MADE-IN-EUROPE.NU. Nieuwe technologie: Siemens ziet 3D printen als game-changer. Trumpf zoekt nieuwe markten met ultrakortepuls lasertechnologie

MADE-IN-EUROPE.NU Digimagazine voor de verspanende en additive manufacturing industrie in de Benelux - april 2014

Precies en productief: de

Werkstukken reinigen:

nieuwe uitdaging volgens

welke oplossing voor wel-

Sirris

ke vervuiling?

Hermle’s kleine 5-asser verloochent afkomst niet

Laser-etsgraveren: traditie en innovatie ontmoeten elkaar

Nieuwe technologie: 

Siemens ziet 3D printen als game-changer



Trumpf zoekt nieuwe markten met ultrakortepuls lasertechnologie



Vertandingen frezen op een bewerkingscentrum

Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

1

Traditioneel en innovatief

Omslagfoto: Siemens denkt binnen vijf tot tien

Grenzen zijn er niet voor de eeuwigheid. Dat zie je ook in de maakin-

jaar zwaar belaste turbi-

dustrie. Nieuwe technieken vullen bestaande aan, soms verdringen ze

neschoepen voor elektri-

bestaande bewerkingsmethoden. Af en toe zie je een mooie symbiose

citeitscentrales te kunnen

tussen traditioneel vakmanschap en state of the art technologie, zoals

produceren met additive manufacturing. Veel eer-

in het voorbeeld van het laser-etsgraveren in dit digimagazine. De

der al zet men deze tech-

boodschap? Sluit niet de ogen voor innovatieve technologie, hoezeer

nologie in voor andere

je ook geneigd bent te denken dat het nog lang niet zover is dat je met

onderdelen van de turbi-

de nieuwe techniek betere componenten kunt produceren dan met de

nes.

bestaande. Daarom belichten we in deze uitgave zowel innovaties bij freesmachines als heel nieuwe toepassingen die mogelijk worden doordat je in een biljoenste deel van een seconde met de laser een

vermogen kunt opwekken waar een Duitse Kleinstadt een jaar vooruit zou kunnen. Toegegeven: de energie staat nog minder dan een fractie van een seconde tot je beschikking. Maar dat blijkt bij de juiste toepassing net het voordeel te zijn.

Veel leesplezier, Franc Coenen

Made-in-Europe.nu digimagazine is een uitgave van VOF Franc Coenen Publiciteit en is onderdeel van het multimediaal concept Made-in-Europe.nu De website en het digimagazine richten zich op de verspanende en additive manufacturing industrie in de Benelux. Redactie: Franc Coenen, Schuttersdreef 72, 6181 DS Elsloo, T +31 46 4333 123. Advertenties: 54U Media, Vincent Span ([email protected]) & Harold Draaijer ([email protected]), T +31 55 360 1060 © VOF Franc Coenen Publiciteit; delen van artikelen via internet mag mits bronvermelding en doorlinken naar het digimagazine of de website.


2

Materialen: de onderbelichte factor Meer informatie Recemat BV

Nieuws gaat vaak over machines, gereedschappen, software. Metaalbewerkingsvloeistoffen komen al veel minder vaak in het nieuws. Laat staan materialen, terwijl die toch eigenlijk het vertrekpunt voor elk product zijn. Het Mikrocentrum heeft met de vakbeurs Materials dit thema opgepakt. Onlangs waren er tijdens de 2e editie innovatieve materialen te zien, zoals Recemat, een metaalschuim met een zeer open structuur van het Nederlandse bedrijf Recemat uit Geldermalsen. Hierdoor bestaat een plaat voor 95 procent uit lucht, maar is desondanks sterk. Voor toepassingen die betere mechanische eigenschappen vereisen, wordt het nikkelschuim geïnchromeerd en ondergaat het een warmtebehandeling.

Materials 2014


3

Sirris zoekt productiviteit met behoud van nauwkeurigheid


4

Signatuuranalyse: geluidssignalen ontleden het verspaningsproces

Zeer nauwkeurig. Maar ook productief. Dat is de richting die de verspaning op gaat. World class manufacturing, zo bestempelt Sirris dit. Het is een van de 7 transities die bedrijven moeten doormaken naar factories of the future. Met goede procesbeheersing valt al veel te bereiken. Een nieuwe generatie bewerkingscentra is de volgende stap. In het kader van het Factories of the Future /

zeer nauw-

Made Different project heeft Sirris flink geïnves- keurig be-

teerd in het manufacturingcentrum in Diepen-

werken,

beek, dat zowel voor de transitie smart factory

echter door-

als world class manufacturing leidend is. Nieu-

gaans kleine

we verspaningstechnologie is noodzakelijk, zegt componenprojectleider Peter Ten Haaf van Sirris. ”De toe-

ten en de

gevoegde waarde moet hoger zijn dan de toe-

technologie

genomen productiekosten om in hoge lonen

is dan hele-

landen te overleven. Als Sirris moeten we hierin maal toegeeen voorbeeldrol spelen.”

spitst op het nabewerken”, aldus Ten Haaf. Verwacht dus geen hoge productiviteit hiervan. Hij verwacht dat er komende jaren een nieuwe generatie machines komt, die wel de productiviteit

Nieuwe generatie

van huidige 5-assers combineren met een

Dat doet de organisatie nu met de nieuwe Fehl- nauwkeurigheid die tussen de superprecisiemamann Picomax 825 Versa en de nieuwe meet-

chines en de standaard bewerkingscentra van

machines van Mitutoyo. De productieve 5-

nu in zit. De Fehlmann Picomax is daar een eer-

assige bewerkingscentra zijn al breed geaccep-

ste voorbeeld van. De Zwitserse fabrikant wilde

teerd in de verspanende industrie. Deze stoten

een machine die tijdens het ruwen een groot

echter steeds vaker op de grenzen van de

verspaningsdebiet haalt en ook grotere werk-

nauwkeurigheid. “Er bestaan al machines die

stukken aan kan. Dat lukt met een kubus van


5

Procesbewaking met signatuuranalyse neemt rol operator over Met deze microfoon registreert Sirris de signatuur van de geluidsfrequentie en kan door deze te vergelijken fouten in het proces detecteren.

300 mm. Tegelijkertijd haalt

heersingssysteem waarmee

keerd gaan, bijvoorbeeld een

men een herhaalnauwkeurig-

verspaners op de huidige ma-

frees die breekt, een versleten

heid van 5 µm. Dat is een twee

chines ook het proces kunnen

wisselplaat, enzovoort. Het sys-

keer zo hoge nauwkeurigheid

bewaken, foutsituaties detecte- teem vergelijkt de geluidsfre-

dan nu min of meer standaard

ren en ingrijpen als dat nodig

quenties met de frequenties die

wordt gevraagd, maar bij Sirris

is. De procesbewaking neemt

bij een correct gefreesd stuk

verwacht men dat de eisen de

de rol over van de machine

horen en kan op basis van af-

komende jaren in de richting

operator. Dit project, onderdeel wijkingen autonoom beslissin-

van 5 µm evolueren. “Daarom

van smart facory, wordt samen

willen we nu al ervaring met

met het Flanders Mechatronics zustergereedschap inzetten. Of

deze machine opbouwen.”

Technology Center (FMTC) uit-

gen nemen, bijvoorbeeld een de bewerking afbreken. Met

gevoerd. Jan Kempeneers, pro- name in onbemande situaties is jectleider smart factory: “Met

dit van groot belang, omdat

een microfoon registreren we

daarmee het proces beter be-

Procesbewaking

het geluid in de machine. We

heersbaar wordt. De onderzoe-

De Fehlmann Picomax is niet

hebben een programma ge-

kers denken zelfs dat ze in staat

de enige weg naar hogere

schreven dat omgevingsgelui-

zijn om het ontbreken van

nauwkeurigheden. Tegelijker-

den filtert en het signatuur in

koelsmeeremulsie aan de hand

tijd ontwikkelen de onderzoe-

geluidssignalen vergelijkt. De

van de frequenties te detecte-

kers van Sirris een procesbe-

software herkent zaken die ver- ren. “We hebben een proven


6

concept. Het systeem werkt. Nu Dit illustreert de oppervlaktekwaliteit die Sirris op de Picomax bezoeken we bedrijven die het

haalt.

willen testen in een industriële omgeving”, aldus Jan Kempe-

met hun nauwkeurigheid nog

teem. De eerste testen hiermee

neers. Deze zogenaamde sig-

behoorlijk kunnen verbeteren,

laten zien dat deze machine

natuuranalyse is in Diepenbeek voordat ze daadwerkelijk moe- qua productiviteit niet onder toegepast op een Mazak Inte-

ten investeren in heel nieuwe

doet voor moderne bewer-

grex, maar is in feite een dus-

machines.

kingscentra. Tegelijkertijd haalt

danig systeem dat het eigenlijk

men zulke hoge nauwkeurighe-

op elke CNC-machine toepas-

den dat men zelfs spiegelende

baar is. Jan Kempeneers: “Het is

oppervlakken in aluminium kan

toepasbaar in elk proces dat

Productief en nauwkeurig

frezen. Om de nauwkeurighe-

nauwkeurig herhaald dient te

Dat zou dan de volgende stap

den te controleren, is er tevens

worden en waar afwijkingen

zijn. Daarvoor is er geïnves-

geïnvesteerd in twee meetma-

detecteerbaar zijn in de signa-

teerd in de Picomax 825 Versa,

chines van Mitutoyo, waarvan

tuur: geluid, trillingen, elektri-

die in een geconditioneerde

de Apex S, voorzien van het

sche stroom, licht of beeld.” Pe- ruimte staat. Hierop wordt 5-

Erowa nulpunt spansysteem,

ter Ten Haaf denkt dat met der- assig gefreesd, gebruik makend eveneens in de geconditioneergelijke oplossingen, bedrijven

van een Erowa precisiespansys- de ruimte staat. Hiermee kan


7

men scan-

werkplaats naast de machine te meten. Jan

nend meten Kempeneers vindt deze heel goed passen in de met een

procesbeheersing. De Ko-Ga-Me is aan een

nauwkeurig- Mazak Integrex gekoppeld en wordt automaheid van 1,7 tisch beladen door een Kuka-robot. De stap die µm. Peter

Sirris hier wil maken, is het terugkoppelen van

Ten Haaf

de meetresultaten naar de machine om tool-

geeft toe dat compensatie bij te sturen als dat nodig is. deze machine qua nauwkeurigheid niet grensverleggend is. “Dergelijke machines kom

Operator en machine samen Sirris heeft hiervoor een aparte aanpak in ge-

je meer tegen in de industrie. Als je echter weet dachten. Jan Kempeneers: “De operator heeft dat de industrie nog de stap moet zetten naar

de intelligentie in zich om de terugkoppeling

micronauwkeurigheid, hoeven we niet nu al te

van de meetdata naar de toolcompensatie te

investeren in meetapparatuur om submicron te regelen. Wij geloven dat de komende decennia kunnen meten.” Dat kan overigens wel, maar

de operator ook in de onbemande productie

dan wordt door het labo van de VU Brussel op- het eerste stuk zelf aan de machine bewerkt, tisch gemeten. De tweede meetmachine is een Ko-Ga-Me van Mitutoyo, bedoeld om in de

om te controleren of alle instellingen goed zijn. Lees verder op pagina 10

Peter ten Haaf (links) en Jan Kempeneers.


8


9

Fehlman Picomax: nauwkeurigheid en productiviteit

De komende jaren zal een nieuwe generatie bewerkingscentra z’n intrede doen, verwacht Peter Ten Haaf, projectleider bij Sirris. Machines die productiviteit zoals we die gewend zijn combineren met hoge nauwkeurigheid. De Fehlman Picomax 825 Versa is hier een eerste exponent van. De Zwitserse machinebouwer heeft deze ontwikkeld samen met de technische hogeschool ETH Zürich.

Helemaal boven: constante temperatuur. Boven: de draaizwenktafel van de Picomax.

De operator geeft dan ook aan welke features

Alle technische keuzes die de machinebouwer heeft gemaakt, zijn gericht op het behalen van nauwkeurigheid. Zo bestaat de volledige machinestructuur uit gietijzer. Eén materiaalsoort omdat dan de temperatuur het beste beheersbaar is. Glaslinealen van Heidenhain passen eveneens in deze keuze. Er is zelfs een glaslineaal geplaatst op de Zas om eventuele groei te controleren zodat in de besturing hiervoor gecorrigeerd kan worden. Eveneens zit er een direct meetsysteem op de spindel. Alle aggregaten staan buiten de machine. Koelsmeeremulsie wordt gekoeld.

gemeten moeten worden.” Via een standaard ISO-programma kan dan aan elke machinebesturing worden doorgegeven bij afwijkingen in

de maatvoering het toolcompensatieprogramma op te roepen. Op deze manier wil men een heel universele terugkoppeling van de meetdata naar de machine realiseren, die eigenlijk onafhankelijk is van de machinebesturing.

Meer informatie

Sirris

Precision pack Sirris heeft gekozen voor een speciale uitvoering van de Zwitserse machine, namelijk voorzien van een Precision pack. Fehlmann biedt dit op maximaal 5 machines per jaar aan (de totale jaarlijkse productie van de Picomax 825 Versa bedraagt 20 stuks). Dit Precision pack houdt in dat voordat de machine wordt samengebouwd, alle componenten nagemeten worden en de onderdelen die het beste bij elkaar passen, gecombineerd worden in één machine. Peter Ten Haaf: “Alle machines zijn gegarandeerd tot op +/- 5 µm nauwkeurig. Dankzij deze matching componenten kun je nog nauwkeuriger gaan als dat nodig is, omdat ze zo zijn gekozen dat je qua nauwkeurigheidtoleranties altijd precies in het midden van +/- 5 µm zit.” De machine die bij Sirris staat, is de eerste Picomax in België.

Made Different Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

10

ZCC geeft wisselplaten kleur

D

dat al een keer gebruikt is of niet. Een snijkant die nog niet is gebruikt, heeft nog de volle

kleur. ZCC Cutting Tools denkt op die manier te e Chinese gereedschappenprodu- voorkomen dat operators onnodig snijgereed-

cent ZCC Cutting Tools geeft de wisselplaten

schappen wisselen, de foutkans van verkeerde

voortaan een kleur. Het idee stamt uit de Euro-

gereedschapskeuze kleiner wordt en er minder

pese vestiging in Duitsland en is in korte tijd

tijd verloren gaat met zoeken.

door de fabriek in China in de productie doorgevoerd. Het idee hierachter is dat operators snel aan de kleur kunnen zien om welke type

Meer informatie

snijgereedschap het gaat: nat of droog bewerken; onderbroken snede of niet. Bovendien zien ze aan de mate waarin de kleur is afgesleten of

ZCC Cutting Tools Europe

ze te maken hebben met een snijgereedschap Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

11

Postprocessor wordt overbodig

Auto-Cell en Pimpel werken aan nieuw direct programmeersysteem

Door de robot de klauwplaat te laten wisselen, verlegt AutoCell opnieuw de grenzen van wat mogelijk is in manarm draaien. De volgende stap die het team van Jan van der Linden gaat zetten, is echter nog revolutionairder. De postprocessor om het CAM-programma te vertalen naar de NCcode voor de machine, wordt eerdaags overbodig. Samen met het Oostenrijkse Pimpel werkt Auto-Cell aan een snellere en slimmere manier om de machine van het juiste NCprogramma te voorzien.


12

First part right en kortere doorlooptijden reali-

meur een fout maakt en de spindel botst met

seer je niet alleen door aan de machine meer te de machine of het werkstuk, dan wordt dit diautomatiseren. Dit is ook een kwestie van in het rect zichtbaar. Simulaties gebeuren dus quasi voortraject zaken anders aanpakken. Daaraan

realtime en zijn geen tijdrovende zaken die na

werken Auto-Cell en Pimpel. Beiden willen het

het CAM-programmeren nog moeten gebeu-

volledige interieur van de machine naar de pro- ren. Ze zetten hierbij in op het bewerken van grammeersoftware halen. Daarin wordt gepro-

twee werkstukken gelijktijdig in de machine.

grammeerd en dit programma wordt direct geconverteerd naar de NC-code. Postprocessing slaat men over.

Meten in de machine Men gaat nog een stap verder door ook in de machine het werkstuk te meten. Zeker met de

Geen postprocessing, kleinere foutkans

kleine aantallen in combinatie met hoge nauw-

“We verkleinen hiermee de foutkans, omdat

keurigheden, ontstaat er bij veel bedrijven druk

postprocessors tegenwoordig zo complex zijn

op de meetkamer. Om dit tegen te gaan, pro-

dat fouten niet uitgesloten kunnen worden. En

grammeren Auto-Cell en Pimpel een zekere

hoe meer variaties op een werkstuk geprogram- overmaat; daarna wordt met een meettaster in meerd moeten worden, hoe meer de foutkans

de machine gemeten en de besturing spiegelt

toeneemt, terwijl automatisering vereist dat

dit aan de eindmaten en vertaalt dat zelf naar

fouten absoluut uitgesloten dienen te worden,”

een tweede (eind)bewerking waarin het werk-

zegt Jan van der Linden. Sinds enige tijd werkt

stuk de definitieve maatnauwkeurigheid krijgt.

hij samen met de Oostenrijker Fritz Pimpel hier- Een van de voordelen hiervan is dat temperaaan. Beiden hebben elkaar gevonden via het

tuurfluctuaties in de machine geen invloed

Oostenrijkse Emco. De eerste machine waarvoor meer hebben op de nauwkeurigheid van het ze dit gaan realiseren, is dan ook een Emco 95

werkstuk, omdat dit meegenomen wordt in de

multitasking machine, met overname spindel.

meting. Jan van der Linden: “De ervaringen die

De ruwe versie van de software is al klaar. “Het

wij tot nog toe hebben, is dat maatafwijkingen

werkt, dat hebben we aangetoond”, aldus Van

als gevolg van thermische uitzetting tot een mi-

der Linden. In het CAM-pakket wordt de volle-

nimum beperkt zijn als je de machine constant

dige constructie van de machine virtueel inge-

laat draaien. In Dülmen, waar bij Lidu onze cel

bracht, inclusief alle spindels. Tijdens het pro-

nu meer dan een jaar draait, zien we dit.” Het

grammeren wordt de werkruimte die beschik-

doel is om volledig onbemand tot een constan-

baar is steeds meegenomen. Als een program-

te maatnauwkeurigheid van 12 µm te komen,


13

“Het verschil tussen goede en slechte machines is minder geworden. Dus moet je je met service onderscheiden” voldoende voor het overgrote deel van de verspaande werkstukken.

Shopmill en Esprit Siemens Shopmill ligt aan de basis van het sys-

Meer informatie

teem dat Auto-Cell en Pimpel ontwikkelen. Daarovereen ligt dan een schil van Esprit. Hoewel het systeem zonder postprocessor nu specifiek

AutoCell Pimpel

voor de Emco-machine wordt ontwikkeld, willen

de twee bedrijven dit uiteraard voor alle machines toegankelijk maken. Overigens slaagt het Duitse Lidu, dat de eerste robotcel van AutoCell inzet in de productie, erin om in 20 minuten de machine om te stellen op een ander product met een andere opspanning. Voorheen kostte dat gemiddeld meer dan 40 minuten.


14

Robot wisselt klauwplaten

Auto-Cell heeft in samenwerking met Forkardt een systeem ontwikkeld waarin de robot de klauwplaat wisselt. Het door het Nederlandse

Op de Techni-Show demonstreerde Auto-

bedrijf gepatenteerd systeem wordt samen met

Cell het wisselen van de klauwplaat door de

Forkardt op de markt gebracht.

robot. Dit is samen met RolanRobotics ontwikkeld voor Forkardt dat het systeem vorig jaar al op de EMO in een eerste versie toon-

ring. Het manloos wisselen van klauwen, klauw-

de. Klauwen wisselen zit al langer in het aan- platen en gereedschapwissel (inclusief aangebod van het Nederlandse bedrijf. dreven gereedschap op de Turret) maakt onbemand draaien/draai-frezen mogelijk. Tot nog De basis wordt gevormd door een snelwissel-

toe slaagde Auto-Cell er wel in om de robot de

systeem, het Vchange systeem van de Duitse

klauwen en het gereedschap te laten wisselen.

fabrikant. Hiermee kan men al manueel snel de Maar als de volledige klauwplaat gewisseld kan klauwplaat wisselen doordat de basisunit op de worden, kunnen ook precisie werkstukken onmachine blijft. Dit systeem is speciaal hiervoor

bemand in willekeurige volgorde betrouwbaar

aangepast. De rondloopnauwkeurigheid blijft

worden gedraaid of met draai-frezen bewerkt.

onder de 2 µm, evenveel als in de handbedien- Als dit gecompleteerd wordt met in proces meten, dan moet dit als een absolute doorbraak de versie. Het vastzetten van de adapter gebeurt met een nieuwe bajonetsluiting. Alle

gezien worden.

spanoplossingen zijn bruikbaar. Overigens weegt het hele systeem 20 kilogram minder dan in de niet automatisch wisselbare uitvoeMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

15

Robot wisselt Captogereedschaphouder Veel automatiseringssystemen voor draaien freesmachines waren op de TechniShow te zien. Een in het oog springende innovatie was te zien bij Romias. De robot wisselt de gereedschappen in de revolver, ook aangedreven gereedschappen. Dat biedt meer mogelijkheden dan je op het eerste gezicht denkt.

V

de Techni-Show open ging. “De maandagavond voor de opening verliep het pas allemaal zoals het hoort”, zegt de industriële automatiseerder, oor Martijn Jansen en zijn team

bleef het spannend tot een halve dag voordat Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

die tot nog toe vooral klantspecifieke automatiseringsoplossingen heeft gebouwd. Het wisse16

len van de gereedschappen in de turret is dat

gever. Daar biedt het systeem de mogelijkheid

eigenlijk ook. Vier weken voor de beurs kreeg

om het werk aan de draaibank verder te auto-

Romias namelijk van een klant de vraag of ze

matiseren, omdat nu een operator regelmatig

dat konden realiseren. “Blijkbaar lukte het an-

gereedschappen moet wisselen omdat het aan-

deren niet, want onze klant is er jaren naar op

tal posities op de revolver onvoldoende zijn. In

zoek geweest.”

de praktijk is dat het probleem bij het automatiseren van draaimachines: 12 of 24 gereed-

Imbussleutel Een van de problemen die Romias heeft moe-

schapposities zijn ontoereikend als je meerdere bewerkingen wilt uitvoeren. Martijn Jansen: “Het alternatief is dat men het werk op een 9-

ten overwinnen, is het feit dat niet elke gereed- assige machine gaat doen, maar de investering schaphouder met dezelfde maat inbussleutel daarin is een factor drie ten opzichte van wat wordt vastgezet. Dat is opgelost door een in-

deze robotcel kost.” Romias integreert deze

bussleutel te maken die eigenlijk twee maten

functie namelijk in een van de robotcellen, zo-

bevat. “De grotere maten zijn dieper dan de

dat de robot ook de belading voor zijn reke-

kleinere. De sleutel kan dus dieper in de bout

ning neemt.

gaan”, legt Martijn uit. Zodra de grijper de spanhouder vast heeft, wordt de inbusbout losgedraaid, plaatst de grijper vervolgens een an-

Zwaar draaiwerk

dere gereedschaphouder en draait een speciale Martijn Jansen ziet nog een andere toepassing, schroefunit de bout met een vooraf ingesteld

namelijk het gebruiken van grote gereedschap-

moment vast.

pen. Vaak kan dat alleen handmatig omdat de turret niet meer kan ronddraaien vanwege het

Sandvik Coromant

gereedschap. De robot van het gereedschap-

wisselsysteem van Romias kan in zo’n situatie

In eerste instantie heeft Romias het systeem

voor de ene bewerking het gereedschap extern

ontwikkeld voor de Capto C5 houders van

halen en plaatsen om het na de bewerking di-

Sandvik Coromant, omdat de klant daarmee

rect weer in het magazijn buiten de machine te

werkt en omdat het Capto-systeem een hoge

plaatsen.

repeteernauwkeurigheid heeft bij het plaatsen van de houder. Bovendien heeft het Capto-

Meer informatie

systeem inwendige koeling, wat meer en meer

Romias

noodzakelijk is. De komende tijd wil men het systeem uitbreiden naar houders van andere merken. Eerst gaat de cel die op de beurs werd getoond echter proefdraaien bij de opdrachtMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

17

Siemens:3D printen game-changer

Additive manufacturing verschuift van prototyping naar de echte productie. Dat is de overtuiging van Ursus Krüger, die bij Siemens in Berlijn de corporate R&D groep leidt. Binnen vijf tot tien jaar verwacht Siemens zelfs de turbineschoepen te maken via additive manufacturing. ->>


18


19

3D printen geeft geometrische vrijheid voor hogere rendementen energiecentrales

D

tive lasermelting - de 3D printtechnologie waar

Siemens op inzet - doorbreken in de productie van deze zwaar belaste turbineschoepen. Nu al e kleine gasturbine bij de ingang

zet Siemens deze additive manufacturing tech-

van de Siemensfabriek in Berlijn is ondertussen

nologie in om prototypes mee te maken.

al meer dan 100 jaar oud. Toen leverde deze

“Daarmee kunnen we het ontwikkelproces

turbine een vermogen van 1 MW. Recent is van- enorm versnellen. Binnen 48 uur nadat een enuit de Berlijnse vestiging de nieuwste turbine uit gineer een idee voor een verbetering heeft, bede H-klasse verscheept, bedoeld voor de nieu-

schikken we over een metalen blad dat we in

we centrale bij Düsseldorf die een vermogen

onze testinstallatie kunnen inbouwen."

krijgt van 375 MW. Het vlaggenschip onder de modellen die in Berlijn worden gemaakt, zegt Andreas Fischer-Ludwig, directeur Manufactu-

Ook in de productie

ring Development Industrialization. Elke schoep Toch is het niet alleen deze prototyping toepassing die het onderzoeksteam van Ursus Krüger van de turbine levert 2,5 MW aan vermogen. Elke rotor van deze turbine bestaat uit zo’n 3500 enthousiast maakt over additive manufacturing. onderdelen, waaraan niet alleen qua nauwkeu- Zij zien - overigens net als Fischer-Ludwig - toerigheid de hoogste eisen worden gesteld, ook

passingen in de productie. “De technologie is al

wat de belastbaarheid aangaat. Andreas Fischer begonnen met de markt te veranderen”, aldus Krüger. Als de kosten voor additive manufactuLudwig geeft twee voorbeelden. De centerschroef die de hele turbine bij elkaar houdt,

ring gaan dalen met 60 procent, zoals in een

mag als je het vertaalt naar kilometers over een

studie van Roland Berger wordt gezegd, zal dat

lijn van duizend kilometers een afwijking verto-

alleen maar een nog grotere boost aan de intro-

nen van 50 centimeter. En de schoepen moeten ductie van additive manufacturing geven. Voor bepaalde, minder belaste componenten, denkt in een bepaald deel van de turbine temperatuurdalingen van 1300 naar 750 graden aankun- men eerder aan een termijn van anderhalf tot nen. “Vergeleken met een vliegtuigmotor staan twee jaar waarop additive manufacturing proonze turbines altijd in startmodus. Continu.”

ductierijp is. Op deze termijn wil Siemens 3D

Desondanks ziet de technologiemanager selec-

geprinte metalen onderdelen gaan gebruiken in


20

de gasturbines. Die vervangen smeed- en gietstukken te dwingen hun prijzen te verlagen. delen die nu nog met zware verspanende ma-

Additive manufacturing moet een prijsvoordeel

chines bewerkt worden in onder andere de fa-

van 10 tot 15 procent gaan opleveren, oplo-

briek in Berlijn.

pend naar uiteindelijk 30 procent. Binnen een termijn van vijf tot tien jaar kunnen dan ook de zwaarder belaste delen, zoals de turbinebladen en onderdelen uit de compressor, gemaakt

Kosten en rendement

worden van poeders. Het sleutelwoord is hier

Waarom wil Siemens onderdelen langs deze

geometrische vrijheid, benadrukt Krüger. Met

weg gaan vervaardigen? Op korte termijn spe-

nieuwe designs, die tot nog toe onmaakbaar

len kostenaspecten een belangrijke rol. In het

zijn op verspanende machines, kan de efficien-

verbrandingssysteem van de turbine maakt

cygraad van de elektriciteitscentrales verder

men de onderdelen nu al goedkoper met laser- verbeterd worden. De geometrische vrijheid smelten van metaalpoeders dan leveranciers

biedt ook het voordeel dat je modules uit min-

van gieten smeedstukken ze maken. Hier wil

der componenten kunt opbouwen, wat assem-

Siemens de technologie in eerste instantie

blagewerk scheelt. Andreas Fischer Ludwig sluit

vooral inzetten om leveranciers van dergelijke

niet uit dat in de toekomst de gaten voor een


21

Waarom zet Siemens selective lasersmelten in?

Kostenreductie

Hogere efficiency

On demand productie

Betere warmteoverdracht

Materiaalbesparing

Verbeterde nozzlegeometrie

Kortere doorlooptijden

Betere hechting van coatings

Minder processtappen

Nieuwe materiaalkarakteristieken

Lagere gereedschapkosten

betere turbulentie, die nu in de turbinebladen

complete sets te repareren. Dat hebben ze ge-

met een laser worden geboord, straks direct

daan op een aangepaste EOSINT machine. Deze

meegeprint worden. “Dat is onze visie waar we

is zodanig aangepast dat de 40 centimeter ho-

naar toe gaan.”

ge branders in de tafel verzonken zijn. Met lasersmelten herstelt men alleen het beschadigde bovenste deel van de brander. Zodra Siemens dit commercieel gaat aanbieden, hoeven klan-

Goedkoper onderhoud

ten hun energiecentrales veel minder lang stil te

De derde toepassing, die evenmin ver weg is, is leggen voor onderhoudswerkzaamheden, wat het toepassen van additive manufacturing in

de rentabiliteit enorm ten goede komt. Ver weg

het onderhoud aan de centrales. Omdat de tur- in de toekomst ziet Andreas Fischer Ludwig een bines aan extreem hoge temperaturen worden

serviceteam op pad gaan met in hun toolbox

blootgesteld, moeten onderdelen zoals bran-

een 3D printer. Ter plekke bij de klant kunnen

ders en ook turbinebladen regelmatig vervan-

ze dan meteen de beschadigde onderdelen op-

gen worden. Het vervangen van bijvoorbeeld

nieuw maken of herstellen met lasersmelttech-

een branderset, die uit 30 branders bestaat,

nologie. “Deze technologie is een game-

kost nu nog 44 weken. In die tijd ligt de centrale changer”, zegt de technologiemanager van Siestil. Een recente proef door de Finse vestiging

mens.

van Siemens toont aan dat additive manufacturing een enorme doorlooptijdreductie oplevert: 4 weken hadden de Finnen nodig om twee Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

22

Additive manufacturing moet zero defects productieproces worden

Siemens R&D manager Ursus Krüger gelooft in de mogelijkheden van additive manufacturing. Niet om de hele productie over te nemen, wel om op essentiële punten aanvullend te zijn. Maar, voegt hij daar meteen aan toe, er moet nog veel gebeuren wil het lasersmelten echt main street worden. Professioneel 3D printen is de top van de hype curve echter al voorbij, dat staat voor hem vast. Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

23

150 factoren beïnvloeden eindresultaat 3D printdeel

E

neck, ziet hij absoluut niet als een probleem. Zelfs niet bij de huidige stand van de technologie. “Snelheid is niet de kritische factor. Gieten en van de grootste uitdagingen die

duurt veel langer.” Ursus Krüger geeft wel toe

Ursus Krüger momenteel ziet, is zorgen dat het

dat de productieaantallen in de turbinefabrie-

additive manufacturing proces robuust en be-

ken van Siemens relatief beperkt zijn. Hij ziet de

trouwbaar wordt. En dat de herhaalnauwkeurig- techniek nog niet echt doordringen naar serieheid op het niveau komt van bestaande tech-

productie van grote aantallen, omdat dan snel-

nieken. Siemens zoekt namelijk zero defect pro- heid wel een bepalende factor wordt. ductieprocessen en dat kun je momenteel nog niet zeggen van het lasersmelten van metaal. “In totaal hebben 150 factoren invloed op het eindresultaat, 150 factoren die de kwaliteit van het eindstuk bepalen.” Dat maakt het laagsgewijs opbouwen van metalen onderdelen vele malen moeilijker dan in kunststof, waar er aanzienlijk minder factoren een rol spelen.

Verschil in materiaaleigenschappen De materialen vormen een andere uitdaging. Hier zou additive manufacturing zelfs nieuwe mogelijkheden kunnen scheppen, denkt men bij Siemens. Vooraleerst heeft men echter een probleem met de korrelstructuur van de lasergesmolten materialen. Gietstukken (daarna bewerkt met Hot Isostatic Pressure, HIP) hebben

Snelheid geen kritische factor

een fijne korrelstructuur die bijdraagt aan de

Snelheid, door velen aangeduid als een bottle-

mechanische eigenschappen. Lasergesmolten


24

stukken zijn qua densiteit en laminaatstructuur

van zogenaamde superlegeringen mogelijk

vergelijkbaar, maar hebben een grovere korrel-

kunnen maken. Deze ODS-materialen

structuur en daardoor minder goede mechani-

(Dispersion Strengthened Superalloys PM 1000

sche eigenschappen, blijkt uit de onderzoeken

en PM 2000) leken ooit veelbelovend, omdat

van Siemens. De porositeit is goed, maar de

ze superieure eigenschappen hebben vergele-

mechanische eigenschappen van laser gesmol-

ken met Inconelachtige materialen. Ze zijn na-

ten Inconel liggen nog niet op het niveau dat

melijk bestand tegen temperaturen tot 1400

Siemens nodig heeft en dat men nu uit ver-

graden C (de reguliere superlegeringen slechts

spaande smeeddelen haalt. Een van de oplos-

tot 1000 graden C). De ontwikkeling van deze

singen waaraan men denkt, is het solidificatie-

ODS-materialen is echter stopgezet toen bleek

proces te vertragen door het poederbed voor te dat ze absoluut niet verspaanbaar zijn. De reverwarmen. Dat vereist echter meer laserver-

searchgroep van Krüger heeft dit thema nu

mogen in de machine, wat weer voor extra

weer opgepakt en doet er weer onderzoek naar.

warmte in de werkstukken zorgt.

“Wij kunnen met onze laser voorbij 1000 graden C gaan. Dat opent nieuwe kansen om de

Superlegeringen

superlegeringen te gaan lasersmelten.” Dit is wellicht een oplossing voor het korrelprobleem.

Lasersmelten zou echter wel eens de toepassing Als de industrie er tegelijkertijd in slaagt om de Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

25

Inconel uit lasersmeltmachine niet gelijk aan verspaand Inconel werkstuk korrelgrootte van de metaalpoeders tot onder

de laserstraal en het 3D CAD-ontwerp (waarin

de 10 µm te brengen, wordt de kwaliteit van

topologie een essentiële rol speelt) tot en met

de geprinte onderdelen wellicht zo hoog dat

postprocessing en kwaliteitsborging. Ursus

nabewerken niet langer nodig is.

Krüger: “In de productie hebben we een ro-

buust proces nodig met zero defects. Het is niet gemakkelijk al die 150 factoren te controleren en te beïnvloeden.” Op dit punt is het 3D Combinatie bepaalt resultaat

printen van metalen onderdelen vele malen

Dat illustreert volgens de onderzoekers van

moeilijker dan de productie van kunststofde-

Siemens hoezeer de eindkwaliteit van dit soort len. onderdelen bepaald wordt door de combinatie van metaalpoeder, machine en technologie.

Daarom maakt men er geen punt van dat machinebouwers nauw samenwerken met de

Kerncompetentie

poederleveranciers. Het totale proces is name- Voor Siemens is additive manufacturing molijk zeer complex. Ursus Krüger komt tot 150 factoren die van invloed zijn, uiteenlopend van

menteel een kerncompetentie. “De kennis hoe we poeders, lasertechnologie en design combineren in één proces is onze kennis”, benadrukt Thomas Suller, een van de onderzoekers. Waar men het


26

gieten en smeden van stukken overlaat aan toeleveranciers, ziet men additive manufacturing vooralsnog als een kerncompetentie die men in eigen huis houdt, net zoals geldt voor de coatingtechnologie die de schoepen beschermt tegen de extreem hoge temperaturen. En dat brengt Krüger op een punt dat zeer belangrijk zal worden in de toekomst, maar vaak onbesproken blijft: bescherming van data. Het lijkt zo eenvoudig: je stuurt de CAD-file ergens heen en aan de andere kant van de wereld wordt het onderdeel gemaakt dat je nodig hebt. “IP wordt een lastig punt. Industrie 4.0

Waarom breekt additive manufacturing nu pas door? Heel eerlijk gezegd bestaat het lasersmelten van metaal al een kleine twee decennia. Waarom breekt de technologie dan nu pas door in manufacturing? Dat heeft volgens de researchmedewerkers bij Siemens alles te maken met de robuustheid van de processen. Nu pas komen de eerste machines op de markt die robuust genoeg zijn voor bepaalde toepassingen. Een andere belangrijke factor is de rekenkracht van computers. Tien jaar geleden was de rekenkracht van een PC ontoereikend om de grote hoeveelheid data te handlen die naar de machine worden gestuurd.

zou voor een naadloze transitie van data moeten zorgen, maar herbergt ook een gevaar in zich dat

(Fotografie: Siemens)

de bescherming niet meer goed is. Know how helpt ons data te beschermen, maar er zijn piraten die niet malen om producteigenschappen. Zij ma-

ken iets en verkopen het.” De productaansprake-

Meer informatie

lijkheid van een OEM’er als Siemens blijft echter overeind.


Siemens pictures of the future

27

Hittech: 3D geprinte warmtewisselaar

O

met de bekende verspanende technieken niet te produceren valt. De drijfveren om additive manufacturing toe te passen, verschillen per pvallend op RapidPro was dit jaar

project. Gewichtsreductie kan een drijfveer zijn,

de deelname van de eerste bedrijven die additi- maar ook kostenbesparing doordat een sysve manufacturing als commerciële dienst aan

teem uit minder onderdelen bestaat en er min-

de markt aanbieden. Hittech is daar een van. De der complexe verspanende bewerkingen nodig Nederlandse producent van componenten voor zijn. energiesystemen werkt daarvoor nauw samen

met het Britse 3T RPD, gespecialiseerd in het 3D printen van metalen componenten. Door

Meer informatie

samen te werken, wil Hittech sneller kennis van

Hittech Group

het additiefproces opbouwen. Een voorbeeld van een werkstuk is deze warmtewisselaar, die Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

28

Admatec: 3D printen van keramiek

F

dels heeft het bedrijf naast de eigen ontwikkelde machine een tweede machine gekocht bij het Oostenrijkse Lithoz. De Oostenrijkse techormatec heeft het 3D printen van

nologie wijkt enigszins af van het eigen proce-

keramiek verzelfstandigd. Samen met ECN is

dé. “We willen een compleet aanbod aan klan-

Admatec opgericht. Deze nieuwe onderneming ten kunnen doen.” Dat geldt dan ook voor de

moet het 3D printen van keramiek gaan ver-

samenwerking met Formatec dat zich verder

markten. 66 procent van de aandelen is in han- blijft richten op het spuitgieten van hoogwaarden van Formatec, het resterende deel is van

dige keramische producten. Het belangrijkste

ECN. De interesse voor het keramisch printpro- voordeel van het Admatecproces is dat de geces dat in Nederland werd ontwikkeld, is groot, printe componenten gesinterd worden en dat zegt Michiel de Buijcker, nu directeur van de

dan de mechanische eigenschappen worden

totale groep, bestaande uit Admatec en Forma- bepaald, in tegenstelling tot bij het lasersmeltec. Een flink aantal klanten laat momenteel haalbaarheidsstudies doen en hij verwacht al op korte termijn de eerste serieproductie te kunnen starten. “Dat is eigenlijk best goed om-

ten van bijvoorbeeld metaal. Meer informatie Admatec

dat we pas enkele maanden actief zijn.” InmidMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

29

Hermle’s compacte 5-asser verloochent afkomst niet

De jongste telg uit de Hermle machinelijn mag dan wel een hele compacte C12 U zijn, het blijft wel een echte Hermle, gebouwd volgens het typische concept waarmee de Duitse machinebouwer freesmachines bouwt die nauwkeurig zijn en blijven. Van dat concept is bij de ontwikkeling van de C12 U geen millimeter van afgeweken, zegt Frans-Xaver Bernhard, directeur R&D. Sterker: de compacte afmetingen hebben zelfs nieuwe kansen geschapen.

A

ls Geert Cox, directeur van

Hermle Nederland, klanten meeneemt door de fabriek in Gosheim, blijft hij altijd eerst stilstaan bij de tussenopslag van de machinebedden. Hier staan de microgranietbedden voor de kleinere machines en de gietijzeren voor de grote C50 en C60. Het liefst zou Hermle de twee grote machines ook van een microgranieten basis


30

C-frame principe zorgt ook bij C12 U voor stabiliteit en nauwkeurigheid af opbouwen. “Dat materiaal

een wat de Duitsers noemen

assig bewerken.” In feite het-

absorbeert tien keer beter tril-

‘Haken fertige’ machine is. Na

zelfde concept zoals Hermle

lingen en groeit minder snel

de montage in de fabriek hoeft dat al jaren toepast. Frans-

onder invloed van de tempera- de machine niet meer uit elkaar Xaver Bernhard vindt dergelijke tuur”, legt Geert Cox uit. Hoe

voor het transport. De fabrikant dynamische aandrijfconcepten

minder uitzetting het bed, des

breidt deze reeks nu uit naar de belangrijker dan een gereed-

te minder hoef je te koelen. Het onderkant en rondt daarmee tweede punt waarop hij stee-

schapwissel een seconde snel-

het programma af. De C12 U is, ler uitvoeren. “Meer dynamiek

vast wijst, zijn de symmetrie en benadrukt R&D-directeur Franz brengt uiteindelijk meer tijdbede dubbele geleidingen voor

Xaver Bernhard, volgens het-

sparing in de totale bewer-

de lagering van de kogelom-

zelfde principe gebouwd als de kingscyclus.” De tandem-

loopspil. Ook daarmee wordt

grotere machines. Een symme-

aandrijving van de C22 is nu

de basis voor nauwkeurigheid

trisch bed van micrograniet, 3

achterwege gelaten, enerzijds

gelegd. Nog zo’n typisch detail: assen in het gereedschap, de

omwille van de ruimte, ander-

voor elk van de geleidingen is

draaizwenktafel (C- en A-as)

zijds en vooral omdat de kleine

er in het machinebed een aan-

links en rechts verankerd in de

werkstukken (tot 100 kg) die op

slagvlak. “Als de spindel eens

zijwangen, direct aangedreven

de C12 U bewerkt gaan wor-

een klap maakt, is de machine

met torque motoren. Op dit

den, dit niet vragen.

altijd terug te brengen naar de

laatste punt gaat Hermle eigen-

oorspronkelijke geometrie. En

zinnig een eigen weg door ook

die kent een nauwkeurigheid

bij de kleine machine de bewe-

binnen 5 µm op een meter.”

ging van de torque motor via

Toepassingen

de harmonic drive op een groot De markt voor de C12 U - betandwiel over te brengen, on-

werken van onder andere me-

danks de compacte afmetingen dische componenten - en daarTorsiestijfheid

van de machine. Frans-Xaver

mee samenhangend gereed-

Hermle bouwde tot nog toe

Bernhard: “De grote torsiestijf-

schapskeuze, blijken nu een

machines variërend van de C22 heid die een dynamische ma-

voordeel op te leveren ten op-

tot en met de C60, het grootste chine nodig heeft, krijg je het

zichte van de C22. Hermle

bewerkingscentrum dat on-

beste via een tandwielaandrij-

slaagt erin om een tweede ring

danks dat er werkstukken tot

ving met een grote diameter.

voor gereedschappen in het

2,5 ton op kunnen, nog altijd

Dat zorgt voor de precisie bij 5- bed te integreren, zodat de C12


31

Links de tafel van de C12 U, daarnaast de totale machine en rechts een mogelijke automatisering, de RS05.

U standaard over 71 gereed-

RS05m een kleine robotcel, of

geschikt is voor deze machine,

schapsplaatsen beschikt. Ook

de PW 100 palletwisselaar. Een

zeker ook omdat deze definitief

dit vindt Bernhard belangrijker

ander punt waarop de compac- niet in een MT-versie

dan een snellere wisseltijd, die

te 5-asser afwijkt, is dat de Y-as (draaifrezen) zal worden ge-

van spaan tot spaan 5 secon-

op drie geleidingen steunt in

bouwd. En dat is vaak een re-

den bedraagt. “Belangrijker dan plaats van twee.

den om voor een Siemensbe-

sneller wisselen is bij dit soort

sturing te kiezen, hoewel

machines dat je de tijd dat een

Hermle 80 procent van de ma-

machine onbemand kan draai-

chines met de Heidenhainbe-

en verlengt. Daarom kiezen wij

Heidenhainbesturing

voor slimme automatisering.”

Hermle kiest in eerste instantie van de tijd zullen ook de ande-

sturing verkoopt. In de loop

De compacte 5-asser is voorbe- alleen voor de Heidenhain TCN re machines de nieuwe Heidenreid voor automatisering. Kan

640 besturing op de nieuwe

hainbesturing krijgen.

de gebruiker normaal de bestu- machine. Of er een versie met ringsconsole links of rechts la-

een Siemensbesturing beschik-

ten plaatsen, bij automatisering baar komt, durft Bernhard niet verdwijnt deze altijd naar de

te zeggen. Dat hangt af van de

rechterkant, zodat links de ro-

vraag uit de markt. Hij denkt

botcel wordt aangebouwd. Mo- echter dat de nieuwe high end gelijke oplossingen zijn de

Meer informatie

Hermle Nederland

besturing van Heidenhain zeer


32

Industrie 4.0

geen zin, denkt de R&D-directeur. “We

Hermle werkt momenteel samen met een externe softwarepartner aan een systeem dat gebruikers direct inzicht geeft in hun totale machinepark. FranzXaver Bernhard: “We werken aan een systeem dat alle informatie die nu al in machines beschikbaar is op één plek samen brengt. Bijvoorbeeld hoe lang loopt een machine nog, wat is de standtijd van gereedschappen, op welke machines bevinden zich de gereedschappen, etcetera.”

moeten geen eilandoplossing van Hermle ontwikkelen, maar open staan voor machines van anderen.” Hij ziet dit als een eerste stap op weg naar Industrie 4.0,

Franz-Xaver Bernhard.

het hedendaagse buzzwoord in de Duitse machine-industrie. Een vervolgstap zou kunnen zijn dat er meer sensortechnologie in de machines wordt geïntegreerd, maar zover wil hij nog niet vooruit denken. Hij denkt dat er momenteel vooral behoef-

Open systeem

te is om alle informatie die eigenlijk al in allerlei

Hermle kiest hierbij bewust voor het ontwikke-

machines zit, te bundelen en makkelijk inzichte-

len van een open systeem, zodat via een simpe- lijk te maken. Volgend jaar op de huisshow le interface ook andere machines gekoppeld

denkt hij dit klaar te hebben.

kunnen worden. Anders heeft Industrie 4.0 Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

33

Vertandingen frezen op draaifreescentra

Nog niet zo heel erg lang geleden was tandwielen frezen iets voor specialisten op speciale machines met speciale gereedschappen. Inmiddels zijn zowel de machinetechnologie, CAMsoftware als ook gereedschappen zover doorontwikkeld dat je vertandingen heel goed op een bewerkingscentrum kunt produceren. ->> Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

34


35

DMG Mori ontwikkelt samen met Sandvik Coromant totaaloplossing

T

andwielen werden

vooral in grote series geproduceerd. Anders waren ze per stuk wel heel erg kostbaar. Dat was de situatie tot voor kort. Op moderne draaifrees- en freesdraaicentra kunnen van-

daag de dag ook enkelstuks en voor op de speciale vertan-

polatie van de assen. Bij In-

middelgrote series tandwielen

dingsmachines: de tandwielen

voMilling worden speciale, bij-

worden geproduceerd. Com-

kunnen op één machine volle-

behorende gereedschaphou-

plexe geometrieën vormen im- dig worden afgewerkt. Dat ver- ders gebruikt, die gedeeltelijk mers geen uitdaging meer voor kort de doorlooptijd, verkleint

voorzien zijn van standaard

de hedendaagse verspanings-

de foutkans en beïnvloedt posi- wisselplaten. Deze zijn frontaal

technologie. DMG Mori zet

tief zowel de productiviteit als

in de zittingen geplaatst, waar-

voor deze bewerking bijvoor-

kwaliteit.

bij de voorkant recht op de

beeld de machines uit de NT-

draaias van de frees gepositio-

en NTX-reeks in. Dit zijn vlak-

neerd is waardoor contourpre-

bed draaifreescentra. “Deze

cies orthogonaal draaifrezen

machines kunnen productie-

Breed inzetbaar gereedschap mogelijk wordt. Omdat iedere

technisch bijna alles wat ook

Gereedschappenfabrikant

frees meerdere modules afdekt,

speciale vertandingsmachines

Sandvik Coromant heeft de In-

zijn de gereedschappen breed

kunnen”, zegt Ralf Riedemann,

voMilling freesstrategie ontwik- inzetbaar. Tandwielen moduul

directeur van Mori Seiki Europe keld voor het frezen van rechte 1 – 4 kunnen bijvoorbeeld geen general manager van het

en schuine vertandingen. Bij

maakt worden met één en het-

European Engineering Depart-

deze strategie worden ook

zelfde freeslichaam. DMG Mori

ment. Eigenlijk hebben deze

complexe vertandingen ver-

en Sandvik Coromant zijn er

machines zelfs een streepje

spaand door een slimme inter-

samen al in geslaagd om een


36

tandwiel moduul 18 en een diameter van 800

Tandwielen frezen op een draaifreescentrum

mm te frezen op een NT-machine. Bij dergelijke zoals de NT- en NTX-reeks van DMG Mori is al grote tandwielen wordt optimaal gebruik ge-

lang niet meer iets voor wie veel geduld heeft

maakt van de extreem lange Y-slag van de Ja-

en veel energie en tijd steekt in het ontwikkelen

panse machines. Hierdoor kunnen ook pro-

van de applicatie. DMG Mori heeft voor deze

ducten met een grote diameter worden be-

toepassing DMG gearMill ontwikkeld, wat het

werkt. Wat de kwaliteit betreft, komt men tot

programmeren relatief eenvoudig maakt. De

niveau 6 (DIN 3962) en beter. Oppervlakteruw-

software berekent automatisch de geometrie en

heden zijn beter dan Rz 3.

de freesbanen. Een speciaal algoritme in gearMill laat zelfs toe speciale vertandingen, bijvoorbeeld met aangepaste flanken, te verspanen. Hierdoor wordt het mogelijk om bestaan-

Speciale tandwielen


de tandwielgeometrieën te optimaliseren. gear-

37

Nieuwe markten voor toeleveranciers

Sandvik Coromant heeft speciale gereedschaphouders ontwikkeld, die deels worden voorzien van standaard wisselplaten. Onderdeel van het totaal concept is de speciale InvoMilling strategie.

Mill heeft tevens speciale cycli geïntegreerd om gen voor andere werkstukken. Juist deze flexide kwaliteitscontrole al te doen terwijl de tand- biliteit is vandaag de dag gevraagd. Bovendien wielen nog op de machine zitten, inclusief

geeft het fabrikanten van aandrijvingen de mo-

meetprotocollen.

gelijkheid om ook bij kleine series tandwielen

Test- en kleine series Tandwielen produceren op draaifrees- en frees-

te optimaliseren of in het ontwikkeltraject meer testen te doen met echte tandwielen.

draaicentra opent met name voor de toelever-

Meer informatie

bedrijven nieuwe mogelijkheden. De 5-assige

DMG Mori

machines kunnen namelijk vandaag worden ingezet voor het frezen van vertandingen, mor-

Sandvik Coromant

DMG Mori NT-serie

De NT-serie van DMG Mori wordt standaard geleverd met een freesspindel tot 12000 omw / min en een draaispindel die tot 6000 omw / min gaat. Om voldoende stijfheid te genereren, is de machine gebouwd volgens het box in box principe, beschikt deze over de DCG technologie van Mori Seiki of wordt geleverd met een BMT-gereedschapsrevolver met sterke direct aangedreven gereedschappen. De machine is verder voorzien van een B-as, met een zwenkbereik van +/- 120 graden en een Y-as met een groot bereik. Met de NTmachines kan volwaardig 5-assig gefreesd worden en worden werkstukken aan 6 zijden volledig afgewerkt.


38

Snel opspannen

Schunk toonde op de Metav

2014 deze toepassing van het Vero-S NSL Turn nulpuntspansysteem voor freesdraaicentra, dat je onder meer kunt toepassen bij het opspannen van vertande werkstukken. De basis is het Vero S nulpuntspansysteem met 3 of 5 modules. De houdkracht tijdens de bewerking bedraagt maximaal 375 kN en de rondloopnauwkeurigheid is beter dan 10 µm. Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

39

Kortere cyclustijd met Vardex semi-standaard TMSD-gereedschap Gereedschapfabrikant Vargus levert voor het vertandingsfrezen en het frezen van kerfvertandingen (splines) op een bewerkingscentrum een speciale Gear Milling freeskop met hardmetalen wisselplaten. Deze worden nu nog als semi-special geleverd, maar de fabrikant overweegt om een aantal standaard snijplaten in het assortiment op te nemen.

E

vertanding op een 5-assig bewerkingscentrum aanzienlijke tijdsbesparingen kunt realiseren. In dit geval werden de testen gedaan op een WFH en praktijktest bij een Duitse ver-

spaner laat zien dat je met het frezen van een Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

Millturn. Allereerst werd de as voorgedraaid, daarna freesde de freesspindel voorzien van de 40

Be Video van het vertandingsfrezen

Vardex TMS5 D63-4UT vertandingsfreeskop met schoenen.

vijf Sorte VBX wisselplaten eerst de 60 mm hoge We hebben vertanding. In dit geval ging het om 35 tanden

er echter

Moduul 3,5, gefreesd met een voeding per tand vertrouwen van 0,13 mm en een snijsnelheid van 140 m/

in dat de

min. Het finishen gebeurt met hetzelfde ge-

vraag komt, omdat series kleiner worden en be-

reedschap. Om de juiste oppervlaktekwaliteit te drijven de productie van tandwielen niet meer krijgen freest men dan nog na met een voeding willen uitbesteden. Ook Vargus heeft dat verper tand van 0,1 mm en een snijsnelheid van

trouwen en wil daarom in de toekomst een aan-

170 m/min. De totale bewerking duurde in dit

tal snijgereedschappen standaard in het assorti-

geval 8 minuten en met één set wisselplaten

ment opnemen.” Op dit moment zijn de wissel-

konden 50 vertandingen worden gefreesd

platen namelijk nog semi-specials. Op basis van

(diameter 130 mm). Vergeleken met de traditio- de vertanding die men wil frezen, wordt de nele manier van frezen met een VHM-frees en

standaard hardmetalen body van de wisselplaat

een HSS-frees levert dit een 30 procent kortere

speciaal geslepen. Vargus levert zo gereed-

bewerkingstijd op. Bovendien vervalt het kost-

schappen voor het frezen van vertandingen van

baar naslijpen van het gereedschap. Martin

moduul 0,2 tot moduul 6.

Kaufmann, verspaningsexpert bij Magistor: “Vertandingsfrezen gebeurt nog niet veel op

Meer informatie: Magistor

gewone machines; dat staat nog in de kinder-


41

Ultrakorte pulslaser: microbewerken in biljoenste van een seconde


42

Linkerpagina: een video van het laserboren in halfgeleiderplaten.

Ultrakorte pulslasers zorgen voor heel nieuwe mogelijkheden in het microbewerken. Ze vervangen bijvoorbeeld het mechanisch boren. Laserpolijsten is een andere interessante toepassing. De technologie is rijp voor industriële inzet; het is nu de uitdaging voor de constructeurs om er producten voor te ontwikkelen.

O

van 0,8 ps, heeft een gemiddeld vermogen van 80 W. In de laboratoriumomgeving heeft

Trumpf samen met de universiteitspartner al p de komende laserbeurs Lasys in

een piekvermogen van 1,3 Gigawatt bereikt. Ter

Stuttgart (24 - 26 juni) zal veel aandacht uitgaan vergelijking: het elektriciteitsverbruik van een naar de industriële ultrakorte pulslasers. Dit

stad als het Duitse Freiburg bedraagt 600 me-

wordt namelijk een van de groeimarkten in de

gawatt. De onderzoekers van Trumpf weten dus

komende jaren. De ultrakorte pulslaser, waarbij

gedurende een fractie van een seconde het

de energie slechts gedurende een pico- (10 12)

dubbele vermogen uit één laserbron te halen.

of femtoseconde (10 15) in het te bewerken ma- Dat doen ze door het licht naar een schijflaser teriaal wordt ingebracht, is namelijk klaar voor

te brengen om het te versterken; in een picose-

industriële toepassingen. Weliswaar zijn de ver- conde komt het licht immers slechts enkele milmogens nog relatief bescheiden, voor menige

limeters ver.

toepassing is het ruim voldoende. En de ontwikkelingen staan niet stil, schetst Dirk Sutter (hoofd R&D Trumpf Lasertechnik in Schramberg, ultrakorte pulslaser). Een van de industri-

Geen warmte

ële ultrakorte pulslasers van Trumpf, de TruMi-

De pico- en femtesecondenlasers zorgen voor

cro 5000, bereikt een piekvermogen van 40 MW heel andere mechanismen dan tot nog toe geen een continu vermogen van gemiddeld 100 W bruikelijk bij laserbewerken. Bij het bewerken bij een pulsduur die korter is dan 10 ps. De

met langere pulsduur spreek je over een ther-

TruMicro 5050 Femto Edition, met een pulsduur misch proces. De warmte snijdt bijvoorbeeld de Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

43

Op de foto is goed te zien hoe dit aluminium gietdeel met de laser is opgeruwd om daarna verbonden te worden met het kunststof deel.

Onder: een slow motion Video-opname van het ruwen met de laser.

plaat. Of smelt het metaalpoeder zoals bij addi- warmte-beïnvloede zone die bij andere lasertive manufacturing. “Bij de ultrakorte pulslaser

processen ontstaat, blijft nu achterwege. Een

wordt het materiaal quasi ogenblikkelijk geïoni- toepassing die Trumpf al gerealiseerd heeft, is seerd en in plasmafase gebracht, dat onder zeer het snijden van tandwielen voor horloges. hoge druk staat en van het oppervlak weg expandeert”, legt Dirk Sutter uit. Dit gebeurt via de ultrakorte puls en door de lichtstraal zeer sterk te focussen. Alle energie (1014 W / cm2)

Frezen vervangen

wordt via dit plasma afgevoerd en kan dus niet

Een andere toepassing die Trumpf tijdens de

in het omringende materiaal doordringen, zoals persconferentie van Lasys liet zien, is het bewerbij de tot nog toe bekende laserbewerkingen

ken van oppervlakken van aluminium gietdelen.

wel gebeurt. Daarom wordt dit doorgaans een

Hiervoor zet men niet eens een ultrakorte puls-

koude bewerking genoemd. De typische

laser is, maar een nanoseconde laser die een


44

Koud laserproces boort door substraat van glas, koper en hars

pulsduur kent van 30 tot 300 nanoseconden.

deze verbinden aan metaal en dat is tot nog toe

Hiermee kan men het oppervlak laserpolijsten.

vaak alleen mechanisch mogelijk.

Daarbij wordt een dunne laag materiaal gesmolten - zonder het materiaal te verdampen waarna het afkoelt en een gladdere structuur heeft. Het tegenovergestelde kan ook, aldus

Laserboren

Christof Siebert, hoofd branchemanagement

Schmoll-Maschinen denkt dat de ultrakorte

Mikrotechnologie bij Trumpf. Dan wordt met

pulslaser het mechanisch boren kan vervangen

een laser een vertanding in het oppervlak aan-

in bijvoorbeeld de elektronica-industrie, waar

gebracht. Hierbij wordt dus wel materiaal weg-

printplaten steeds vaker geïntegreerde schake-

genomen. Deze vertanding gebruikt men bij-

lingen bevatten. “Door de hoge eisen zijn onze

voorbeeld om daarna een kunststof onderdeel

mechanische boorfreesmachines niet meer altijd

aan het aluminium te verbinden. Een mogelijke

het beste productieplatform. De CO2-laser is in

toepassing is het verbinden van sensoren met

deze markt al geaccepteerd, maar de klanten

stuurstangen van auto’s. “Nu moeten deze

willen bewerkingen die met een CO2-laser niet

stuurstangen gefreesd worden om er een be-

kunnen”, aldus Grant Christiansen, salesmana-

paalde structuur in aan te brengen, zodat de

ger laserbewerkingsmachines bij Schmoll-

sensoren goed bevestigd kunnen worden. Met

Maschinen / Schmoll Lasertechnologie. Met de

de laser kunnen we dat zonder te frezen.” Je

nieuwe ultrakorte pulslaser boort men bijvoor-

kunt eveneens denken aan het verbinden van

beeld in meerlaagse printplaten tot een bepaal-

een aluminium dakdrager met een spuitgiet-

de diepte zonder de embedded elektronica te

deel. De onderzoekers van Trumpf werken ook

beschadigen. Hiervoor wordt de pulsduur pre-

aan een systeem om met de laser koolstofvezel- cies bepaald, iets dat overigens nog proefonversterkte kunststoffen te verbinden met meta-

dervindelijk wordt vastgesteld. Maar men boort

len onderdelen. Met name in de luchtvaart- en

daarmee ook glas en saffier, twee materialen

automobielindustrie speelt dit thema, omdat

van de volgende generatie elektronicapro-

fabrikanten in de komende generaties meer

ducten aldus Christiansen. “Door glas en koper

CFK-componenten willen inzetten uit het oog-

en hars te persen in één substraat, kan men

punt van gewichtsreductie. Ergens moet men

dunner bouwen en met optische signalen in een


45

Links Dirk Sutter van Trumpf Lasertechnik; daarnaast de demonstraties voor de vakpers op de persconferentie Lasys 2014.

printplaat werken.” Met de hui- worden door de klanten de

de ultrakorte pulslaser het ide-

dige lasers zijn deze niet te be- mogelijkheden te tonen, meent ale gereedschap voor het miwerken, met de nieuwe genera- ook Christof Siebert. “Het gaat

croboren van kunststof, glas,

tie pico- en femtosecondenla-

erom dat we een probleem in

keramiek en koper. De extreem

sers wel. Schmoll-

de productie van een compo-

korte lichtflits dwingt de ato-

Lasertechnologie heeft samen

nent vinden en daar met de ul- men om meer dan één photon

met Trumpf het proces ontwik- trakorte pulslaser de oplossing

op te nemen, ongeacht het ma-

keld en boort nu 1000 gaten

teriaal dat je bewerkt. Trumpf

voor ontwikkelen.” Zoals het

kleiner dan 75 µm per seconde polijsten van gietstukken met

slaagt erin om de pulsenergie

in dunne koperfolie. Qua dia-

de laser, of juist het opruwen

en het vermogen precies op

meter komt men tot boringen

zodat je een betere hechting

het niveau te houden wat je

van 20 µm, zonder dat het om- met andere materialen krijgt.

nodig hebt, onafhankelijk van

liggende materiaal wordt be-

Of het bewerken van glas, een

de andere factoren. Deze be-

schadigd. Grant Christiansen:

bros materiaal dat de neiging

sturing van de femtosecon-

“We hebben al diameter 12 µm heeft te splinteren onder in-

delaser is gepatenteerd door

geboord, maar de vervolgpro-

Trumpf, dat eind verleden jaar

vloed van warmte. Trumpf zet

cessen kunnen dergelijke afme- hierbij vooral de kennis van de

samen met Bosch en de Univer-

tingen nog niet aan. Als we bij- laser en de laserbewerking in,

siteit van Jena de Duitse toe-

voorbeeld willen galvaniseren,

de bouw van de machine ge-

komstprijs heeft gewonnen

kan dat niet meer bij 12 µm.”

beurt door een andere machi-

voor het industrierijp maken

De markt moet nu ontwikkeld

nebouwer. Dirk Sutter noemt

van de ultrakorte lasertechno-


46

Lasys 2014 Van 24 - 26 juni vindt in Stuttgart Lasys 2014 plaats, de vakbeurs voor lasermateriaalbewerking. Meer dan 200 exposanten tonen dan hun machines en installaties. Behalve dat microlaserbewerken aandacht krijgt, liggen de accenten onder andere op de laser in additive manufacturing en laser in combinatie met robottechnologie. Verder organiseren het Laser Institute of America samen met Laser Systems Europe dagelijks een forum waarop exposanten toepassingen van hun technologie presenteren. Trends en nieuwe ontwikkelingen uit de R&D-wereld komen aan bod tijdens logie. Sutter verwacht dan ook een forse groei van de activiteiten in deze lasertechnologie. “De ultrakorte pulslaser zorgt nu voor amper 2 procent van onze omzet, maar het segment groeit hard.” Hij maakt de vergelijking met de vaste stoflaser: toen Trumpf deze technologie jaren geleden kocht, was

deze laser niet geschikt voor het snijden van materiaal. “Nu snijdt

de Stuttgarter Lasertage (SLT), de conferentie omtrent lasertechnologie die op 24 en 25 juni plaats-

vindt en georganiseerd wordt door de universiteit in Stuttgart (Institut für Strahlwerkzeuge). Het accent in de lezingen op het congres ligt op moeilijk te bewerken materialen en de rol die de laser daarin kan vervullen. Ook de laatste ontwikkelingen op het vlak van ultrakorte pulslasers en snelle scannertechnologie worden behandeld. Lasys vindt gelijktijdig plaats met enkele andere industriebeurzen, zoals Parts2Clean.

een op de twee snijlasers die we verkopen met een vaste stof laser.” Meer informatie

Lasys 2014 Stuttgarter Laser Tage Trumpf Lasertechnik Schmoll-Lasertechnologie Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

47

Laser-etsgraveren: symbiose van vakmanschap en technologie

Bij de Duitse toeleverancier F&J Krüth in Solingen staan inmiddels zeven 5-assige lasers van Mikron, voor het structureren van matrijzen. Het familiebedrijf combineert op een slimme manier de moderne lasertechnologie met het vakmanschap van etsgraveren en weet daarmee de voordelen van beide technieken maximaal te benutten.

D

messen en scharen een typisch Duits handwerk was dat je wel meer tegenkwam in de regio rond Solingen. Later is dat handwerk uitgebreid at zijn vader samen met diens

naar het bewerken van spuitgietmatrijzen. Via

broer eind jaren zestig het graveerbedrijf zijn

chemisch etsen brengen de 70 medewerkers

gestart in Solingen, is niet verwonderlijk als je

structuren aan in de matrijzen, die je later te-

bedenkt dat het graveren van ornamenten op

rugziet op de kunststof spuitgiet producten.


48

Laser: hogere reproduceerbaarheid

Stefan Krüth:

Het etsgraveren heeft vandaag de dag eigenlijk

combinatie laser-

twee grote nadelen. Het is een handwerk, terwijl met name de automobielindustrie voor interi-

bewerken en etsgraveren biedt voordelen.

eurdelen links en rechts exact dezelfde structuur verlangt. Daarnaast zijn de mogelijkheden om 3D structuren te maken beperkt in gebogen korte tijd de diepte gereedschappen. Bij F&J Krüth combineert men in het matrijsoppervlak bereiken.” Elke twee midaarom het oude handwerkvak met moderne

nuten etst men 0,01 mm materiaal weg uit het

lasertechnologie. Stefan Krüth, die tegenwoor- oppervlak van de matrijs. Doorgaans volstaat dig het bedrijf leidt: “De CAD-data verwerken

een diepte van 0,02 tot 0,03 mm. Krüth ziet het

we via mapping tot een complete oppervlakte-

laser etsgraveren dan ook vooral als een tech-

structuur. We kunnen met onze software virtu-

nologie om zonder meteen zeer hoge kosten te

eel retoucheren, structuren beoordelen, bijsnij-

maken, complexe structuren aan te brengen in

den. Daarna brengen we speciale etslak op de

matrijsoppervlakken. En doordat de hele voor-

matrijs aan, brengen met de laser in deze lak de bereiding digitaal verloopt, is de reproduceerstructuur aan en etsen dan de matrijs.” Waar de baarheid hoog. Als, zoals bij de BMI i3, links en laser de lak heeft weggehaald, wordt de struc-

rechts de bekleding van de B-stijl exact dezelfde

tuur in de matrijs geëtst. Dat gebeurt relatief

structuur moet krijgen, kan dat. Ook kan men

snel. In een half uur is het etsen afgerond. Af-

door de digitale voorbereiding structuren veel

hankelijk van de structuur die een klant wil,

beter door laten lopen als er een ronding in de

wordt dit proces herhaald om eventueel 3D

matrijs is. Het voorbeeld van de matrijs voor de

structuren aan te brengen.

interieurdelen van de BMW i3 die Krüth laat zien, is gelakt, vier keer met de laser bewerkt en daarna geëtst.

Kortere doorlooptijd Stefan Krüth noemt als belangrijk voordeel van deze combinatie dat de bewerking veel sneller

Waar op letten

verloopt dan wanneer je de matrijs enkel met

De komst van de lasertechnologie heeft het

de laser zou bewerken. “Met de laser halen we

vakmanschap echter niet verdrongen uit het

veel sneller de lak weg, waarna we via etsen in

bedrijf. Dat is wel in een andere richting opge-


49

De Laser 4000 5Ax tijdens het bewerken van een matrijs. (Foto GF Machining Solutions)

schoven. Stefan Krüth: “Je moet in een

heel vroeg stadium betrokken worden bij de ontwikkeling van de matrijs, zodat je bijvoorbeeld bij het plaatsen van matrijsschuiven rekening houdt met de laser.” Ook moet je vooraf zorgen dat je alle plaatsen goed kunt bereiken met de laser. Essentieel is namelijk dat de laserstraal praktisch loodrecht op het matrijsoppervlak staat. Een afwijking tot 20 graden levert weinig

lopen echter lang. “Als onze laser vier weken

problemen op, daar boven leidt dit tot te veel

loopt voor het bewerken van één matrijs, kost

verlies van kwaliteit, waarbij afwijkingen van 30

dat geld. Klanten vinden die doorlooptijd te

graden en meer echt voor problemen kunnen

lang en kosten te hoog.” De herhaalnauwkeu-

zorgen. Hou je met deze zaken rekening, dan

righeid bij enkel de inzet van de laser is nog be-

ontstaan er legio nieuwe mogelijkheden. Een

ter. Voor de nieuwe Porsche Macan heeft het

van de toekomstige ontwikkelingen bij F&J

bedrijf matrijzen direct met de laser bewerkt.

Krüth is het scannen van een bestaand motief en dat vertalen naar een structuur in het oppervlak van het spuitgietwerkstuk.

Aanvullend

Meer informatie

Stefan Krüth denkt niet dat de lasertechnologie het etsen gaat verdringen, ook al kun je heel goed de structuren direct in het matrijsoppervlak aanbrengen met de laser. Die processen Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

GF Machining Solutions J&F Krüth

50

Steeds nauwkeuriger Mikron heeft de nauwkeurigheid van de 5-assige freesmachines HSM 400 U LP verder verbeterd door tot aan de spindelneus te koelen. Dit kan in de Z-as enkele µm extra nauwkeurigheid opleveren.

S

zien dat het verschil in uitzet-

slissende factor voor de eind-

ting tot 4 µm kan zijn. Om de

kwaliteit wordt, past Mikron in

koeling tot vooraan te bren-

de HSM 400 U LP machines het

tep-Tec past het

gen, heeft men de constructie

Intelligent Tool Measurement

Opticool koelconcept toe in

van de spindel aangepast. Bij-

(ITM) systeem toe voor gereed-

deze nieuwe motorspindel

komend voordeel is dat bij

schappen tot 12 mm diameter.

(42.000 omw / min en een kop- finishbewerkingen de standtijd Het gereedschap wordt gemepel van 8,8 Nm). Hierdoor koelt van de frees langer wordt.

ten terwijl het in de spil in de

men tot aan de neus van de

machine zit. Vervuilingen, zoals

spindel. Dit levert met name bij

kleine spanen, worden softwa-

lange bewerkingscycli, zoals

rematig verwijderd voor de

het finishen van producten die

ITM

controle zodat micrometer pre-

een spiegelend oppervlak

Mikron past in deze machines

cies de gereedschappen kun-

moeten krijgen, een beslissend koeling in elk van de lineaire

nen worden gemeten. Dit is

voordeel op, omdat de nauw-

assen toe, net als in de draai-

nauwkeuriger dan een gewone

keurigheid in de Z-as minder

zwenktafel. Daarmee maakt

lasermeting, omdat de uit-

beïnvloed wordt door de tem-

men de machine geometrisch

komst daarvan beïnvloed kan

peratuur. Testen die de engi-

stabiel. Omdat op zo’n mo-

worden door bijvoorbeeld een

neers van AgieCharmilles en

ment de geometrie van het

oliedruppel op de frees.

Step-Tec hebben gedaan, laten freesgereedschap mee een beMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

51

Als schoon niet voldoende is

Hoe schoon is schoon? Die vraag zullen verspanende bedrijven de komende jaren steeds vaker zichzelf moeten stellen. Produceren voor de high tech industrie stelt ook hoge eisen aan de reinheid van producten. In Duitsland groeit de interesse sterk, niet in de laatste plaats door het actieve Fachverband Industrielle Teilenreinigung (FIT).

D

eze werkgroep

De PuriCheck bewaakt online de reinheid.

het reinigingsproces moeten

gangspunten vastgelegd voor

waarborgen. Het accent hierin

zowel het reinigingsproces, de

ligt op de relatie tussen de

media die hiervoor worden ge-

reinheid van een onderdeel en

bruikt alsook voor de optimale

heeft vorig jaar nieuwe richtlij-

de procesparameters. FIT bena- inrichting van de installatie. FIT

nen opgesteld, die met name

dert het thema reiniging hierbij wil met de nieuwe richtlijnen

een bepaald kwaliteitsniveau in integraal. In de richtlijn zijn uit- eraan bijdragen dat niet alleen Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

52

bepaalde kwaliteitsniveaus in het rei-

FIT neemt deel aan forum op

nigingsproces vastliggen, maar ook

Parts2Clean

dat deze op een economisch rendabele manier worden bereikt en grondstoffen zoveel mogelijk worden gespaard. Dit moet er uiteindelijk toe leiden dat de reinheid van freesdelen

aangetoond kan worden.

Het Fachverband Industrielle Teilenreinigung neemt tijdens de vakbeurs Parts2Clean (24 - 26 juni in Stuttgart) op de eerste beursdag ’s middags het programma van het forum voor haar rekening. In vijf lezingen

presenteert men best practices en oplossingsrichtingen voor veelvoorkomende problemen in de reiniging. In totaal zijn er liefst 30 lezingen gedurende

Meten in productieomgeving Dat is tot nog toe lastig. Het meten van eventuele verontreinigingen con-

form ISO 16232 is een taak die veelal in een laboratoriumomgeving gebeurt. Zeker niet in een productieomgeving. Vaak stelt men de mate van verontreiniging vast door het werkstuk te wassen en de restverontreiniging te wegen. Een ander probleem is dat het meten van partikels moeilijk te integreren valt in een productiemachine of -cel. Daarom is de enige oplossing tot nog toe het analyseren van het reinigingsbad, wat echter tot fouten kan

twee dagen tijdens dit seminar op de beurs, georganiseerd onder auspiciën van de Fraunhofer Allianz Reinigungstechnik. Op de tweede beursdag komen onder andere zaken als voorbehandeling voor het reinigen ter sprake, trends in precisiereiniging met ultrasoonprocessen en laserstraalreinigen in de voertuigindustrie. Op de derde en laatste beursdag gaat het om de baden, het meten van oppervlaktespanningen en de nieuwe VDA 19 richtlijn, die eerdaags wordt afgerond. Dit seminar tijdens Parts2Clean wordt simultaan

vertaald in het Engels voor wie geen Duits spreekt. Het volledige programma van zowel het seminar als de beurs (ruim 200 exposanten) zelf vind je onder www.parts2clean.de Meer informatie

leiden. Fraunhofer IPA en de Universi-

teit Stuttgart hebben daarom twee systemen ontwikkeld in het project

Fachverband Industrielle Teilenreinigung Parts2Clean

TecSa Inline om het meten van veront-


53

Reinheidseisen aan verspaande onderdelen alsmaar hoger reiniging in de productieomgeving te vereen-

software. De zeef komt direct in de stroming

voudigen.

van het spoelbad, zodat partikels die groter zijn dan een vooraf ingestelde waarde hier gefilterd worden. Met zelf ingestelde intervallen maakt

de camera een beeld van de zeef waarna de Optisch meten

software het aantal partikels en de grootte er-

Het ene systeem dat dit mogelijk kan maken, is van berekent en dit in tabelvorm weergeeft. het optisch meten van partikels in de reini-

Met dit PuriCheck systeem kan men dus ge-

gingsvloeistof. Het probleem van kans op fou-

makkelijker steeksproefgewijs gereinigde werk-

ten door de geringe vloeistofstroom heeft men stukken controleren. opgelost door de vloeistof te ontgassen. Tege-

lijkertijd houdt men de partikels in beweging,

PuriCheck op de markt

om te voorkomen dat ze samenklonteren. Zo kan men in enkele minuten tijd de vloeistof

Het PuriCheck systeem is inmiddels door het

analyseren en aan de hand hiervan een uit-

Duitse bedrijf Nägele Mechanik omgezet in een

spraak doen over de mate van reinheid van een

werkbaar apparaat, dat direct inzetbaar is voor

verspaand werkstuk.

de online bewaking van reinigingsinstallaties in de productieomgeving. De gebruiker ziet in tabelvorm direct hoeveel partikels van welke grootte in de vloeistof aanwezig zijn. Om online

Sensor

procesbewaking te realiseren, wordt een deel

De tweede oplossing hiervoor is een sensor die

van de reinigingsvloeistof via een bypass na de

direct aan de reinigingsinstallatie wordt gekop-

laatste reiniging naar het systeem geleid voor

peld. Dit PuriCheck sensorsysteem registreert in analyse. vooraf ingesteld intervallen de verontreinigingen. Het systeem bestaat verder uit een analysezeef met instelbare mazen, geïntegreerde ca-

Meer informatie

meratechnologie en speciale beeldverwerkings- PuriCheck Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

54

Reinigingsproces afstemmen op de vervuiling Vele wegen leiden naar Rome in reinigingstechnologie, maar welke middel en welke techniek is de beste en de meest efficiënte? Nu de reinheidseisen aan verspaande componenten steeds hoger liggen, neemt het belang toe om de juiste afweging te maken welk reinigingsproces en welke reinigingsmiddelen in te zetten.

V

erontreiniging,

zoals resten van bewerkings-

verdere processen. Anderzijds

media en polijstmiddelen, spa-

kunnen deze de kwaliteit, wer-

nen, bramen en slijpsel, vormt

king en levensduur van de ver-

doorgaans een probleem bij de vaardigde producten aantasten.


55

Oplosmiddelreiniging in veel gevallen niet alleen een voordeliger, maar ook een groener alternatief Zeker nu de eisen alsmaar op een hoger niveau of injectie-vloeddebietreinigen, gereinigd. Voor komen te liggen, nemen ook de eisen aan het

watergebaseerde (polaire) verontreinigingen

reinigingsproces toe.

zoals koelen smeeremulsies, polijstpasta's, additieven, zouten, slijpsel en andere vaste stoffen

worden doorgaans waterige reinigers ingezet. Deze zijn beschikbaar in de vorm van pHNatchemische reiniging

neutrale, alkalische en zure media. Belangrijk is

In de metaalverwerkende industrie kunnen na- de materiaalverdraagzaamheid en het bereikbagenoeg alle productietaken via natchemische

re resultaat door reinigingstests vooraf te con-

reinigingsprocessen worden uitgevoerd. De

troleren. Om bij waterige processen een gelijk-

werking van het procedé en de kwaliteit, effici-

blijvende reinigingskwaliteit te kunnen waarbor-

ency en stabiliteit van het reinigingsproces hangen, is een regelmatige procesbewaking met gen in beslissende mate af van het oplossend

controle van belangrijke procesparameters, zo-

vermogen van het toegepaste reinigingsmedi-

als reinigerconcentratie, temperatuur, spoelwa-

um. Gebruikelijk zijn waterige reinigers en op-

terkwaliteit en filtertoestand, een belangrijke

losmiddelen. Deze laatste worden in gechlo-

vereiste. Polaire oplosmiddelen en gemodifi-

reerde koolwaterstoffen (CKW), niet-

ceerde alcoholen koppelen door hun uitgeba-

gehalogeneerde koolwaterstoffen (KW) en po-

lanceerde vet- en wateroplossende eigenschap-

laire oplosmiddelen (P) onderscheiden. Bij de

pen de voordelen van de waterige en de oplos-

keuze van het juiste reinigingsmedium geldt als middelreiniging. stelregel: gelijke stoffen lossen gelijke stoffen op. Dat houdt in: bij een op minerale olie gebaseerde (non-polaire) vervuiling, bijvoorbeeld bewerkingsoliën, vetten en wassen, is een op-

Reinigen met oplosmiddelen

losmiddel dikwijls de juiste keuze. Spanen en

Omdat handling en conditionering eenvoudiger

partikels verliezen door de verwijdering van olie zijn, zet de verspanende industrie steeds vaker hun hechting aan het oppervlak en worden via

koelen smeeroliën in. Doorslaggevend bij de

mechanische processen, bijvoorbeeld ultrasoon keuze van de reinigers zijn niet alleen de eigenMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

56

lijke bewerking, dus het draaien en frezen, maar liseren van de chloorwaterstoffen compenseren, bijvoorbeeld ook de daarop aansluitende pro-

zodat een lange standtijd wordt gerealiseerd.

cessen, zoals slijpen. Worden daarbij waterge-

Stabilisering van niet-gehalogeneerde koolwa-

baseerde emulsies ingezet, is de op de werk-

terstoffen en gemodificeerde alcoholen is even-

stukken achterblijvende hoofdvervuiling rele-

eens mogelijk.

vant en dient de reiniger daarop te worden afgestemd of eventueel een tussenreiniging te

worden ingelast. Oliebelasting maakt frequent verwisselen van de reinigings- en spoelbaden noodzakelijk, wat gepaard gaat met extra ge-

Na het harden

bruik van reinigers, water en energie en verwij- Aan te bevelen is het gebruik van oplosmiddedering/afvoer van de vervuilde vloeistoffen.

len ook bij hardingsprocessen, omdat er na het

Voor deze toepassingen zijn gechloreerde kool- afkoelen heel veel olie op de werkstukken zit. In waterstoffen, bijvoorbeeld perchloorethyleen,

vergelijking met waterige processen bieden in-

een goed alternatief. Vanwege het in de bewer- stallaties voor oplosmiddelen hier voordelen kingsolie aanwezige chloor treedt er weliswaar

qua reinigingsresultaat, standtijd en conditione-

een verandering van de pH-waarde van het op- ring van het reinigingsmiddel. Dat is ook het losmiddel op, maar deze laat zich door nastabi- geval, wanneer voor een optimale kwaliteit van Made-in-Europe.nu digimagazine april 2014

57

de vervolgprocessen, bijvoorbeeld coaten, sol-

realiseerbare resultaten hangen bij deze instal-

deren en lassen, vetvrije oppervlakken vereist

laties enerzijds af van het aantal reinigings- en

zijn.

spoelbaden. Hoe groter hun aantal, des te hoger het verdunningseffect. Anderzijds kan de reinigingswerking zich door mechanische processen zoals ultrageluid en injectie-

Waterige reiniging

vloeddebietwassen worden verhoogd.

Behalve reiniging van polaire vervuilingen kan de waterige reiniging belangrijke troeven uitspelen, wanneer gelijktijdig fosfatering of activering gewenst is, bijvoorbeeld voor glanzende

Corrosiebescherming

oppervlakken van aluminium werkstukken. Voor Oplosmiddelsystemen zijn inmiddels een behet verwijderen van roest en voor reiniging na

trouwbaar en voordelig alternatief voor pro-

het thermisch ontbramen of na nitreerproces-

ducten die een tijdelijke corrosiebehandeling

sen worden bij voorkeur waterige media toege- moeten ondergaan. Het oplosmiddel wordt met past. Het reinigingsproces kan in 1-kamer en in

een gangbaar, oplosmiddelvrij conserverings-

meerkamer installaties geschieden. Een verder

concentraat gemengd en na de reiniging opge-

toepassingsgebied vormt de fijn- en ultrafijnrei- bracht. Het voor deze toepassing gebruikte opniging in geval van zeer strenge reinheidsvereis- losmiddel wordt vervolgens weer in het proces ten, bijvoorbeeld bij hydraulische componenten teruggeleid. Dit kan in de vorm van een in het of voorafgaand aan de PVD- en CVD-coating

reinigingssysteem geïntegreerd proces of in een

van machinewerktuigen en keersnijplaten. De

gescheiden installatie gebeuren.


58

Oplosmiddelen

Dürr Ecoclean Groep

Vanuit milieugezichtspunten hebben oplosmiddelen die in de industriële reiniging worden toegepast geen al te beste reputatie, wat bij de vroeger gebruikte open reinigingsinstallaties terecht was. Dat leidde ertoe dat er bij reinigingstaken met olieinbreng naar watergebaseerde reinigings-

Dürr Ecoclean Groep is onderdeel van de wereldwijd opererende Dürr Group, met ongeveer 1000 medewerkers. Dürr Ecoclean ondersteunt de automobielindustrie en de toeleveranciers zowel hieraan als aan andere industriesectoren, met moderne reinigingstechnologie. Het portfolio van het bedrijf, gevestigd in Monschau

systemen werd overgeschakeld. Nog steeds

vlakbij Aken, omvat systemen voor alle reinigingsmedia.

schrijven sommige branches dit voor, onge-

Deze installaties laten zich qua dimensionering, proces-

acht de wetenschap dat toepassing van een

techniek, mediaconditionering en droging aan de des-

oplosmiddelsysteem leidt tot technische,

betreffende eisen aanpassen ten aanzien van de te rea-

ecologische en economische voordelen. Op- liseren reinheid, doorzet en componentengeometrie. losmiddelen worden tegenwoordig namelijk Voor toepassingen waaraan de allerhoogste reinheidsin gesloten circuits ingezet, waardoor een milieuveilig en duurzaam gebruik wordt ge-

waarborgd. Daartoe behoren volledig gesloten reinigingssystemen die volvacuüm werken en voldoen aan de eisen van de VOCrichtlijn (Volatile Organic Compounds = vluchtige organische verbindingen). De ge-

eisen worden gesteld, levert de tot de Dürr Ecoclean

Groep UCM AG serie-dompelinstallaties met meerdere baden, eventueel aangevuld met aanvullende mechanische processen. De installaties van Dürr Ecoclean zijn duurzaam. Ze worden zo ontwerpen dat de warmte die vrijkomt wordt teruggewonnen en opnieuw ingezet wordt in het reinigingsproces. Hiermee bespaart Dürr tot 50 procent op

ïntegreerde destillatie-inrichting maakt con- het energieverbruik in vergelijking met conventionele tinue conditionering van het oplosmiddel en systemen. aldus lange standtijden en een gering verbruik mogelijk. Wanneer ook het waterverbruik, afvoer en verwijdering van vervuild afvalwater en het dikwijls slechtere reini-

Meer informatie Dürr Ecoclean

gingsresultaat worden meegeteld, is oplosmiddelreiniging in veel gevallen niet alleen een voordeliger, maar ook een groener alternatief.

Dipl. Ing. Rainer Straub Dürr Ecoclean GmbH


59


60

3D printen versus verspanen: aanvulling of bedreiging? Gaat 3D printen de verspaning verdringen? Dat is de hamvraag die menigeen bezig houdt. Op de Metav was bij de paneldiscussie tijdens Medical meets Metal het antwoord duidelijk: nee. Additive manufacturing is echter wel een technologie die zijn eigen plek gaat vinden. Aanvullend, niet bedreigend.

T

sterk, zeker als het om complexe onderdelen gaat die je misschien niet eens kunt frezen of

draaien. “Ook in de gereedschappenindustrie ijdens de paneldiscussie op de Me-

biedt dit kansen, bijvoorbeeld omdat we dure

tav kwam de prangende vraag aan de orde: is

gereedschappen zoals spuigietmallen kunnen

additive manufacturing een bedreiging voor de

repareren.” Oliver Hentschel, onderzoeker aan

verspanende industrie? Rainer Krug van Reni-

de universiteit van Erlangen, voegt er nog een

shaw Duitsland ziet wel degelijk enkele essenti-

argument aan toe: het integreren van functiona-

ële voordelen in de nieuwe technologie: beter

liteit in een onderdeel. “Daarom gaat additive

voor het milieu, minder CO2-uitstoot omdat je

manufacturing doorzetten. We kunnen functio-

minder transport hebt, geen afval dus de milieu- naliteiten integreren die conventioneel niet moimpact valt positiever uit, zeker ook omdat je

gelijk of tegen hoge kosten te realiseren zijn.”

geen koelsmeermiddelen gebruikt. En moeilijk verspaanbare materialen, zoals Inconel 718, laten zich relatief eenvoudig 3D printen. Ook Uli

Sutor, werkzaam bij machinebouwer DMG Mori, Contra: oppervlaktekwaliteit kan een rijtje voordelen uit zijn mouw schud-

Toch zijn alle drie de panelleden heel stellig in

den. Time to market wordt steeds belangrijker.

hun visie: additive manufacturing gaat de ver-

Door 3D te printen verkort je doorlooptijden

spaning niet verdringen. Tegenover deze voor-


61

Studie door RolandBerger Het Duitse consultancybureau RolandBerger heeft onlangs een rapport uitgebracht onder de noemer Additive Manufacturing: a game changer for the manufacturing industry? Hierin zegt men dat de markt voor 3D geprinte metalen delen op korte termijn klaar zal zijn voor serieproductie en dat de

markt de komende tien jaar gaat verviervoudigen. Ook de verkoop van additive manufacturing machines specifiek voor metaal, verviervoudigt de komende jaren. Daarbij blijft de markt vooral in handen van de Duitse spelers, zoals Eos, SLM Solutions, Concept Laser en anderen. Deze markt gaat

delen staan namelijk nadelen die op korte ter-

cent van alle metalen onderdelen gemaakt zal

mijn niet verdwijnen. Oliver Hentschel noemt

worden via additive manufacuring, de rest blijft

bijvoorbeeld de oppervlakteruwheid van ge-

van draaien freesmachines afkomen. De beide

printe componenten. “Je houdt altijd ruwe op-

technologieën vullen elkaar aan. “De techniek

pervlakken. Met een laser kun je geen hoge op- zal zijn plek vinden, maar leent zich niet om de pervlaktekwaliteit krijgen. Alleen bij implantaten klassieke verspaning af te lossen”, meent Hentkun je daar misschien de verspaning uitsparen,

schel. Hij ziet overigens wel heel nieuwe moge-

omdat porositeit hier voordelen biedt.” De snel- lijkheden ontstaan als het lukt om ook in metaheid is een ander punt waarop de technologie

len delen meerdere materialen met verschillen-

ver achterblijft bij moderne freestechnieken, vult de eigenschappen te gebruiken, iets waar in Rainer Krug aan. De verspaning blijft de groot-

Erlangen momenteel onderzoek naar wordt ge-

ste markt, denkt Uli Sutor. “Omdat bij additive

daan. “Multimaterialen is het trefwoord in de

manufacturing complexiteit geen geld kost,

verdere ontwikkeling”, zegt Hentschel. Met na-

maar volume wel. Je kunt heel complexe com-

me de aerospace industrie is hier erg in geïnte-

ponenten maken, maar zodra je volume nodig

resseerd.

hebt of aantallen, blijven we verspanen.” Hij schat dat over een aantal jaren hooguit 5 proMade-in-Europe.nu digimagazine april 2014

62

sneller groeien dan die van CNCmachines, voorspelt RolandBerger. De kosten van de machines zullen naar beneden gaan. De eindkosten van een lasergesmolten metalen deel

gaan omlaag doordat de snelheid van de machines gaat toenemen en materialen goedkoper zullen worden.

De AM-markt Een interessant overzicht in het rapport is de geografische spreiding van de serviceproviders, de

Afbeelding links, pagina 62: de mate waarin additive manufacturing rijp is voor toepassing in de productie in bepaalde sectoren.

bedrijven die additive manufacturing als dienst aan klanten aanbieden. Hiervoor heeft men geke-

Hierboven: de bedrijven die loonproduc-

ken naar bedrijven met meerdere machines. Op-

tie doen voor additive manufacturing van

vallend is het grote aantal spelers in NoordAmerika, terwijl de fabrikanten van de AMmachines vooral uit Duitsland komen. Een typi-

metalen delen. Wereldwijd waren dat er medio vorig jaar meer dan 90. (Bron beide illustraties: Roland Berger Strategy Consultants)

sche serviceprovider heeft volgens de studie 2 tot 4 machines en minder dan 100 medewerkers. In totaal boden wereldwijd meer dan 90 bedrijven eind verleden jaar additive manufacturing van metalen onderdelen aan als serviceprovider. Wereldwijd waren er eind vorig jaar 190 AMmachines verkocht, waarvan 69 procent in Duitsland is geproduceerd. Meer informatie Roland Berger


63

Het laatste woord

“Het doel moet zijn de helft kortere bewerkingstijd. Dan heb je 25 procent van je kosten bespaard en verdien je geld met verspanen.”

Andreas Haimer President van Haimer tijdens het MAV Innovationsforum 2014


64

MADE-IN-EUROPE.NU. Nieuwe technologie: Siemens ziet 3D printen als game-changer. Trumpf zoekt nieuwe markten met ultrakortepuls lasertechnologie

Recommend Documents