Als je machines ontwikkelt, ontwerpt en produceert is het van belang dat ze efficiënt werken, consistente resultaten behalen en gemakkelijk gerepareerd kunnen worden als onderdelen verslijten of kapot gaan.

In deze blog vertel ik welke voordelen 3D metaalprinten kan hebben voor jouw machineontwerp. Ik geef ook vier voorbeelden van toepassingen.

De uitdaging van machine ontwerp         

Ontwikkelaars van machines proberen zo veel mogelijk standaardonderdelen te gebruiken om een machine eenvoudiger, sneller en tegen lagere kosten te fabriceren. Toch ontkomen ze er zelden aan om op maat gemaakte onderdelen te gebruiken. Daar ligt de grootste uitdaging.

Het is duur om in kleine volumes onderdelen op maat te maken. Er moeten bijvoorbeeld op maat gemaakte mallen en houders worden gemaakt om de complexe onderdelen te fabriceren. Naast extra kosten heb je dan ook te maken met verspilling van materialen. Ook de extra benodigde tijd en die je maakt voor eenmalige productie draagt bij aan de extra kosten.

Een andere uitdaging bij machineontwerp is het onderhouden van bestaande machines. Als onderdelen verslijten of kapot gaan is het van belang om snel vervangende onderdelen te produceren om de kosten laag te houden, logistieke problemen zoals overvolle magazijnen te voorkomen en de levertijd niet te laten oplopen

Voordeel 1: Samenstellingen als 1 geheel printen

Additive manufacturing vereenvoudigt het fabricageproces van onderdelen op maat omdat je niet afhankelijk bent van tooling of opspanning. 3D printen stelt je in staat om onderdelen goedkoper en sneller te produceren dan verspanen.

Een groot voordeel is dat je ingewikkelde samenstellingen uit 1 stuk kan maken, in tegenstelling tot traditionele productiemethoden, waar je vaak meerdere onderdelen moet assembleren. Dit levert aanzienlijke voordelen op voor je machineontwerp.

Je kunt je samengestelde onderdelen consolideren tot 1 samengesteld onderdeel. Dat maakt het proces een stuk efficiënter.

Voorbeeld 1: Rolschroef

Onderstaande rolschroef wordt gebruikt om een stuurventiel in een stoomkrachtcentrale te openen en sluiten.

Dit onderdeel wordt normaliter samengesteld uit 7(!) onderdelen, maar met de Studio System kun je het als één geheel printen.

Voordeel 2:Geen beperkingen voor je ontwerp

3D printen van beugels en koppelingen versnelt de fabricage en geeft ontwerpers meer vrijheid en mogelijkheden qua vormen van het onderdeel. Je hoeft je niet meer te laten beperken door traditionele productiemethodes.

Voorbeeld 2&3: Beugels, koppelingen en een sensorhouder

De beugels en houders hieronder worden gebruikt om verschillende standaardonderdelen te bevestigen. Denk aan motoren, lagers, drijfassen, tandwielen, katrollen, sensoren en meer. Je print gemakkelijk aangepaste houders voor ieder onderdeel.

Dankzij 3D printen heb je meer flexibiliteit. Als je het ontwerp moet aanpassen aan de hand van andere criteria kun je gewoon een nieuwe versie printen. Zo ging het ook bij onderstaand onderdeel.

Deze sensorhouder met complexe geometrie is onderdeel van een draaiende machine. Daarom is het een ideale kandidaat voor het Shop System. Dit onderdeel is geprint en zo bespaar je op fabricagetijd en kosten.

Voordeel 3: Maak sneller en goedkoper werkende prototypes

Fabricagetechnieken zoals gieten, smeden en metaalspuitgieten zijn ideale methodes voor massaproductie. Maar de hoge kosten en lange productietijd maken het een slechte keuze voor prototypes en lagere volumes.

3D geprinte onderdelen halen vergelijkbare kwaliteit als de traditionele methodes, alleen dan zonder afhankelijkheid van tooling. Metaalprinten scheelt significant in de kosten en tijd. Een 3D metaalgeprint onderdeel kan zo in één dag worden geprint. Wil je iets wijzigen? Verander je ontwerp en zet ‘s nachts de printer aan. In de ochtend kan je beginnen!

Voorbeeld 4: Bevestingsflens voor een wormwiel

Onderstaand voorbeeld is een flens voor het afdekken van een wormwiel. Als je dit onderdeel verspaant zijn er meerdere machinebewerkingen nodig.

Als je het Desktop Metal Studio System gebruikt, kan het onderdeel snel worden getest en aangepast zonder dat je hoeft te gieten. Daardoor is het onderdeel sneller klaar en zijn de kosten lager. Als je het onderdeel in de praktijk test kun je zien wat de effecten zijn van de laadomstandigheden.

Functionerende prototypes
Flens voor wormwielkast

Voordeel 4: Print eenmalige complexe onderdelen in hoge resolutie

Het vervangen van machineonderdelen is veel eenvoudiger met 3D metaalprinten. Je print exact het onderdeel wat je nodig hebt, wanneer je nodig hebt. Daardoor zijn je machines in no time up-and-running en loopt je logistieke proces door met minimale vertraging.                

De Studio System print onderdelen op basis van het extruderen, ook wel bound depositie modeling(BDM) genoemd. Het onderdeel wordt opgebouwd variërend in laaghoogtes tussen de 50 en 200 micron.

Als je werkt met binder jetting systemen dan liggen de laagdiktes tussen de 15 - 20 .

Daardoor produceer je extreem gedetailleerde features die heel lastig – misschien wel onmogelijk – om te maken zijn met traditionele verspanende methodes.

Voorbeeld 5: Koppeling op maat

Hieronder zie je een koppeling op maat die gebruikt wordt om kracht tussen twee draaiende onderdelen over te dragen. Dit onderdeel vereist complexe details die moeilijk te fabriceren zijn, maar gemakkelijk om te printen.

Door het onderdeel te printen kon de ontwerper meerdere functionele prototypes printen en testen in een week tijd. Het onderdeel wat het best uit de resultaten kwam en het makkelijkst te produceren was kon daarna in productie genomen worden. De doorlooptijd is hierdoor aanzienlijk korter en de kosten worden verlaagd. Dat is nu echt Rapid Prototyping.

Meer weten?

Wil je graag eens een geprint onderdeel in je handen hebben? Of heb je behoefte aan een gesprek? Neem dan contact op met Dennie!