De beursorganisator deed een beroep op Bart Grimonprez, projectmedewerker bij Howest -de Hogeschool West-Vlaanderen- om het congresprogramma van ‘Ontwerp en productie met AM, vandaag en in de toekomst' in elkaar te boxen. ‘Ik probeerde een rode lijn in het programma te trekken -het gaat om nieuwe productietechnologie en technieken- en wou ook een evenwicht bewaren tussen toepassingen met metalen en met composieten. Maar vooral wou ik concrete cases aan bod laten brengen die vandaag realiseerbaar zijn en waarmee bedrijven van hier aan de slag zouden kunnen', zei congres-coördinator Grimonprez. Veeleer dan nog maar eens tien jaar diep in de toekomst te turen. De invulling was vrij open maar hij zocht ook sprekers aan van bedrijven met een stand op de beurs. Sprekers mochten niet van té ver komen. ‘Wij Vlamingen zijn van nature wat terughoudend voor nieuwe technologie. Als die bovendien aangekaart wordt door vreemden of bedrijven van té ver weg. We willen juist drempels verlagen.' Het congres loopt in het Engels.

Wie brengt wat?

Jacques Decorme van het Franse Faurecia zal het hebben over de mogelijkheden van natuurlijke vezels -in dit geval vlas- in composieten voor de autoindustrie. Hij zal het Flaxpreg-project toelichten waarop een consortium met Faurecia, Lineo (Meulebeke), PSA en de GRESPI/MPSE (Groupe de Recherche en Sciences Pour l'Ingénieur/Matériaux, Procédés et Systèmes d'Emballage van de Université de Reims Champagne Ardenne) actief is. Vlas heeft een aantal aantrekkelijke mechanische eigenschappen wanneer het in composieten verwerkt wordt. Een vlies in vlas zorgt voor ‘volume' zonder meergewicht wat tegelijk de stijfheid van de composiet verhoogt. Vlas weet trillingen goed te absorberen. Dat maakt het materiaal aantrekkelijk voor toepassingen in de sport -tennisraketten, fietskaders- maar ook elders -windturbinebladen, bijvoorbeeld. Hoe gaat het er productiegewijs aan toe? Vlasvezels bevatten 12 rocent water. Dat moet er uit. Ook moet voorkomen worden dat de vezel water opneemt wanneer het eenmaal in de matrix zit. De case zit in de veeleisende automobielsector: de laadvloer van een personenauto. Faurecia is niet zozeer leverancier maar eerder gebruiker van deze technologie.

Sirris is dan weer een kenniscenter. Projectingenieur Tomasso Sforza zal het hebben over additive manufacturing van keramische materialen. Keramische materialen hebben bijzondere eigenschappen: ze zijn hard, niet zo dens, slijtvast, bestand tegen hoge temperaturen, corrosiebestendig en elektrische isolator. Steeds vaker worden deze materialen ingezet voor chirurgische materialen, implantaten, snijgereedschappen maar ook in de industrie -lucht- en ruimtevaart, defensie (bewapening), elektronica, energie. Men kan heel fijn werken met keramische materialen maar kleine runs in klassieke productieprocessen zijn complex, traag en duur. Dus wordt gezocht naar alternatieven. Er wordt al even ontwikkeld op Optoform-machines. Het stuk groeit dan in een bak keramisch poeder dat laaggewijs uitgestreken en met laser beschreven wordt. Densiteiten van meer dan 95 procent zijn haalbaar met grote en kleinere stukken. Laagdiktes tot 50 micrometer zijn haalbaar. Het aantal beschikbare (poeder)materialen is nog beperkt en de stukken vergen nabewerken. 3D-printen (op ZCorp machines, bijvoorbeeld) kan een groot volume grotere stukken afleveren maar die zijn dan weer weinig dens, niet zo sterk en grover (laagdiktes van >100 micrometer). Ook hiervoor zijn weinig materialen beschikbaar. Een derde mogelijkheid is micro SLA. TNO in Delft, bijvoorbeeld, verbeterde dit proces en bouwt verticaal a rato van 90 mm/u bij een nauwkeurigheid in de x- en y-as van 4 micron en 5 micron in de z-richting.

Renishaw, sterk in meetapparatuur, -probes en -engineering, stapte een paar jaar geleden in additive manufacturing. Zijn nieuwe AM-divisie produceert complexe stukken voor de medische wereld, tandheelkunde, lucht/ruimtevaart, hightech en elektronica. Het gebruikt daarbij zowel lasersmelten van metaalpoeders met laagdiktes van 10-100 micron, vacuümgieten van PU-harsen en injectiespuitgieten van kleine stukken (<12 gram). AM Sales Development Manager bij Renishaw Stephen Crownshaw, ooit nog actief bij Materialise, zal het erover hebben dat stukken niet één op één van de freesbank naar de lasersmeltmachine kunnen gebracht worden. Ze moeten herontworpen worden, geredesigned zodat het ontwerp ten volle gebruik kan maken van de voordelen van de AM-technologie: ijl ontwerpen, materiaal/gewichtbesparing, sterkteribben alleen waar ze nuttig zijn. Een pleidooi voor ‘design driven manufacturing'.

Vreemde eend

3M is misschien een wat vreemde eend in deze bijt. ‘3M kwam zelf met een voorstel aan om het te hebben over lijmen en een concrete case', zei Grimonprez. ‘Het programma moet wat gevarieerd zijn zodat verschillende mensen aan hun trekken komen. Bovendien kozen we hier voor een toepassing die vandaag al in de markt staat.' Caroline Algoet, Technical Service Team Leader bij 3M, zal het hebben over een case in de maritieme sector. In deze speciale toepassing wordt een lijm gebruikt op een honingraat sandwichstructuur met aluminium buitenwand. ‘In maritiem moet er een coating op het materiaal die de buitenkant beschermt tegen oxidatie. Maar die coating zou weleens kunnen impacteren op de hechting.' Er moest dus gezocht worden naar de juiste match tussen oppervlaktebekleding en lijmen. Met de kennis van de eigen producten en de data over de coating werd het een geslaagde operatie.

Incrementele vervorming is ondertussen een vrij mature technologie. Met een stift wordt een plaat geleidelijk in een vorm/tegenmal geforceerd. De nadruk ligt bij deze technologie op het maken van prototypes/unieke stukken die anders diepgetrokken worden. En op kleinere aantallen -met hogere toegevoegde waarde- die dan zonder dure tooling gemaakt kunnen worden. Pieter Vanduynslager, Research Engineer bij ArcelorMittal R&D Centre (OCAS), is al jaren actief op dit vlak. Bij deze technologie moet rekening gehouden worden met een resem parameters: het terugveren van de plaat, de resolutie van het vervormen, de kracht van de stift, het toevoegen voor glijmiddelolie,...

Lasercladden

Filip Motmans, onderzoeker bij Vito in Mol, zal het hebben over ‘lasercladding'. Deze ‘additieve' techniek is vooral interessant om voort te bouwen op bestaande stukken, bijvoorbeeld voor herstellingswerken. Metaalgebaseerd poeder wordt onder een laserstraal gebracht die ‘lasrupsen' naast mekaar neersmelt. Het is mogelijk op bestaande materialen op te bouwen. Zo kunnen corrosiebestendiger of slijtvaster materialen geclad worden op goedkoper gietmateriaal. Het gamma toevoegmaterialen is vrij breed: aluminium, staal, kobalt, titaan, nikkel en zelfs metaal matrix composieten zoals wolfram carbides, bijvoorbeeld. Die scherpe kristallen blijven scherp bij het cladden. Bij lasercladden is er slechts een geringe vermenging -5 tot 10 procent- van het basismateriaal met het opgelaste materiaal maar er ontstaat wel een sterke metallurgische verbinding. Het cladden resulteert in weinig of geen porositeiten, een homogene samenstelling en een hoge stolsnelheid. De fijne microstructuur zorgt voor een hoge hardheid. Vito experimenteert onder andere met een 3kW diodefiberlaser waarvan de kop gemonteerd is op een ABB-robotarm. Metaalpoeder wordt gravimetrisch afgewogen en al dan niet gemengd met andere elementen en dan naar de kop gestuurd onder druk van argongas. De las wordt in ‘tracks' van 1 mm neergezet. De nauwkeurigheid van het proces neemt toe. Motmans zal het proces toelichten, de typische materialen belichten -RVS, inconel, titanium- en inpikken op de voordelen en de uitdagingen. Defectenvrij produceren is mogelijk wat cladden een alternatief kan zijn voor draaien en frezen.

Een congres moet een inspiratiebron zijn, 3D-printen is ‘hot'. Niet alleen voor het maken van maquettes en prototypes, chirurgische implantaten en complexe machineonderdelen. Uit de onbegrensde fantasie van designers rollen voortdurend nieuwe toepassingen. Enkele weken geleden nog liepen twee modellen de Parijse catwalk op in een 3D-plunje dat geprint was bij Materialise in Leuven. Niet alleen vliegtuig- en autobouwers maar nu ook de modewereld, dus.