TFF 3D-printen en het onderwijs Robbie Woldendorp 10 september 2015
Even voorstellen Robbie Woldendorp Hogeschool Windesheim, domein Techniek – Zwolle Docent Werktuigbouwkunde
Projectleider Lectoraat Kunststoftechnologie
Met dank aan… • • • • • • • • • •
Alex Benjamins Sophie Nieuwenhuis Marlous van der Braak Anne Wilts Kevin Grobben Sjouke Bosma Tommie Stobbe Koen Hermans Douk van Werven …….
Inhoud • • • •
Even voorstellen Introductie TechForFuture (TFF) Doelstelling TFF/onderwijs/onderzoek Projecten • OIM onderbeenkoker • Miedema afdruklepel/splint • Ceratec printen van keramiek • Baten voor betrokken partijen • Conclusie
TechForFuture (TFF) • Samenwerkingspartner voor bedrijven op het gebied van ontwikkeling in HTSM • Verbindt bedrijven, kennisinstellingen c.q. opleidingsinstituten • Stimuleert en bevordert samenwerking tussen hogescholen • Project “Breakthrough in 3D-printing” • Saxion en Windesheim
Relatie met het onderwijs • TFF is gericht op bruikbare resultaten voor bedrijven • Maar dan wel via onderzoek met/door de hogeschool • “Broertje” van TFF: TechYourFuture met een directe focus op techniekonderwijs
Met dank aan Green PAC • Green Polymer Application Centre • Samenwerkingspartner voor bedrijven op het gebied van ontwikkeling in chemie • Verbindt bedrijven, kennisinstellingen c.q. opleidingsinstituten • Stimuleert en bevordert samenwerking tussen hogescholen • Stenden en Windesheim
Doelstellingen • Bijdragen aan de implementatie van technologische ontwikkelingen in het beroepenveld • Stimuleren van een onderzoekende houding bij studenten • Actueel houden van het onderwijsaanbod • Verdiepen en verbreden van kennis van docenten
Projecten Medische toepassingen: • Onderbeenkoker • Orthodontische producten Overige toepassingen: • Keramische materialen
Onderbeenkoker • Doelstelling: productietijd en –kosten van unieke, patiënt-specifieke producten verminderen • Partnerbedrijf OIM Orthopedie
Vraag achter de vraag
3D-printtechnieken zijn beschikbaar. In hoeverre is het technisch mogelijk en economisch interessant om die technieken in te zetten?
Huidig proces
Ruim 3 uur productietijd, 4 dagen doorlooptijd
Voorzien proces
Printtechniek • SLS en FDM komen in aanmerking • Keuze voor FDM wegens: • Kostprijs • Beschikbaarheid/toegankelijkheid
Materiaal PA12 (nylon), vanwege: • Lage dichtheid in combinatie met goede mechanische eigenschappen • Relatief hoge slagvastheid • Relatief lage kostprijs • Nadeel: moeilijk te verwerken met FDM, op Windesheim is daar geen faciliteit voor
Materiaal (vervolg) Ten behoeve van de modelvorming zijn proefstukken in ABS geprint
Maar is dat sterk genoeg?
Nog niet…!
Vervolgstappen • Goede modelvorming FDM-geprinte producten (mechanisch gedrag voorspelbaar maken) • Model valideren met testsamples uit PA12 • Vergelijking met andere printtechnieken die niet binnen de hogeschool beschikbaar zijn
Afdruklepels / splints • Doelstelling: productietijd en –kosten van unieke, patiënt-specifieke producten verminderen, focus niet alleen op eindproduct maar tevens op hulpmiddelen • Partnerbedrijf: Tandtechnisch Laboratorium Miedema
Vraag achter de vraag
3D-printtechnieken zijn beschikbaar. In hoeverre is het technisch mogelijk en economisch interessant om die technieken in te zetten?
Afdruklepels Poging 1: FDM
Horden: scantechniek, orthodontische kennis, omzetting van scan in juiste software
Afdruklepels (vervolg) Poging 2 (op het lab): DLP
Printen aan platform
Verwijderen platform
Spoelen in alcohol
Uitharden in lichtkast
Verwijderen support
Passen
Afdruklepels (conclusie) Tot nu toe: • Technisch mogelijk • Kostprijs in dezelfde ordegrootte Vervolg: • Aannames t.a.v. kostprijsberekening verifiëren • Rechtstreeks op basis van scan van gebit produceren
Knarsbitjes • Geen gereedschap, zoals een afdruklepel, maar een eindproduct • Bedoeld om de effecten van tandenknarsen (tijdens de slaap) tegen te gaan
Knarsbitjes (vervolg) • Printen mogelijk • Belichten moet zeer gelijkmatig gebeuren om vervorming te voorkomen (regelmatig keren)
Knarsbitjes (bevestiging) • Conventioneel: bevestiging middels metalen ankers • 3D-geprint: bevestiging middels klikvingers (product uit één materiaal)
Knarsbitjes (conclusie) Tot nu toe: • Technisch mogelijk met DLP-techniek, belichten luistert nauw • Eén materiaal (monostroom) Vervolg: • Hardheid materiaal nog niet volgens specificatie fabrikant oorzaak onderzoeken • Product op basis van mond-scan • Commerciële haalbaarheid onderzoeken
Keramische materialen • Doelstelling: mogelijkheden in kaart brengen voor het FDM-printen van keramische producten voor demonstrators • Partnerbedrijf: Ceratec
Keramische materialen (vervolg) Testen met keramisch filament: • Bros filament, breekt snel • Aangepaste materiaaldoorvoer heeft enig positief effect maar niet voldoende • Continu printproces met filament niet mogelijk
Keramische materialen (vervolg) • Keramisch granulaat (Inmatec Aluminiumoxide en Zirkoniumoxide) • Standaard printkop vervangen door extruder
Keramische materialen (vervolg) Tot nu toe • Principe met extruder werkt bij een relatief lage druk (printkop met grote diameter) Vervolg • Extruder geschikt maken voor hogere druk • Warmtetoevoer bij printkop nauwkeuriger reguleren
Projecten bij onze collega’s • Betonprinten • 3D-printen op micro-schaal
• Printen op/van textiel
Baten • Producten of tussenproducten voor bedrijven • Kennis voor bedrijven • Uitdagende (stage/afstudeer-)opdrachten voor studenten waarvan vooraf de uitkomst onbekend is • Actuele kennis in curriculum en bij docenten, ondersteund met moderne 3D-printapparatuur • Afgestudeerde studenten met kennis van actuele ontwikkelingen op arbeidsmarkt
Conclusie • Geen fundamenteel, maar toegepast onderzoek • Praktische bijdrage aan ontwikkeling bedrijven • Toegepast onderzoek is een waardevolle aanvulling op het onderwijsaanbod • Een actueel onderwijsaanbod leidt tot beter en meer relevant toegepast onderzoek (wisselwerking) • Winst voor zowel de student, als het partnerbedrijf c.q. het bedrijfsleven als de onderwijsinstelling en haar docenten
Hartelijk dank! Contactgegevens:
[email protected] 088 – 469 6973
http://www.techforfuture.nl/ Met dank aan
