3DPRINTEU TFF PROJECT 3D METAL PRINTING BIZZ...2017/10/03 · 3D Metaal printen (Selective Laser...
Transcript of 3DPRINTEU TFF PROJECT 3D METAL PRINTING BIZZ...2017/10/03 · 3D Metaal printen (Selective Laser...
3DPRINTEUTFFPROJECT3DMETALPRINTING BIZZ
NIEUWEBUSINESSMET3DMETAALPRINTEN
Deelnemende bedrijven:• Thales• Aebi-Smidt• PMBearings• Protyp• Herwi• 3Dealise
• SaxionFabLabEnschede• Landre – Pontus- terHoek
Lectoraten:• IndustrialDesign• Mechatronica• Lichtgewicht Construeren
Opleidingen:• Wb,IPO,TN,TI,BK,MIM• UTWb• Totaal 29studenten
Kennis ontwikkelingvan3Dmetaalprinteninderegio Oostdoorkennis opte bouwenenmiddelstoegepast onderzoek dekennis eninzichten te vergrotenendeze kennis te verankerenbij dedeelnemende bedrijvenmiddels bedrijfscases
01 | Doelstelling
ConceptLaserMlabCusingPoederbedprinterSelective LaserMelting /LaserCusing
• 100W– FiberLaser
• Roestvrijstaal316L/CL20ES
• VasteCLSS316Lparameters
• Werkvoorbereidingsoftware• Marcam Autofab• Netfab Ultimate
01 | ToegepastOnderzoek
01 | Somsgaathetnietgoed
01 | Somsnogslechter…
01 |Meestalgewoongoed
• Selectietool• Welkeproducten/onderdelenaanpakken
• Ontwerprichtlijnen• Productierichtlijnen• Bedrijvenhebbenhele(her)ontwerp– productieproces
doorlopen• Verrassendeuitkomsten
• Inzichtinkostenßà toegevoegdewaarde• Eersteaanzetimplementatie
• Directcontactmetpotentielemedewerkers• Inputvooronderwijs
01 | Resultaten
ThalesNietalleenuitwisselingvantechnischeervaringen,maarookconcreteresultaten!
ProtypDeontdekkingstochtommetSaxiononderzoekersenstudentenhetontwerp- enproductieprocestedoorlopengeeftuniekeinzichtenenresultaten.
01 | Quotesvanbedrijven
3DMetaalprinten(SelectiveLaserMelting)
Vantoegevoegdewaardenaarbusinesscase
Ing.L.R.S.(Lenn)HoekvanDijkeLectoraatIndustrialDesign– SaxionUniversityofAppliedSciences
Ing.L.R.S.Hoek vanDijkeIr.E.J.GoedvolkIng.E.A.Goselink
1.1|Selectiemethodevoor3DprinttoepassingenindeindustrieHoewehetpotentieelvan3D(metaal)printenkunnenbenutteninbestaandeentoekomstigeproducten.
1.1.4 |Toegevoegdewaarde
Arup,2015
1. Complexiteit
2. Geenproductgebondentooling
3. Massareductie
4. Uniekeproductenenvariatiesmogelijk
5. Functie-integratie
1.1.6 |Trendssamenleving&industrie
• Meerwaarde,goedkoper,sneller,beter…
• Verlagenenergieverbruikengrondstofgebruik
• Maatwerkinmassa/personalisatievanproducten
• Functie-integratieàminderonderdelenàminderonderhoudenminderfalen
1.1.7 |VoorbeeldSterktes• Functie-integratie• Complexiteitin
vormgeving
Trend• Maatwerkinmassa• Energiebesparing
IdeerichtingEnergiezuinigekoelinginproduct:heatpipes
1.2|BusinesscasesKostendrijversSelective LaserMelting
Invloedkostendrijvers3Dmetaalprinten&vergelijking3Dmetaalprintt.o.v.CNCFrezen
1.2.5 |Conclusiesgevoeligheidsanalyse
Indiendraaiuren/bezetting >kostprijs
Yield factorheefteengroteinvloedkostprijs
Prijsmachineheefteenrelatieflageinvloedopkostprijs
1.2.8 |Hergebruikpoeder
• Verliesperprint± 5%vantotaal
• ± 10%bezettingsgraad
• ± 85%oudpoederovernaelkebuild job
• Na50Xhergebruik,maar0,03%oudpoederinbouwkamer
%poederovernabuildjob
%origineel poederinbuildchamber na50Xprinten
94% 4,533073%
93% 2,655507%
92% 1,546648%
91% 0,895508%
90% 0,515378%
85% 0,029576%
80% 0,001427%
75% 0,000057%Tabel1:Statistischebenaderinghergebruikmetaalpoeder
Berekening:(100%– (%verlies+%
bezettingsgraad))^aantalkeerhergebruik
0,85^50=±0,03%
1.3|Inzichtmilieuimpact3DmetaalprintenHoegroenis3Dmetaalprinteneigenlijk?
Inzichtinmilieuimpact3Dmetaalprintenoverdegehelelevenscyclus
Vragen?
Bron:http://www.deondernemer.nl/nieuwsbericht/81435/bedrijven-in-deventer-gaan-kennismaken-met-3d-metaalprinter
Bron:http://www.mundo-3d.nl/metaalprinten/3d_metaal_printen/
“DempendewerkingopCO2uitstoot”
“Geenmateriaalverliesmeer!”
1.3.6 | Energiekostenvsenergieverbruik
• Energiekostenzijnkleindeel (<5%)vandetotaleproductkosten
• Hetprintenzelfkostveelenergie,• maarenergiekostnietzoveel…
• ‘Energieisgoedkoop’…nogwel
• Maar..energie-efficiëntontwerpmogelijk!
1.3.6 | 3Dprintenvaneenimpeller
• OnderdeelineenCVwaterpomp
• Theoretisch2,5%hogerrendement
• Analyseenergieverbruik
Energieverbruiktotalelevenscyclus
DesignforMetalAdditiveManufacturing
Designandproductionguidelines
Ir.W.W.WeijermarsIng.L.R.S.Hoek vanDijkeIr.E.J.GoedvolkIng.E.A.GoselinkY.G.Boevink
Terinformatie
• Handvatvoorontdekkers vanSLM,maarookalsnaslagwerkvoorervarenontwerpersvanSLM
• Denkwijze:‘Omdenken’
• RVS316L• 20– 45μm
https://caeai.com/blog/what-topology-optimization-and-why-use-it
Terinformatie
• Oriëntatieenpositionering
Ontwerpà Eindproduct
WerkvoorbereidingOntwerp NabewerkingProductie
Oriëntatie,support
structuren&slicing
OntwerpvoorAM
(Lichtgewichtstructuren,FEA/CFD
topologischeoptimalisatie)
Warmte-behandelen,
draaien,boren,frezen,stralen&polijsten
Vaninladenbestandinprintertotverwijderenproductuitmachine
Ontwerprichtlijnen Productierichtlijnen
1 |Productierichtlijnen
• Productierichtlijnenleidend voorontwerpen
• Werkvoorbereiding• Productie• Machinegereedmaken• Objectprinten
1. Foutenanalyse&Reparatie
2. Positionering&Oriëntatie
3. SupportGeneratie
4. Slicen&Exporteren
1 |Productierichtlijnen
1 |Productierichtlijnen
Aandachtspunten• Doorzakking• Opkrullen• Support• Spanning
1a |Warmteafvoerensupports• Probleem:Spanningdoor
warmte-inbreng
• Grootoppervlakà Veelwarmte
• Supportsvoerenwarmteafàmeersupport
• Hollesupport- massievesupport
1b |Overhangzondersupport
• Probleem:Overhangenddeelzondersupport
• Schuinehoek(θ)tot25°
• Dunne‘lamellen’vsschuin+gewicht
25°
1c |Printenopbestaandobject
• Probleem:Positioneringenfixatiebestaandobject
• Extraopnameplaat
• Contactcorrosienaafspoelenmetwater
2 |Ontwerprichtlijnen
• Terondersteuningvanhetontwerpproces
• Opgesteldaandehandvanproductierichtlijnen
• Nietalleenrichtlijnen,maarookuitleg
2a |Gaten
• Maatvastegatenà Verticaal
• Horizontaalà 1– 8mmzelf-ondersteunend
1: 0,5mmhorizontaal2: 1mmhorizontaal 3: 1mmverticaal
2a |Gaten
• Gatengroterdan8mmàSupportofzelfdragend
• Nabewerkenvoormaatvastheid
2b |Detailsenwanddikte• Minimalewanddikte200µm
• Minimalegrootteuitsparingen200µm
2c |Materiaalbesparendetechnieken
• SLM– Productievanorganischevormenmogelijk
• AlleenmateriaaltoevoegenwaarhetnodigisLetop!Softwarepakkettenhoudengeen
rekeningmetprintbaarheid
http://www.metal-am.com/wp-content/uploads/sites/4/2016/06/Metal-AM-Spring-2016-Vol-2-No-1-dp.pdf
2c |Materiaalbesparendetechnieken
• SLM– Productievanorganischevormenmogelijk
• AlleenmateriaaltoevoegenwaarhetnodigisLetop!Softwarepakkettenhoudengeen
rekeningmetprintbaarheid
http://www.metal-am.com/wp-content/uploads/sites/4/2016/06/Metal-AM-Spring-2016-Vol-2-No-1-dp.pdf
2c |Materiaalbesparendetechnieken
• Lichtgewichtstructuren• ‘Rooster’structuur• ZelfdesterkteàMindergewicht
• Strut diameteràminimaal200μm• Cell-size (2-3mmzelf-ondersteunend)
2c |Materiaalbesparendetechnieken
Hogetemperatuur-sprongvangesmoltenmateriaal>Krimpspanning
1. Productierichtlijnen
2. Ontwerprichtlijnen
3. Nabewerkingen
Inhoud
3 |Nabewerkingen• Warmtebehandelingen• 450°C,tijdafhankelijkvandikte
• Verwijderensupport• Toegankelijkheid:Kanalen&holleproducten
• Holleobjecten&verwijderenmetaalpoeder• Uitgangpoeder
• Draadtappen,stralen,schuren&polijsten
Onderzoeksresultaten?Neemcontactopmet
[email protected] 0880196550
ProjectleiderRené[email protected] 0880196096