Uniek Flexible Manufacturing project RAMLAB en partners krijgt vervolg

Flexible Manufacturing is een aanpak om productiekosten te verlagen. Automatisering wordt zo ingericht dat er gemakkelijk kan worden geschakeld tussen diverse producten en seriegroottes en dat kleine veranderingen probleemloos worden opgevangen. Deze Smart Manufacturing techniek is zeer interessant voor de productie van kleine series en enkelstuks. Als je kleinschalig produceert, kun je je immers geen fouten, vertragingen en afval veroorloven. Samen met meerdere partners onderzocht fieldlab RAMLAB deze nieuwe manier van produceren voor 3D-metaalprinten. Het SMITZH kiemproject verliep zo succesvol dat het een vervolg krijgt.

Gezamenlijk testen en ontwikkelen in een fieldlab
Fieldlab RAMLAB doet onderzoek naar het 3D printen van grote metalen onderdelen samen met bedrijven en academische instellingen. Meerdere RAMLAB partners deelden afgelopen jaar dezelfde onderzoeksbehoefte. Onder andere Shell, Man Energy Solutions, Ahrenkiel Steamship, voestalpine, Linde, Allseas, Element en VandeGrijp toonden interesse in Flexible Manufacturing voor 3D-metaalprinten ook wel Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) genoemd. De bedrijven willen allen meer inzicht in of en hoe zij deze nieuwe techniek kunnen toepassen in hun eigen productieomgeving. Om het project te versnellen, kregen zij hiervoor vanuit SMITZH financiële ondersteuning (kiemprojectregeling). RAMLAB kan de opgebouwde kennis weer gebruiken om andere maakbedrijven te adviseren over de haalbaarheid van 3D-metaalprinten voor hun producten.

Wereldwijd uniek onderzoek
Deze zomer is het project dat ongeveer een jaar duurde afgerond. Tijdens het project stonden twee onderzoeksvragen centraal: Kunnen we een monitoring en control applicatie ontwikkelen? en Is het mogelijk om met meerdere materialen tegelijk te werken en wat zijn daar de parameters voor? Vragen waar wereldwijd nog maar weinig kennis over gedeeld wordt, doordat deze productietechnologie nog zo jong is en een groot concurrentievoordeel op kan leveren. Dat maakt dit SMITZH project zo bijzonder.

Monitoring & control: want elke print moet meteen goed zijn
Bij flexibele manufacturing is het essentieel dat een product direct goed geproduceerd wordt, je maakt er immers maar één of enkele van. Vincent Wegener van RAMLAB: “Bij massaproductie werk je bijvoorbeeld met een mal. De kosten om die te gieten zijn laag per product, omdat je er heel veel van maakt. Je kunt daardoor wat extra tijd en geld besteden aan het optimaliseren van je mal. Bij 3D-metaalprinten moet elke print echter meteen goed zijn. Daarom zul je alle parameters tijdens het printen realtime in de gaten moeten houden.”
In dit project is door RAMLAB een allereerste stap gemaakt in de software ontwikkeling van een dergelijke monitoring en control applicatie. De 3D-printer (Een lasrobot systeem van Valk Welding) moet hiervoor worden uitgerust met allerlei camera’s en sensoren die bijvoorbeeld de temperatuur of kwaliteit van het lasblad meten en realtime zichtbaar maken in een gebruikersapplicatie.

Multimaterialen om goedkoper en duurzamer te produceren
Bij het 3D-metaal printen uit één materiaal kunnen de kosten soms hoog oplopen. Vincent: “Een scheepsschroef moet bijvoorbeeld corrosiebestendig zijn. Corrosiebestendig materiaal is erg duur. In dit project hebben we onderzocht of en hoe je met meerdere materialen één product kunt printen. Je wilt misschien sommige delen hol maken en enkel een laagje aan de buitenzijde voorzien van een corrosiebestendige coating.”
Ook over het printen met multimaterialen is wereldwijd nog weinig bekend. Samen met onderzoekers van de TU Delft heeft RAMLAB in dit project een eerste stap gemaakt in het in kaart brengen van ideale parameters om de kwaliteit van producten te garanderen die bijvoorbeeld corrosie-, slijtage- of hittebestendig zijn of waarvan het materiaal heel duur is, gepolijst moet zijn om goed op andere onderdelen aan de sluiten of juist heel licht moet zijn om te kunnen functioneren.
Vincent: “Wij hebben diverse muurtjes geprint van verschillende combinaties van materialen. Onderzoekers van de TU Delft hebben hiermee materiaalkundig onderzoek uitgevoerd en zijn er bijvoorbeeld mee gaan experimenteren in zoutbaden. Dit heeft tot eerste inzichten geleid van de juiste parameters als je materialen samenvoegt tijdens het printen.”

Vervolgstappen onderzoek Flexible Manufacturing
Bedrijven die deelnemen in het consortium van RAMLAB krijgen ieder kwartaal de voorlopige onderzoeksresultaten gepresenteerd in het fieldlab en eventueel worden er nog presentaties en rapporten nagezonden. De partners die deelnamen aan dit project zijn zeer tevreden over de resultaten en zien graag een vervolg van het onderzoek.
De monitoring en control applicatie kan dan van betaversie naar een 1.0 versie doorontwikkeld worden. In het multimaterialen onderzoek kunnen er nog meer parameters aan de database toegevoegd worden. Wat zijn slimme combinaties en hoe maken we die?
Vanuit SMITZH is er financiering beschikbaar om ook dit vervolgproject te ondersteunen. Daarnaast heeft RAMLAB afgelopen week een Horizon2020 voorstel ingediend om het consortium uit te breiden naar 20 Europese partners om zo het onderzoek op te schalen en te versnellen.

Heb jij als bedrijf ook interesse in flexible manufacturing voor grootschalig 3D-metaalprinten?

Programmanieuws: SMITZH gaat verder

Met meer dan tien kiemprojecten, honderden bedrijven die in actie kwamen rondom slimme maaktechnologie, drie fraaie demonstratieprojecten en nog veel meer, mag het huidige SMITZH-programma een succes worden genoemd. Achter de schermen is daarom door de vier oprichters MRDH, de provincie Zuid-Holland, TNO en InnovationQuarter gewerkt aan een vervolg. Vanaf oktober gaat SMITZH dan ook door. Lees hier wat dat betekent.

Het nieuwe programma beschikt over 12 miljoen euro door een consortium van tien partners. De provincie is gevraagd om daarvan ruim vijf miljoen bij te dragen. Alle andere partners leggen ook zelf in. Het programma gaat drie jaar lopen en kent twee doelen: innovatie en toepassing van maaktechnologie.

Aandacht voor ontwikkeling nieuwe technologie voor mkb en kleine series

Innovatie van maaktechnologie blijkt nog keihard nodig. Natuurlijk zijn er grote sprongen gemaakt de afgelopen decennia met bijvoorbeeld 3D-printen en robots. Toch bleek in het huidige SMITZH programma dat die technologie niet altijd geschikt en bereikbaar is voor mkb en middelgrote bedrijven die kleine series complexe producten maken, zoals veel Zuid-Hollandse bedrijven dat doen. Daarom is een groot programma opgezet voor door- en uitontwikkeling van slimme maaktechnologie door bedrijven, fieldlabs, TNO en TU Delft. TNO leidt dat deelprogramma en legt ook zelf stevig in. De ambities zijn concreet. Bijvoorbeeld ‘zero programming’: robots die niet hoeven te worden geprogrammeerd maar op basis van CAD-tekeningen van het product en sensoren ‘snappen’ wat ze moeten doen. En ook: eenvoudig en betaalbare toepassingen van digital twinning ontwikkelen en testen zoals predictive maintenance of bijsturen van het proces tijdens de uitvoering. Of werkinstructies via beeldscherm, AR-bril of beamer die complexe taken eenvoudig uitvoerbaar maken.

Aandacht voor toepassing van bestaande technologie

Naast het ontwikkelen van nieuwe technologie is het stimuleren van de toepassing van bestaande technologie minstens net zo belangrijk en interessant voor een heel brede groep bedrijven. Daar is het tweede deel van het SMITZH vervolgprogramma op gericht, onder leiding van InnovationQuarter. Samen met FME, Metaalunie, Holland Instrumentation, de Haagse Hogeschool en Hogeschool Rotterdam wordt een programma ontwikkeld om individuele bedrijven te benaderen, enthousiasmeren en ondersteunen bij het toepassen van bestaande technologieën. Bedrijven kunnen daarin een scan doen om te bepalen waar ze staan en waar de grootste kansen liggen. Ze kunnen workshops volgen om die kansen uit te werken. Er zijn vouchers voor het inkopen van advies bij het uitwerken van een plan. En er worden vraag/aanbod sessies opgezet om de bedrijven te koppelen aan leveranciers. Zo wordt een ondernemer gesteund bij het daadwerkelijk toepassen van slimme maaktechnologie op de werkvloer.

Aansluiting opleiding- en ontwikkelingsfondsen

Maar kan het personeel die nieuwe technologie dan ook gebruiken? Hoe en waar leid je je eigen mensen op en waar vind je mensen op de arbeidsmarkt met de goede vaardigheden? Metaalunie leidt daarom een deelproject waar ook de opleiding- en ontwikkelingsfondsen van de metaal zich bij hebben aangesloten. Doel is om het beschikbare aanbod van opleidingen beter bekend te maken maar ook om het beter aan te laten sluiten op de vraag van werknemers en van ondernemers.

Meer weten over het vervolg van het programma SMITZH? Kom naar de SMITZH Assembly op 4 november, het event voor alle stakeholders die aan het programma werken. We lichten onze plannen daar toe en gaan graag met elkaar in gesprek over hoe we de bedrijven in onze regio nog beter kunnen helpen. Als we van elkaar weten wat we doen, wat er mogelijk is en welke inspirerende verhalen er al te vertellen zijn, kunnen we bedrijven nog beter helpen. De SMITZH Assembly is op persoonlijke uitnodiging. Denk jij dat jij hier ook bij moet zijn, stuur dan een mail naar event@innovationquarter.nl o.v.v. SMITZH Assembly ’19.

Anton Duisterwinkel en Lotte de Groen, Programmamanagers SMITZH

Nieuwe cursus: Industrial Robots for Engineers van start

De nieuwe cursus ‘Industrial robots for Engineers’ cursus bied je de mogelijkheid om aan de slag te gaan met industriële robots. Inmiddels hebben de eerste deelnemers aan de RoboAcademy een certificaat mogen ontvangen voor deze cursus.

RoboAcademy biedt jou de kans om de juiste vaardigheden en kennis te verkrijgen die belangrijk zijn voor smart industry. Dit door middel van cursussen op verschillende niveau’s.

Deelnemers van Fokker, QLayers en Airborne hebben zichzelf in drie dagen tijd voorbereid op het werken met industriële robots in de nieuwe cursus ‘Industrial robots for Engineers’. Zij hebben hun robotvaardigheden verbeterd door hands-on aan de slag te gaan met de robots in de grote hal van het fieldlab SAM | XL. Ook hebben zij kennis gemaakt met het programmeren met RobotStudio, de softwareomgeving van ABB. Inmiddels is een tweede lichting aan de gang.

Minor Smart Manufacturing & Robotics zoekt industriële robotica-opdrachten

Studenten van de minor Smart Manufacturing & Robotics van De Haagse Hogeschool voeren ook dit kwartaal weer kosteloos industriële robotica-opdrachten uit voor het bedrijfsleven. Een greep uit de projecten: een autonoom rijdende robot voor medicatie; een robot om orchideeën te verpakken en een robot om pakketjes zo efficient als mogelijk te stapelen. Heb jij een interessante casus en lijkt dit je een mooie manier om daaraan te werken? Laat dit dan weten aan de Haagse Hogeschool.

haagse hogeschool robot minor

In het kort:

Studenten bouwen in 6 weken tijd een werkend prototype in het roboticalab in Delft van de Haagse Hogeschool. De Haagse Hogeschool levert industriële robots, machine vision camera’s en een breed scala aan randapparatuur. Daarnaast zijn er enthousiaste en leergierige studenten die graag aan een praktijkcase werken en mentoren om hen en jou te ondersteunen. Van bedrijven vraagt de Haagse Hogeschool uiteraard goed opdrachtgeverschap.

Van alle projecten worden korte video’s en casebeschrijvingen gemaakt die je kunt bekijken ter inspiratie op de site van de minor.

Meedoen?

Deze week is net weer een nieuwe lichting studenten gestart. Aanmeldingen voor een volgende lichting kunnen kenbaar gemaakt worden bij Thijs Brilleman of via de website van de minor Smart Manufacturing & Robotics Delft. Voor aanmelding zijn de volgende gegevens nodig: bedrijfsnaam, locatie, naam contactpersoon met telefoonnummer en emailadres en een korte opdrachtomschrijving (1-3 zinnen). Als er een match is, zal er contact met je worden opgenomen.

Augmented Reality: Handmatig assembleren met minder fouten

Augmented Reality (AR) in een productieomgeving, wat levert dat op? Die vraag staat centraal in de pilot die Boers & Co en TNO momenteel doen. Samen onderzoeken zij wat AR-ondersteuning betekent bij het handmatig assembleren van productonderdelen. Hoe verloopt de interactie tussen medewerker en techniek? Zijn er daadwerkelijk resultaten in kwaliteit en doorlooptijd op te merken? En zo ja, wegen die op tegen de investeringen die je moet doen?

Guided manufacturing: ondersteuning bij complex en nieuw werk

Veel complexe en sterk variërende taken binnen de industrie zijn nog steeds mensenwerk. Wel komt er meer en meer technologie beschikbaar om mensen daarbij te ondersteunen (guided manufacturing). Denk aan exoskeletten, cobots, AR-brillen en AR-projectietechnologie. Reinier Könemann van TNO doet onderzoek naar de toepassing van guided manufacturing bij het inwerken van nieuwe medewerkers, het effect op werkplezier en het kwaliteitsverschil bij het ondersteunen van complexe processen.

Samen met Ward Bingley, Manager Operations bij Boers & Co MechaTronica Industrie, toetst hij de toegevoegde waarde van AR-technologie in een bestaand assemblageproces. Boers & Co produceert en assembleert fijne product(onderdelen) uit diverse materialen voor bijvoorbeeld reddingsuitrustingen, instrumenten voor oogchirurgie en aerospace. Het bedrijf werkt veel met flexkrachten, waardoor inleren vaak nodig is. De verwachting is dat dit met een AR-systeem/instructie met minimale inspanning van ervaren medewerkers kan.

SMITZH spreekt met Frits (L), Reinier (M) en Ward (R) over de pilot bij Boers & Co

SMITZH spreekt met Frits (L), Reinier (M) en Ward (R) over de pilot bij Boers & Co

Smart Joints in elkaar zetten vergt precisie

Medewerker Frits Koole assembleert SmartJoints. De SmartJoint is een productonderdeel van het exoskelet van Laevo, een mechanisch harnas om je rug te ontlasten tijdens voorovergebogen houdingen. Frits staat aan een flexibel in te richten werktafel met 42 bakjes vol verschillende productonderdelen en krijgt stap voor stap aanwijzingen op de tafel en bakjes geprojecteerd over wat hij moet doen.

Reinier: “Ik heb de fysieke werkopstelling bij Boers & Co precies gelaten zoals die was. Het enige wat TNO tijdens de pilot toegevoegd heeft, zijn twee projectoren, een camera, de nodige sensoren en een lcd-scherm. Vervolgens ben ik een paar dagen kwijt geweest aan het programmeren van de stappen en toevoegen van plaatjes en teksten.”

Frits: “Door de toevoeging van AR word je verplicht om het proces stapsgewijs te volgen. Vergeet ik de lijm te pakken, dan registreert een sensor dat. Er wordt een rode kleur geprojecteerd op mijn hand en ik kan simpelweg niet verder naar de volgende stap. Dat is wel echt anders dan het werken met een papieren handleiding of stickers met nummers.”

Van batch productie naar one-piece-flow

De AR-instructie helpt bij de switch die Boers & Co wil maken van assembleren in batch naar one-piece-flow. One-piece-flow is het produceren en verplaatsen van één item per keer (of kleine en consistente hoeveelheden per keer) door een serie van processtappen. Dit gebeurt zo geleidelijk mogelijk, waarbij alleen wordt gemaakt wat de volgende stap nodig heeft. Dit is het tegenovergestelde van klassieke batch productie waarbij grote hoeveelheden ineens gemaakt worden, liggen te wachten en weer verder gaan in het proces. Het grote voordeel van one-piece-flow is dat er veel soorten verspillingen geëlimineerd kunnen worden (waaronder overproductie, wachten en kwaliteitsproblemen).

Flexibel leveren in kleine aantallen tegen hoge kwaliteit

Ward: “Veel van onze klanten vragen om een flexibele productie gekoppeld aan hun eigen processen. Voorraad kost immers geld. Tegen de tijd dat we een oplage geproduceerd hebben, kunnen onze klanten al weer iteraties aan het ontwerp hebben doorgevoerd. Dit vraagt maximale flexibiliteit. Middels Quick Response Manufacturing, werken we in kleine series en proberen we voorraden in de supply chain te voorkomen. Mensen doen niks bewust verkeerd. Maar in een complexe samenstelling is een vergissing snel gemaakt, helemaal als de series klein zijn. Dan neemt de kans hierop toe. Ik wil weten of de inzet van AR helpt bij het verminderen van het aantal fouten. En of de kosten daarvan opwegen tegen de kwaliteitsverbetering.”

Met behulp van AR worden aanwijzingen op het werkblad, de bakjes en de hand van Frits geprojecteerd.

Met behulp van AR worden aanwijzingen op het werkblad, de bakjes en de hand van Frits geprojecteerd.

Meten, meten, meten…op zoek naar balans

Reinier: “In de pilot meten we alles. Hoe lang een medewerker over de stappen doet, welke stappen veel tijd kosten of mogelijk fouten opleveren. Dankzij Boers & Co hoefden we geen 0-meting te doen. Het bedrijf had al veel data om aan ons te overhandigen.”

Ward:  “Binnen Boers & Co zijn alle machines connected. We zijn een smart factory. We zetten flink in op IoT en Big Data, we hebben al een pilot gedaan met het tellen van onze voorraad met een drone, sensoren meten trillingen, temperaturen en andere parameters in onze machines en we zijn bezig met de implementatie van cobots waar het kan en binnenkort rijdt hier een AIV rond (redactie: Autonomous Intelligent Vehicle, een zelfstandig rijdende intelligente transportrobot). Omdat we altijd door willen bouwen aan onze smart factory, hebben we al nagedacht over hoe we dit soort AR-systemen straks kunnen plaatsen in ons nieuwe pand wat in februari 2020 gereed is. Wij sturen niet alleen op het verkorten van de tijd dat we met een product bezig zijn, maar willen de totale doorlooptijd van het productieproces verkorten. Dat betekent optimaliseren door wachttijden weg te nemen en fouten te voorkomen.”

Reinier: “Uiteraard wil je precies weten hoeveel het voorkomen van een fout je kost. Je bent op zoek naar balans. Waar die ligt, maken we met deze pilot meer inzichtelijk. We gebruiken de resultaten uit deze pilot om generieke uitspraken te doen die relevant zijn voor andere type processen of bedrijven die deze technologie willen toepassen.”

Ervaring en leercapaciteit

Ward: “Op dit moment kunnen we nog niets over de resultaten zeggen; maar ik heb het idee dat ik al kwaliteitsverschillen zie.”

Frits: “Het werken met de AR, maakt het inleren makkelijk. Inmiddels weet ik wel hoe de SmartJoint in elkaar moet zetten. Toch houdt het systeem me scherp. Het is niet storend.”

Reinier licht toe dat er in een volgende pilot ook getest kan worden met de flexibiliteit van het AR-systeem. Nu is het statisch en ziet Frits dezelfde stappen als gisteren. Er zouden aanpassingen kunnen komen naar ervaringsniveau en/of leercapaciteit. Bijvoorbeeld de informatie reduceren op basis van het aantal herhalingen of de snelheid waarmee een bepaalde stap doorlopen wordt.

Vervolgstappen

De werkopstelling bij Boers & Co is bij publicatie van dit artikel verdwenen. Bedrijven met interesse kunnen een soortgelijke demo-opstelling bekijken in fieldlab RoboHouse. TNO voert op dit moment analyses uit op de verzamelde data. Op 23 oktober wordt een afsluitende workshop georganiseerd bij RoboHouse voor iedereen met interesse. Deelnemers kunnen er aan de slag met een canvas om te bepalen of, en waar zij de AR-technologie in kunnen zetten en wat het oplevert binnen hun bedrijf. Tijdens deze bijeenkomst worden de resultaten gedeeld van het overkoepelende SMITZH project guided manufacturing. Ook Ward en Reinier zullen hier hun bevindingen terugkoppelen.