Nr. 11 Oktober 2009 INLEIDING

Nr. 11 Oktober 2009 Inhoudsopgave Inleiding Lassercladden De absolute vormvrijheid van laser Design voor laser Volledig aanbod lassercursussen door samenwerking met Flexweld en M2i Colofon

INLEIDING Er zijn nieuwe plannen opgesteld en uitgevoerd en nieuwe investeringen gepleegd in zowel gebouwen, apparatuur als in het kennis- niveau van de organisatie en de mensen.

Dit is alweer de najaarsuitgave van deze nieuwsbrief. Het jaar gaat snel en voor sommigen is dat misschien wel goed. De crisis is in volle hevigheid aan de gang en een opleving wordt pas in 2010 verwacht. De markt merkt de recessie goed. Er zijn meer faillissementen, veel bedrijven kennen een grote omzetdaling, de werkloosheid is gestegen, etc. Toch is het gemakkelijk alle slechte zaken aan de crisis toe te schrijven. Het is bovendien niet altijd terecht. Van enkele failliete bedrijven was bekend dat deze er al voor de crisis slecht voor stonden. Belangrijk is de vraag hoe bedrijven met de recessie omgaan. De LAC-klanten kozen in het algemeen voor de ‘aanval’. Men ging niet in een hoekje zitten wachten tot het over zou gaan.

Het Laser Applicatie Centrum heeft het dit jaar druk gehad met cursussen, opleidingen en onderzoek. Ondanks alle negatieve berichten in de pers en vanuit Den Haag heb ik het afgelopen half jaar als positief ervaren en leuk kunnen werken. Natuurlijk weet ik niet wat het laatste deel van dit jaar gaat brengen, maar ik ben nog steeds erg positief. Een hoogtepunt van het afgelopen jaar was het LaserEvent. De dag verliep volgens planning en alle betrokkenen waren positief over de resultaten en de dag zelf. Op basis van de evaluatie is besloten het in 2010 op dezelfde wijze te organiseren. Het team is alweer bezig om het programma vast te stellen. Meer daar over als het programma op papier staat. De moderne laserbronnen (fiber- en disklaser voor hoogvermogen, de picosecondelaser voor microbewerken) kennen een flinke opmars. De vraag die bij machinebouwers leeft, is hoe deze moderne bronnen in hun machine in te bouwen zijn. Het Laser Applicatie Centrum heeft begin dit jaar veel ervaring op kunnen doen met de disklaser die het in bruikleen hadden.

Deze moderne laserbronnen kennen meer toepassingsmogelijkheden. Het LAC verwacht veel van deze ontwikkelingen. Het project ‘seriegrootte=1’ komt langzaam op gang. De financiering ervan is bijna rond. Op dit moment is de planning dat dit komende maanden van start zal gaan. U kunt hierover meer lezen op de website en via een persbericht dat t.z.t. verschijnt. In deze nieuwsbrief is er verder aandacht voor lasercladden. Dit naar aanleiding van enkele vragen over de vorige nieuwsbrief. Verder wordt in dit nummer dieper ingegaan op de vormvrijheid van laser en ontwerpen voor laser. In dit laatste artikel worden de voordelen van ontwerpen in plaat behandeld. Dit is bovendien mooi in beeld gebracht.

Paul Hartgers, directeur LAC

LASERCLADDEN Naar aanleiding van het artikel in de vorige nieuwsbrief over de door Jonathan Hofman ontwikkelde lasercladbesturing, zijn er diverse vragen over dit onderwerp binnengekomen. Door het korte artikel bleken er toch nog enkele misverstanden te bestaan. Daarom in dit artikel een kort overzicht van lasercladden. Lasercladden is het opbrengen van een laag van het ene metaal op het andere metaal. Een bekend voorbeeld is het opbrengen van harde, slijtvaste lagen op zacht en taai materiaal. Een ander voorbeeld is het opbrengen van een dunne laag van een duur materiaal op een product dat uit goedkoper materiaal is vervaardigd. Lasercladden is duidelijk een oppervlaktebewerking. Het is het beste nog te vergelijken met het conventionele proces stelliet oplassen. De voordelen van lasercladden ten opzichte van oplassen zijn: • Veel nauwkeuriger werken; • Kleine, moeilijk bereikbare en moeilijke oppervlakken zijn te cladden (wat je ziet, kan je lasercladden);

• • • •

Vrijwel onbeperkte mogelijkheid van metaalcombinaties; Relatief weinig warmte inbreng; Een zeer goede hechting van de harde laag aan het onderliggende materiaal; Proces is zeer goed te automatiseren.

De nadelen zijn: • Hoge investering in laserbron en automatisering (de poederinstallatie is relatief goedkoop en werkt met normaal perslucht); • Nabewerken is wel nodig als er eisen aan de ruwheid van het oppervlak worden gesteld. Het lasercladproces is een volwassen techniek, die door bedrijven direct toegepast kan gaan worden. Het enige dat tijd vergt is, naast de aanschaf van de laserbron, de optiek en de automatisering, het uitzoeken welke laagsoort het beste voor de toepassing geschikt is en onderzoeken welke laserparameters daarvoor nodig zijn. Voor de duidelijkheid dient gemeld te worden dat er eerst uitgezocht moet worden of lasercladden mogelijk is. Een bedrijf dat lasercladden gaat invoeren, kan de installatie aanschaffen en het startonderzoek zelf uitvoeren. Het kan handig zijn om het onderzoek naar de beste laag door het Laser Applicatie Centrum te laten uitvoeren. Dan kan namelijk gebruik worden gemaakt van de innovatievouchers van EZ. De toepassing van lasercladden is bedoeld, zoals vermeld, voor het nauwkeurig aanbrengen van oppervlaktelagen. Meestal met als doel een duurzamer, slijtvaster of harder oppervlak te verkrijgen. Daarnaast is lasercladden ook een goede methode om versleten onderdelen nog enige malen opnieuw te gebruiken. Het versleten oppervlak wordt vervangen door een nieuwe laag. Als laatste mogelijkheid is de inzet van lasercladden als reparatiemethode. Als er een verspaningsfout is gemaakt, kan met lasercladden nieuw materiaal opgebracht worden. De kwaliteit van het gecladde materiaal is gelijkwaardig aan het oorspronkelijke materiaal.

Lasertechnologie kan dan omschreven worden als ‘het vormen met licht’. Dit geeft duiding aan de enorme vormvrijheid die met lasertechnologie bereikt kan worden. Creativiteit is de enige beperking. Op dit moment is het beste voorbeeld nog wel de lasershows die bij evenementen worden georganiseerd; daar zijn creatieve geesten die de laser laten doen wat zij willen. Zij (de goede en creatieve gebruikers tenminste) snappen wat vormvrijheid eigenlijk is. En zij bereiken wat elke ondernemer wil bereiken: tevreden klanten. Enkele concrete voorbeelden van lasercladden: • Aanbrengen van harde lagen op plaatsen in gereedschappen met veel slijtage (inloopradi van dieptrekgereedschappen, etc.) • Aanbrengen van slijtvaste lagen op loopvlakken van wielen • Aanbrengen van slijtvaste lagen op slijtdelen met hoge productiekosten waardoor met goedkoper materiaal gewerkt kan worden tijdens de productie en waardoor een slijtdeel vaker gebruikt kan worden • Aanbrengen van slijtvaste klepzittingen.

DE ABSOLUTE VORMVRIJHEID VAN LASER Was de laser in de zestiger en zeventiger jaren nog een futuristisch apparaat in James Bond films, tegenwoordig wordt de laser op de meest (on)verwachte plaatsen toegepast en heeft het zijn plek in de medische sector, de bouw en de industrie veroverd. Het is ondertussen een bewezen techniek. Veel mensen weten echter nog maar half de voordelen van de laser volledig uit te nutten. De meesten, zeker diegenen die al met lasersnijden of rapid prototyping werken, kennen het rijtje voordelen uit hun hoofd: • geen fysiek contact met het werkstuk; • weinig warmte inbreng; • hoge bewerkingssnelheid; • geen gereedschappen nodig; • flexibele inzet. Het rijtje is volledig en waar. Maar wat ontbreekt in dit rijtje is de enorme vormvrijheid van de laser in het algemeen. Over fotografie zegt men dat het ‘schrijven met licht’ is.

Lasersnijden geldt in de industrie toch wel als de bewezen techniek. Men koopt een lasersnijmachine of besteedt het snijwerk uit. Dat klinkt simpel. Maar als je ziet dat er dan nog vaak rechthoekige plaatjes met twee gaten met een snijlaser worden gesneden (is goedkoper met een schaar en een ponsunit of boor te produceren), dan is de vraag of dit het nu wel is. Door een buislaser (snijden van ronde buizen en profielen) optimaal in te zetten, kan door middel van goed geconstrueerde vormgesloten verbindingen een lasbewerking geheel voorkomen worden. Er zijn dan wel goede ontwerpers nodig. Oftewel creatieve geesten die zich niet laten sturen door ‘kan niet’ of ‘dat hebben we al eens geprobeerd’. Vormvrijheid is dus de kern van de lasertechnologie. Als voorbeeld: bij lasersnijden heb je geen gereedschappen nodig. Elke contour die ik kan bedenken, kan ik ook snijden (op voorwaarde dat ik de juiste machine heb). Wil ik een gat met een diameter van 11,4 mm, dan hoef ik niet eerst een gereedschap te kopen of te maken, ik programmeer alleen de lasersnijmachine maar, of laat deze door mijn CAD/CAM-systeem aansturen. Maar lasertechnologie biedt meer mogelijkheden dan alleen snijden, lassen of graveren. We kennen lasercladden, -meten, -(micro)bewerken, -boren, -harden, oppervlaktebehandelingen, -reinigen, afstellen en daarnaast nog de diverse rapid prototyping principes. Meer dan voldoende dus, maar nu is de vraag: Wat hebben we er aan? Een paar voorbeelden die als bewustwording kunnen dienen. Bij de revisie van gietdelen met zeer korte doorlooptijd komt het vaak voor dat oude versleten onderdelen vervangen moeten worden.

Meestal ontbreken de tekeningen en bovendien zijn oudere onderdelen vaak met de moderne inzichten nog te verbeteren. Een idee op het gebied van non-ferro pompwaaiers werkt als volgt: Het oude en versleten deel wordt door een 3D-laserscanner opgemeten en in een CAD-file omgezet. De engineer past de slijtage in CAD aan en eventueel past hij de pompwaaier aan naar de moderne inzichten. De CAD-file wordt via rapid prototyping omgezet naar een gietmodel, dat naar de gieterij wordt gestuurd. De gieterij maakt direct de gietmal en giet de vernieuwde waaier. Als alles goed op elkaar afgestemd is, kan dit binnen een week uitgevoerd worden.

Het geeft alleen maar aan dat met de laser veel meer mogelijk is, ook bij bewezen technieken als lasersnijden, dan iedereen op het eerste gezicht denkt. Nog te vaak zien we rechttoe, rechtaan toepassingen waarmee bedrijven toch veel kansen laten liggen. Wat bedrijven nodig hebben, zijn mensen die de brede mogelijkheden van de moderne technologie kunnen koppelen aan de noodzaak om slimmer te produceren. Slimmer produceren is niet het continu verlagen van de productiekosten, maar het zodanig inzetten van technologie dat er goedkoper en/of sneller en/of beter geproduceerd wordt of dat er nieuwe producten of diensten worden ontwikkeld.

Een ander voorbeeld is de 3Dlaseraanwijzer in de installatiebranche. Moderne gebouwen worden in CAD ontworpen. Als de CAD-file ook voorzien is van de installaties, zou een laser aangestuurd kunnen worden door de CADfile en zou deze direct de plaats van de installaties in de ruimte kunnen aangeven. Het tijdrovende en foutgevoelige inmeten is dan verleden tijd, want de laser geeft op de millimeter precies aan waar een leiding of aansluiting in de ruimte moet komen.

Voor meer informatie: www.lac-online.nl/dfl.

Een derde voorbeeld is een vormgesloten verbinding in een buis. Door middel van een buislaser met beweegbare kop kunnen buizen en profielen rondom gesneden worden met alle mogelijke contouren. Hiermee kunnen dan vormgesloten verbindingen gevormd worden, die niet eens gelast hoeven te worden. Door borgen ontstaat een vaste verbinding en anders een losneembare verbinding. Een laatste voorbeeld is het lasermarkeren t.b.v. vervolgbewerkingen. Als vlakke platen lasergesneden worden, kunnen in één moeite door markeringen aangebracht worden. Te denken valt aan het markeren van de plaats waar later de lasrupsen moeten worden gelegd of waar onderdelen moeten worden aangebracht. Door de markering vervalt ook hier weer het inmeten waarmee een grote foutenbron geëlimineerd is. Al deze genoemde voorbeelden zijn al wat oudere ideeën, die voor het grootste deel al in de praktijk uitgevoerd worden.

ONTWERPEN VOOR LASER Onder de titel ‘Ontwerpen voor laser’ organiseert het Laser Applicatie Centrum al enige jaren cursussen en workshops. In deze cursussen en workshops leren de cursisten om de vormvrijheid van lasertechnologie (zie ook het andere artikel) toe te passen op hun eigen producten. Een re-design van een eigen product, door de cursisten aangedragen, is een vast onderdeel van deze cursussen. Veel bedrijven blijven hangen in het bestaande ontwerpstramien. Men richt zich bij productinnovatie op enkele essentiële onderdelen van machine of product, maar laat de rest van het product hetzelfde. Dit brengt twee gevaren met zich mee: 1. Men produceert te duur; 2. De klanten vinden het product niet met de tijd meegaan (ongeacht of dat werkelijk wel of niet zo is). Machinebouwers hebben vaak een mooi proces of een mooie bewerking ontwikkeld, maar bouwen de rest van de machine op uit aluminium standaardprofielen. Goedkoop en handig denkt men dan en zo ziet het er dan inderdaad ook uit; alsof een hobbyist met meccano iets heeft gebouwd. Een buitenstaander ziet een goedkope machine en ziet het vernuft erin helaas niet meer. Als de machine wel uit mooi plaatwerk is opgebouwd, krijgt de machine ook de hightech uitstraling die het verdient. En vaak wil een klant daar dan ook voor betalen.

Style draaibanken zijn een goed voorbeeld. De klanten zijn trots op de machine en Style is ook nog eens erg goed herkenbaar.

Wel zullen de engineers en ontwerpers kennis van ontwerpen in plaatwerk moeten hebben, maar daar is door kennisoverdracht eenvoudig wat aan te doen.

Maar anders dan alleen voor het uiterlijk, kan plaatwerk ook nog functioneel zijn, veel meer dan de meesten denken. Het bekendste voorbeeld is de jerrycan, waarbij uit dunne plaat een lichte, maar toch zeer stevige container wordt gemaakt. De truc zit hem hier in de kruisvormige doordrukking, waarmee de dunne staalplaat vele malen steviger wordt gemaakt.

We onderscheiden tegenwoordig drie ontwerpstadia: 1. De ‘huidige’ wijze van ontwerpen; 2. Ontwerpen in profielen en buizen; 3. Ontwerpen in plaat 1. De ‘huidige’ wijze van ontwerpen. Hierbij wordt het product, machine of apparaat ontworpen zoals het altijd al is geweest; soms met een eigen design, maar meestal met standaard profielen of recht plaatwerk rond een frame. Het is een veilige wijze van werken, maar tegenwoordig vaak te duur. Verbeteringen doorvoeren gaat ook moeizaam. 2. Ontwerpen in profiel en buis. Hierbij maakt men gebruik van bijvoorbeeld buislasersnijden door buizen en profielen op eenvoudig wijze met elkaar te verbinden, eventueel zelfs zonder lassen. Deze wijze van werken wordt door de 3D-CAD-software goed ondersteund en levert vooral in de productie al veel voordelen op (minder fouten, sneller produceren, goedkoper produceren). Het is een tussenstap naar echt optimaal ontwerpen, namelijk:

Een ander voorbeeld is het snoepdoosje op de foto’s. Hoewel het slechts een beursgadget is, zit er veel vernuft in. In het deksel zijn de open- en sluitfunctie compleet geïntegreerd met de afsluitfunctie van de deksel in één onderdeel uit plaatmetaal. Door een handige doordrukking te creëren, ontstaat een open/sluitverbinding zonder extra onderdelen. Je kunt ook stellen dat deze producten, zeker in deze seriegrootte, met gereedschappen gemaakt worden. Dat is zo, een toelichting is op zijn plaats. Lasertechnologie stelt ieder bedrijf in staat om door de vormvrijheid optimaal in plaatwerk te gaan ontwerpen.

3. Ontwerpen in plaat. Hierbij maakt men optimaal gebruik van de voordelen van 3D-CAD, de vormvrijheid van lasertechnologie en materiaalmogelijkheden, zie het voorbeeld van het snoepdoosje hiervoor. De voordelen zijn legio; betere ontwerpen, onderscheidend vermogen in de markt, optimaal en minder materiaalgebruik (duurzaam ontwerpen?), goedkoper produceren, etc. Het nadeel is, zoals eerder geschreven, dat de ontwerpers meer kennis van materialen en plaatwerk moeten krijgen. Tevens is optimale ondersteuning van 3D-CAD en engineeringsoftware nodig. Door de bovenstaande stappen af te leggen, blijft produceren in Nederland niet alleen mogelijk, maar is het zelfs beter en goedkoper dan uitbesteden aan de lagelonenlanden.

Voor meer informatie: www.lac-online.nl/dfl

VOLLEDIG AANBOD LASERCURSUSSEN DOOR SAMENWERKING MET FLEXWELD EN M2I Een belangrijke activiteit van het Laser Applicatie Centrum is kennisoverdracht aan engineers op het gebied van lasertechnologie. Vooral op het gebied van ‘ontwerp voor laser’ organiseert LAC veel cursussen. Verder worden er praktische workshops op het gebied van laserlassen georganiseerd. Het Laser Applicatie Centrum streeft naar een totaalaanbod van cursussen en workshops. Het zou mogelijk moeten zijn iedereen in een productiebedrijf, van operator op de werkvloer tot aan engineers, op te leiden. Om die reden werkt LAC sinds begin dit jaar samen met Flexweld als sterke (kennis)partner. Flexweld heeft veel ervaring met robotlassen en laserlassen en heeft al een opleidingsaanbod voor operators. Daarnaast heeft Flexweld ervaring met het ontwerpen van laserlasmallen en offline robot-programmeren. Verder is Flexweld een erkend leerbedrijf. Met M2i (Materials Innovation Institute) werken LAC en Flexweld al langer samen, bijvoorbeeld bij de praktische workshops op het gebied van inleiding laserlassen, RVS laserlassen en aluminium laserlassen. Het was dus een logische stap om als drie partners, Flexweld, M2i en Laser Applicatie Centrum, een compleet cursusaanbod samen te stellen. Inmiddels is er een folder gemaakt met daarin het complete overzicht van cursussen en workshops. Daarnaast is het voor elk bedrijf mogelijk een op maat ontwikkeld cursusprogramma aan te vragen.

Voor meer informatie: Flexweld, Ard Hofmeijer, www.flexweld.nl, [email protected] M2i, Jonathan Hofman, www.m2i.nl, [email protected] Laser Applicatie Centrum, Paul Hartgers, www.lac-online.nl, [email protected] De folder kan opgevraagd worden via [email protected].

COLOFON De LAC-nieuwsbrief is een uitgave van het Laser Applicatie Centrum. Teksten mogen vrij gebruikt worden mits van bronvermelding voorzien. Tekst: Tony van der Meer Opmaak: Natascha Linders Uitgave: Koninklijke Metaalunie afdeling communicatie Laser Applicatie Centrum www.lac-online.nl [email protected] Tel. 053 – 489.20.72 of 06 – 55.18.86.39. Uitgave oktober 2009 Oplage circa 13.000 stuks De LAC-nieuwsbrief wordt gratis verspreid onder alle leden van de Koninklijke Metaalunie en relaties van het Laser Applicatie Centrum.