, is het perfect passende implantaat al schoon en klaar voor gebruik. Dit maakt het proces veiliger voor de patiënt terwijl tegelijkertijd de kosten worden verlaagd en de duur van de operatie wordt verkort. Het printen maakt het eenvoudig om complexe geometrieën te maken die duurzaam, robuust, maar ook veel demping kunnen bieden. De poreuze structuren smelten goed samen met gezond weefsel en de prijzen zijn lager omdat additieve fabricage alleen zoveel materiaal gebruikt als het implantaat eigenlijk nodig heeft. In het geval van Conmet zijn de kosten voor het vervaardigen van implantaten met ongeveer 40 procent gedaald. Het bedrijf wil de uitvoer van implantaten vergroten en wil in de nabije toekomst een nieuwe Trumpf 3D-printer aan zijn faciliteit toe voegen.

3D-printen verandert intern slijpen

Bedrijven gebruiken een techniek die bekend staat als intern cilindrisch slijpen om de oppervlakteruwheid aan binnenoppervlakken te verkleinen. Een van de uitdagingen waarmee zij worden geconfronteerd, is de beperkte ruimte tussen het werkstuk en het gereedschap, waardoor het moeilijk is om een ​​conventioneel geproduceerd koelmiddelmondstuk te plaatsen. Daarom hebben fabrikanten in de praktijk de neiging voorzichtig het smeermiddel van buitenaf te injecteren dat nodig is voor slijpen. Dat maakt het proces echter erg langzaam en het risico bestaat dat niet voldoende smeermiddel de bewerkingsplaats bereikt, waardoor het onderdeel mogelijk beschadigd raakt voordat het zelfs is voltooid. Met de hulp van Bionic Production is het bedrijf Grindaix er nu in geslaagd om een ​​nieuw spuitmondje in 3D te ontwerpen en het op een Trumpf 3D-printer af te drukken. Naast het plaatsen in de kleinste ruimtes, kan het nieuwe smeeroliemondstuk ook op maat worden gemaakt voor elke klantentoepassing. De gebogen kanalen en het geoptimaliseerde straaltraject brengen de smeerolie naar de juiste plaats waar het nodig is. Het vorige mondstuk werd geproduceerd in een totaal van vier productiestappen, terwijl het 3D-geprinte mondstuk er slechts twee nodig heeft.

Moulding Expo

Van 21 t/m 24 mei zal Trumpf exposeren op de Moulding Expo in Stuttgart (D). Hier laat Trumpf zien hoe bedrijven in de gereedschaps- en matrijzenmakersindustrie ook kunnen profiteren van 3D-printen. Een van de vele voordelen van additive manufacturing is de mogelijkheid om gereedschappen te maken met complexe interne koelkanalen. Gereedschappen die op deze manier worden vervaardigd, verdrijven de warmte die wordt gegenereerd tijdens het productieproces direct bij de bron. Het produceren van onderdelen met spuitgieten genereert namelijk warmte. Om deze warmte af te voeren, rusten de fabrikanten de gereedschappen uit met koelkanalen die de temperatuur zo stabiel mogelijk houden om vervorming van het onderdeel en vergelijkbare problemen te voorkomen. Conventionele methoden zoals frezen bereiken echter al snel hun grenzen als het gaat om het creëren van deze kanalen. Daarentegen bouwen 3D-printers de vorm laag per laag op, waardoor koelkanalen kunnen worden gebouwd die bijna evenwijdig lopen aan de gereedschapswand. Het grootste voordeel is de kortere cyclustijd als gevolg van een snellere afkoeling van de tool. In veel gevallen verbetert de kwaliteit ook omdat onderdelen minder gevoelig zijn voor vervorming. Bovendien resulteert een snellere koeling in meer homogene materiaaleigenschappen, waardoor onderdelen uiteindelijk veerkrachtiger worden.

Gereedschapsmakers aarzelen

Ondanks de vele voordelen van 3D-printen zijn volgens Trumpf de Duitse maar ook Nederlandse gereedschapsmakers traag in het gebruik van additieve productietechnologieën en heeft Europa inmiddels een behoorlijke achterstand opgebouwd op dit gebied met bedrijven in bijvoorbeeld de Verenigde Staten. Daarom maakt Trumpf van de gelegenheid gebruik om de TruPrint 1000 3D-printer te presenteren als een instapmodel te presenteren op de Molding Expo. Het plug-and-play ontwerp van het systeem maakt het eenvoudig te installeren en te bedienen. Trumpf zal op de beurs ook een selectie 3D-geprinte gereedschappen en mallen presenteren met geoptimaliseerde koeling. Op die manier hoogt de machinebouwer gereedschapsmakers te inspireren om het enorme potentieel van 3D-printen te benutten.