Innoveren met flexible manufacturing: Hoe Heineken razendsnelle robots inzet aan lopende band

Met productielocaties in meer dan 70 landen is Heineken een van de grootste bierproducenten ter wereld. Van kleine brouwerijen tot mega-breweries: overal worden de logistieke en productieprocessen complexer en de machines geavanceerder. ‘We worden steeds meer een hightechbedrijf en trekken veel technische arbeidskrachten aan’, zegt Dennis van der Plas, Global Lead Packaging Lines bij Heineken. ‘Die houd je niet tevreden met repeterend werk, zoals omgevallen flesjes van de lopende band rapen.’ De biermultinational zoekt daarom naar robotica-oplossingen om het werk in de brouwerijen aantrekkelijker en veiliger te maken en bovendien de flexibiliteit van de organisatie te vergroten. Binnen innovatieprogramma SMITZH ontwikkelen Heineken en fieldlab RoboHouse, met ondersteuning van TNO, zo’n oplossing op basis van flexible manufacturing: geautomatiseerd omgaan met onverwachte situaties.

Shobhit Yadav van TNO vindt flexible manufacturing een van de belangrijkste ontwikkelingen binnen de smart industry. ‘Maakbedrijven leveren tegenwoordig voornamelijk gespecialiseerde producten, omdat de klant daarom vraagt. Als fabrikant moet je dus veel verschillende producten kunnen maken. Dat kan óf met een groot aantal productielijnen, óf met een klein aantal productielijnen die flexibel genoeg zijn om aan te passen.’ De vraag van Heineken ligt in het verlengde daarvan: een robot die verschillende soorten omgevallen bierflesjes op de lopende band herkent en ze oppakt terwijl de band blijft bewegen. Shobhit: ‘De omgeving verandert constant en daar moet de robot meteen op reageren. Een typisch voorbeeld van een flexibele productielijn, die zich automatisch aanpast aan de situatie.’

 

Robotica voor een prettige en veilige werkomgeving

Robots zijn natuurlijk niets nieuws. Dennis: ‘De automotive-industrie werkt met robots die hele auto’s in elkaar lassen en onze industrie met robots voor palletizing, waarbij producten automatisch op een pallet worden gestapeld. Maar bij dit project benaderen we het thema vanuit een andere invalshoek: niet vanuit de vraag welke robots er op de markt zijn en hoe je die kunt inzetten, maar vanuit de wensen en behoeften van de mensen in de brouwerijen, de operators die de machines bedienen en onderhouden. En hoe robots hen kunnen ondersteunen in hun werk.’

De oplossing moet namelijk niet alleen zorgen voor procesoptimalisatie, maar vooral voor meer veiligheid en voldoening op de werkvloer. En dus voor goed werkgeverschap. Dennis en zijn collega Wessel Reurslag, Global Lead Packaging Engineering & Robotics, vroegen daarom aan de operators wat zij nodig hebben om hun werk uitdagender en veiliger te maken. Een van de usecases die daaruit naar voren kwam, was het oprapen van omgevallen bierflesjes op de lopende band: repeterend, maar ook onveilig werk, aangezien het glas nog weleens breekt.

”Het lab is dé place to meet voor iedereen die bezig is met robotica. En bovendien gelinkt aan SMITZH en dus aan TNO.”

– Wessel Reurslag

Global Lead Packaging Engineering & Robotics, Heineken

Experimenteren zonder businesscase

Via een sponsortraject tussen Heineken en X!Delft, aanjager van innovaties en de schakel tussen het bedrijfsleven en de TU Delft, kwam het biermerk in contact met fieldlab RoboHouse. Wessel: ‘Het lab is dé place to meet voor iedereen die bezig is met robotica. En bovendien gelinkt aan SMITZH en dus aan TNO.’ Al snel bleek dat de ambities van de partijen overlapten: Heineken wilde een onafhankelijk advies, TNO en RoboHouse een praktijkstudie die vroeg om een oplossing in flexible manufacturing. ‘Het ontstaan van zo’n samenwerkingsverband is voor alle partijen heel waardevol’, zegt Shobhit. ‘Dankzij SMITZH werken we bij TNO met actuele uitdagingen binnen de industrie en doen we waardevolle contacten op. Daardoor krijgen onze onderzoeken meer relevantie. Andersom hebben maakbedrijven een plek waar ze heen kunnen met vragen en problemen op het gebied van slimme technologieën.’

De mannen van Heineken roemen de vernieuwende manier van werken met TNO en een fieldlab. Dennis: ‘Het mooie is dat alle partners binnen het project meedoen om er iets van te leren. Bij RoboHouse hebben we de beschikking over de expertise van robotengineers en over state-of-the-arttechnologieën zoals robotarmen. We hebben zelf de transportband geleverd. TNO brengt daar een stuk kennis bij en dat samen zorgt voor een laagdrempelige manier van onderzoeken en experimenteren. Met een businesscase zou je dat nooit zo makkelijk kunnen doen, want dan moet er gelijk een operationeel voordeel zijn.’

Product van TNO en RoboHouse samen

Uit de usecases die Heineken aandroeg destilleerden RoboHouse en TNO twee onderzoeksdoelen: het mogelijk maken van realtime controle over robots en het gebruik van visiontechnologie om de robots aan te sturen met camera’s. Met als overkoepelende vraag of dat haalbaar is op de hoge snelheid van Heinekens verpakkingslijnen. TNO nam de aansturing en bewegingen van de robot op zich, RoboHouse het visiongedeelte: het herkennen van de omgevallen fles, de softwarematige aansturing van het systeem en het bouwen van de gripper die het gevallen flesje oppakt. ‘De communicatie tussen de robot en computer is van groot belang’, vertelt Bas van Mil, Mechanical Engineer bij RoboHouse. ‘Ons werk en dat van TNO vult elkaar dus echt aan. Shobhits kennis van controletechniek hadden we bijvoorbeeld niet in huis en die was onmisbaar voor de aansturing van de robot. Die nauwe samenwerking maakt het echt een product van ons tweeën.’

 

Iedere milliseconde telt

Dat gevallen exemplaren geen moment stilliggen vormde de grootste uitdaging voor het detecteren en tracken van bierflesjes. Bas: ‘Ze bewegen niet alleen in de richting van de lopende band, maar ook op de band zelf, als ze bijvoorbeeld gaan rollen. Bij veel bestaande robotsystemen maakt de camera een enkele foto, waar vervolgens de robotbewegingen op worden gebaseerd. De robot doet dan een blind pick en heeft geen idee of er in de tussentijd iets is veranderd. Dat werkt alleen als de omgeving constant blijft, dus niet in dit geval.’

De oplossing was een systeem waarbij de camera en de bewegingen van de robot voortdurend met elkaar in verbinding staan. ‘Daarbij telt iedere milliseconde, anders verdwijnt het flesje uit beeld en grijpt de robot alsnog naar de plek waar de fles een halve seconde geleden was.’ Een programmeur van RoboHouse maakte de camerasoftware zo snel en efficiënt mogelijk en het fieldlab schafte speciaal voor dit project een krachtige pc aan waar een geavanceerde vorm van AI op draait.

Vervolgens schreven TNO en RoboHouse samen een programma dat de snelheid bepaalt vanaf het moment dat de fles wordt gedetecteerd, waardoor de robot direct meebeweegt. Hij trekt een soort sprintje op basis van de berekende snelheid. En dat maakt deze robot heel anders dan bestaande systemen. Shobhit: ‘Hij reageert onmiddellijk op veranderingen. Daardoor is de robot nu zelfs 30 procent sneller dan de huidige topsnelheid van Heinekens lopende banden. Dat maakt de robot dus breder inzetbaar: hij kan nu ook worden ingezet in een andere omgeving, met andere productiesnelheden.’

Slimmer dankzij onafhankelijke partners

Naast de succesvolle innovatie is ook het onafhankelijke karakter van TNO en RoboHouse voor Heineken waardevol. Dennis: ‘Daardoor weten we nu veel beter wat er technisch mogelijk is, wat de moeilijkheden zijn en in hoeverre een vraag aan onze technische leveranciers realistisch is. Dankzij dit project kunnen we tegenover onze leveranciers dan ook veel meer optreden als smart buyer en slimmer eisen stellen. Zeker omdat we opereren in zo’n innovatief vakgebied, waar je de onderdelen niet kant-en-klaar van de plank koopt, is het relevant om over die informatie te beschikken. Want vraag ik te weinig, dan haal ik niet het beste uit m’n project. Vraag ik te veel, dan komt dat de relatie met de leverancier niet ten goede.’

Bovendien zorgt het project voor inspiratie bij collega’s wereldwijd. ‘We delen filmpjes en rapporten vanuit SMITZH op het intranet en bouwen daarmee een soort community binnen Heineken op. Zo ontvangen we feedback, maar ook aanvragen voor de nieuwe robotsystemen van brouwerijen over de hele wereld.’ Om aan die vraag te beantwoorden, willen Dennis en Wessel de robotica-oplossingen kant-en-klaar aan brouwerijen gaan leveren. ‘Daarvoor zijn we nu op zoek naar partijen die de technologie beschikbaar kunnen maken en ondersteunende service kunnen bieden.’

De vervolgstappen van RoboHouse en TNO zijn gericht op het optimaliseren van de robot. ‘Dit is pas de pilotversie’, zegt Bas. ‘Er zijn zeker nog stappen te maken op het gebied van flexibiliteit, bijvoorbeeld door er een andere visionmodule in te plaatsen. Dat maakt de technologie nog breder inzetbaar.’ De organisaties zoeken daarom naar usecases waarin ze dezelfde techniek kunnen inzetten om andere problemen op te lossen. ‘Dat is het bredere plaatje waar we naar kijken’, zegt Shobhit. ‘Dit project staat dan model voor soortgelijke uitdagingen in andere industrieën.’

‘‘Voor maakbedrijven bestaan er bijna geen plekken als SMITZH waar ze naartoe kunnen met zulke vraagstukken’’

– Shobhit Yadav

Mechatronics Engineer Smart Industries and Robotics presso, TNO

Platform voor connecties

Alle partijen benadrukken het nut van samenwerking en kennisdeling om tot een succesvolle en relevante innovatie te komen. ‘Voor maakbedrijven bestaan er bijna geen plekken als SMITZH waar ze naartoe kunnen met zulke vraagstukken’, zegt Shobhit. ‘SMITZH is daarin vrij uniek en van groot belang: het programma biedt een specifiek platform voor de juiste connecties.’ Wessel beaamt de waarde van die connecties: ‘Producenten als Heineken, technologiebedrijven en kennisinstituten zouden veel intensiever met elkaar moeten samenwerken om dit soort projecten handen en voeten te geven. Dat heeft dit project wel onderstreept. De oplossing komt niet uit een pdf of presentatie, iets heeft pas echt effect als je het laat zien en het in de praktijk brengt.’

SMITZH en fieldlab RoboHouse

SMITZH staat voor Smart Manufacturing Industriële Toepassingen in Zuid-Holland. Het innovatieprogramma brengt vraag en aanbod op het gebied van slimme maaktechnologieën bij elkaar, om de toepassing daarvan te stimuleren en bedrijven in de regio te helpen innoveren.

Ieder SMITZH-project bestaat uit minimaal een maakbedrijf en een fieldlab. In dit project vervulde RoboHouse de rol van fieldlab. RoboHouse is gerelateerd aan de TU Delft en fungeert als industriële test-, ontwikkel- en ontmoetingsplek voor iedereen die zich bezighoudt met innovaties op het gebied van robotica.

Heb je een soortgelijke usecase en ben je net als Heineken op zoek naar een praktijkgerichte oplossing? Of wil je eerst meer weten over SMITZH of dit specifieke project? Mail naar info@smitzh.nl voor vragen over het samenwerkingsprogramma, of neem contact op met Shobhit Yadav van TNO of Bas van Mil van RoboHouse voor inhoudelijke vragen.

TNO en fieldlab DFC ontwikkelen open source dataplatform mkb

Hoewel ze in uiteenlopende markten opereren, kampen veel maakbedrijven met dezelfde problemen. Een daarvan hoorde Jeroen Broekhuijsen van TNO opvallend vaak en uit verschillende hoeken: de vraag hoe je data uit machines, sensoren, apparaten en andere hardware haalt en die vervolgens opslaat, interpreteert én toepast. Voor het mkb is daarvoor nog geen flexibele, gebruiksvriendelijke én betaalbare tool op de markt. Met ondersteuning vanuit het innovatieprogramma SMITZH, gingen TNO en fieldlab DFC samen aan de slag op zoek naar een oplossing.

Drie maakbedrijven op zoek naar dataplatform voor mkb

Op het moment dat Jeroen de eerste plannen maakte voor een onderzoek naar een dataplatform, klopten er drie Zuid-Hollandse maakbedrijven aan bij SMITZH met precies dezelfde vraag. ‘Dat kon geen toeval zijn’, zegt Jeroen, die vanuit TNO als expertisepartner is aangesloten bij SMITZH. Dus bracht het innovatieprogramma hem en de bedrijven met elkaar in contact en vormden zij samen met fieldlab DFC een consortium.

‘Met data uit hardware kun je ontzettend veel. Bijvoorbeeld bedrijfsprocessen efficiënter inrichten of de kwaliteit van producten verbeteren. Maar dan moet je eerst weten hoe je aan die data komt en wat je ermee kunt.’

– Jeroen Broekhuijsen, TNO

Airborne: productiviteit verhogen

Airborne automatiseert en digitaliseert de productie van composietmaterialen voor klanten in de ruimtevaart-, luchtvaart- en maritieme industrie. Het maakbedrijf wilde de productiviteit van hun machines meten en inzicht krijgen in factoren die van invloed zijn op de kwaliteit van het eindproduct. 

‘Met zulke informatie kun je de machine efficiënter inzetten en bedrijfsprocessen optimaliseren’, zegt Sarah de Smet, projectmanager bij Airborne. Ze heeft in dit project twee petten op, aangezien Airborne als een van de deelnemers verbonden is aan fieldlab DFC.

Focus-On: inzicht in machines bij klant

Het Dordrechtse Focus-On ontwikkelt zelfsturende regelapparatuur voor de procesindustrie. Denk aan een slim ventiel dat onder meer de temperatuur en druk meet en de instellingen op basis daarvan corrigeert. ‘Het is voor ons van belang om bij te houden welk apparaat naar welke klant is gegaan, met welke instellingen, manier van kalibratie en andere relevantie informatie’, zegt Eelco van Harten, business innovation manager bij Focus-On. ‘Onze productmanager wil ook weten waar een specifiek product goed wordt verkocht, waarom de sales op bepaalde locaties meer of minder succesvol zijn, welke configuratie het best verkoopt en in welke applicatie.’

Krohne: innovatiekracht vergroten

Focus-On is een joint-venture van twee grote metaalbedrijven, Samson en Krohne. Die laatste specialiseert zich in meetoplossingen voor industriële procesinstrumentatie en is het derde maakbedrijf in dit SMITZH-project. ‘Doordat de moederbedrijven zo groot zijn, werken ze daar nog aan de hand van uitgebreide, vaak ouderwetse procedures’, zegt Eelco. ‘De kwaliteit blijft daardoor constant, maar het zorgt voor een gebrek aan innovatiekracht. Terwijl die juist zo hard nodig is nu de technologie zich razendsnel ontwikkelt en het tekort aan technisch specialisten groeit.’

Interconnectiviteit

‘Om je product of processen te blijven ontwikkelen en optimaliseren, heb je eerst inzicht in alle beschikbare data(bronnen) nodig’, legt Eelco uit. ‘Daarbij gaat het niet alleen om data uit productiemachines, maar ook om de gegevens uit software, zoals systemen voor facturatie, projectplanning, CRM en externe data.

‘Lang niet uit alle machines kun je zomaar data halen’, voegt Jeroen toe. ‘Denk aan een boormachine die alleen aan en uit kan. Dan moet je een interface ontwerpen waardoor je toch relevante informatie over de productiviteit uit zo’n apparaat in de database krijgt. Vervolgens vraag je je af hoe zo’n database eruitziet: hoe geef je de verschillende soorten data weer zodat het iets betekent en je er wat mee kunt?’

Als je al die data toegankelijk hebt gemaakt en met elkaar in verband brengt middels een dataplatform, spreek je van interconnectiviteit. En dat betekent: meer inzicht en een heldere visualisatie van je KPI’s.’

Dataflow mkb

In jouw bedrijf zijn waarschijnlijk verschillende databronnen die je met wat aanpassingen kunt aansluiten op een dataplatform om toepassingen mee te bedenken. De gewenste toepassingen kunnen weer leiden tot aanpassingen aan het platform. Omdat zowel de type databronnen als toepassingen in de mkb maakindustrie vaak voor 80% hetzelfde zijn, wordt nu vanuit SMITZH gewerkt aan een gezamenlijk opensource dataplatform voor het mkb.

Het probleem: bestaande oplossingen passen niet bij mkb

Bij veel bedrijven functioneren alle tools, apparatuur en onderdelen nu nog als losse eilandjes: ze zijn slecht samen te voegen. Interconnectiviteit is een grote wens van veel bedrijven.

’Maakbedrijven werken met veel verschillende soorten softwarepakketten voor diverse processen. Maar hoe verbind je een engineeringstool aan een CRM-pakket zonder daar grote investeringen in te hoeven doen? Daarom zijn er gereedschappen nodig die het mogelijk maken om een grote hoeveelheid data van verschillende bronnen in te laden en te verbinden.’

– Eelco van Harten, Focus-On

Eén dataplatform voor alle productiemachines, sensoren en andere hardware bij klanten dus. Voor grotere bedrijven is dit er al wel, bijvoorbeeld het opencloudplatform MindSphere van Siemens. Maar zulke oplossingen zijn veel te omvangrijk voor het mkb.

‘Je kunt wel naar een grote softwareleverancier à la SAP of Siemens stappen, maar dat is voor het mkb niet te betalen en te weinig flexibel. Je kunt dan bijvoorbeeld niet switchen als je een andere planningstool wil gebruiken, omdat het platform die tool niet ondersteunt. En als je die tool wil laten integreren, zit je vast aan hoge consultantkosten.’

– Eelco van Harten, Focus-On

Eelco: ‘Huidige leveranciers van data-oplossingen zijn soms onze concurrenten. Dan verzamel je gegevens met hun tools, wat natuurlijk niet handig is omdat zij dan over jouw data beschikken. Bovendien zijn er zoveel aanbieders dat het risico groot is dat je de verkeerde kiest. Ten derde zijn veel van de platforms nog erg beperkt en alleen te gebruiken door techneuten. Niet gebruiksvriendelijk dus.’

De oplossing: basis dataplatform met maatwerk

In eerste instantie zouden de partijen binnen het project een standaard softwareplatform ontwikkelen dat het mogelijk maakt om die data aan de tools en machines te onttrekken en aan elkaar te koppelen. ’We wilden een kant-en-klaar platform op de markt aanbieden, zodat je niet meer zelf de links tussen de verschillende systemen hoeft te leggen’, zegt Sarah.

‘Tijdens het testen kwamen we tot het inzicht dat het toch nodig is om de toepassing af te stemmen op het individuele bedrijf. De manier waarop je de data toepast, hangt namelijk af van je doelstellingen. De ene organisatie wil processen optimaliseren, de andere bijvoorbeeld de productkwaliteit verbeteren. We hebben daarom wel de code geschreven, maar gekozen voor een opensourcestructuur.’

– Sarah de Smet, DFC en Airborne

Met de opensource-oplossing krijgen bedrijven vrij toegang tot een bepaalde basis, vervolgens kiezen zij zelf hoe zij de software inzetten en maken zij de koppelingen. Met die oplossing kan ieder bedrijf een platform op maat ontwikkelen. 

‘Ieder bedrijf heeft een unieke behoefte en zoekt daarom een unieke oplossing. In ons onderzoek merkten we dat de typen databronnen en toepassingen voor 80% overeenkomen met die van andere bedrijven. Het is daarom interessant om via best practices aan een gezamenlijk basis voor een platform te bouwen. Dat is wat we nu doen.’

– Jeroen Broekhuijsen, TNO

Doordat Krohne, Airborne en Focus-On samen een basisinfrastructuur creëren die zij alle kunnen gebruiken, blijft de software betaalbaar.

Vervolgstappen

Uit analyses van Airborne en Focus-On bleek de opzet van een aanpasbaar opensource-dataplatform voor beide bedrijven goed toe te passen in hun dagelijkse praktijk. Eelco: ‘Als vervolgfase zijn we nu KPI-dashboards aan het maken en meer koppeltools aan het invoegen. Hiermee wordt het platform nog breder inzetbaar en werkt het met nog meer verschillende systemen.’

In de toekomst wil Sarah ook mogelijkheden onderzoeken voor automatische dataverwerking en directe procesaansturing op basis van die data. ‘Zodat bijvoorbeeld grondstoffen automatisch en precies op tijd worden bijgevuld, of dat de machine-instellingen automatisch worden aangepast op basis van de gemeten kwaliteitsparameters. Daarmee win je veel tijd en kun je de kwaliteit van het eindproduct optimaliseren.’

Verder werkt het consortium aan workshops en een demo-opstelling in fieldlab DFC. ‘Daarmee willen we nog meer samenwerkingsverbanden aanjagen en mensen in het echt laten ervaren hoe je met verschillende apparaten eenvoudig data verzamelt’, zegt Sarah. ‘In je eentje kom je daar echt niet uit.’

SMITZH en fieldlab DFC

SMITZH staat voor Smart Manufacturing Industriële Toepassingen in Zuid-Holland. Het innovatieprogramma brengt vraag en aanbod op het gebied van slimme maaktechnologieën bij elkaar, om de toepassing daarvan te stimuleren en bedrijven in de regio te helpen innoveren.

In ieder SMITZH-project doen minimaal een maakbedrijf en een fieldlab mee. The Digital Factory for Composites (DFC) is aanjager van samenwerkingsverbanden op het gebied van digitale productie en vervulde in dit project de rol van fieldlab. Sarah de Smet van DFC en Airborne: ‘In het fieldlab krijg je een goed beeld van de technologie: met de specialistische machines en computers die hier staan en onze uitleg, zie je live hoe data wordt verzameld en in het dashboard verschijnt.’

Werkzaam als mkb’er in de maakindustrie en werk je aan een soortgelijk vraagstuk? Of heb je net als Airborne, Krohne en Focus-On een businesscase om als basis uit te werken voor het dataplatform? Neem dan contact op met Jeroen Broekhuijsen van TNO. Zodra deelname aan workshops en demonstraties van het platform mogelijk zijn, zal SMITZH dit communiceren via haar kanalen.

VIDEO: 10XL & SMITZH

In deze video vertelt 10XL hoe zij gebruik hebben gemaakt van de mogelijkheden die SMITZH biedt. Laat je inspireren en ontdek hier hoe jij zelf gebruik kunt maken van SMITZH.

10XL biedt services rondom het 3D-printen van grote oppervlakken en gebruikt daarbij gerecycled plastic.

VIDEO: Frankenhuyzen & SMITZH

In deze video vertelt Frankenhuyzen hoe zij gebruik hebben gemaakt van de mogelijkheden die SMITZH biedt. Laat je inspireren en ontdek hier hoe jij zelf gebruik kunt maken van SMITZH.

Frankenhuyzen is een industrieslijperij die sterk is in het ontwikkelen en produceren van verspanende gereedschappen.

Inspiratiecase: grootschalig 3D-metaalprinten door monitoring & control app

Met ondersteuning vanuit SMITZH werkt fieldlab RAMLAB middels innovatieprojecten aan de doorontwikkeling en toepassing van 3D-metaalprinten. Via kortlopende afgebakende projecten komt grootschalige impact van hun WAAM-technologie steeds dichterbij. Einddoel is om de technologie toegankelijk te maken voor het mkb en daar als regio een unieke wereldpositie mee te behalen. Onlangs rondde RAMLAB weer een innovatieproject af. Het resultaat: een werkende monitoring en control applicatie, een uitgebreid materialendatabase en versterking van proposities rondom de nieuwe technologie.

3D-metaalprinten met lasrobots

RAMLAB werkt de laatste jaren succesvol aan de doorontwikkeling en toepasbaarheid van 3D-metaalprinten en loopt daarmee voorop in de wereld. De techniek die gebruikt wordt, heet Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). Met een lasrobot wordt door laag voor laag op elkaar te lassen een vorm geprint. Vaak gaat het om producten in kleine series of zelfs enkelstuks. Denk bijvoorbeeld aan een scheepsschroef of een mal die gerepareerd wordt.

Stapsgewijs innoveren

Het ontwikkelen van een nieuwe technologie vraagt tijd en investeringen. Fieldlab RAMLAB doet dit dan ook stapsgewijs. Eerder berichtte SMITZH al over een kiemproject met bedrijven als Fokker, Man Energy Solutions, voestalpine en Air Products waarin demonstraties van de nieuwe technologie werden gegeven. En later over de toekenning van Europese financiering van het project Grade2XL.

Het Grade2XL project is inmiddels gestart en de ontwikkelingen en inzichten uit het zojuist afgeronde innovatieproject kunnen daar goed in gebruikt worden. Vincent Wegener van RAMLAB:

“Door te innoveren in korte afgebakende projecten is het makkelijker om financiering rond te krijgen en op tijd bij te sturen. We gebruiken de ervaringen die we tussentijds opdoen weer in het volgende project.”

Monitoring & control app maakt volledig geautomatiseerd 3D printen mogelijk

Omdat je bij 3D-metaalprinten vaak kleinschalig produceert, kun je je geen fouten, vertragingen en afval veroorloven. Bij WAAM las je laag op laag. Kwaliteitscontrole na iedere laag is dan ook essentieel om fouten te voorkomen. Om dit proces volledig te automatiseren, ontwikkelde RAMLAB een monitoring & control app. De app werkt samen met een aantal sensoren die op de lasrobot gemonteerd worden en realtime data doorgeven en verwerken over het proces zoals de temperatuur en vervolgens het proces aanstuurt. Oplevering van een werkende sensor suite is een resultaat van dit innovatieproject.

Vincent: “De app maakt het mogelijk om non-stop te printen. Normaal moet je het proces na iedere laag onderbreken voor een visuele inspectie. Nu kun je sneller en goedkoper werken. Een operator kan daardoor meerdere 3D-printers tegelijk aansturen. De app geeft een alert bij een grote afwijking, bijvoorbeeld als de lasdraad om de spoel vast zit. Een operator wordt dan gewaarschuwd en indien deze niet beschikbaar is, kan de productie tijdelijk stil gezet worden. Dit soort automatisering brengt de techniek dichter bij de kleine ondernemer die zich geen kostbare inhuur kan veroorloven.”

Database multimaterialen vol essentiële kennis

Naast de ontwikkeling van de app werd in het project getest met multimaterialen. Sommige onderdelen zijn door hun conventionele manier van produceren (zoals gieten) zwaar en daardoor duur. Door bepaalde onderdelen waarbij dat kan van een ander materiaal te voorzien, wordt het product lichter en goedkoper. In dit project werden verschillende combinaties van materialen getest en de juiste parameters vastgelegd in een database. Een overzicht van geteste materialen is hier te vinden.

Vincent: “Inmiddels hebben we zo’n twintig materialen en verschillende materiaalcombinaties kunnen testen. In de chemische industrie wordt veel gewerkt met onderdelen die door het ronddraaien snel slijten. We hebben hiervoor getest met een combinatie van 316L en Stellite 6. We ervaarden dat nauwkeurigheid hierbij van essentieel belang is. Als je niet de juiste parameters hebt, zal het product snel scheuren. Met onze database dragen we bij aan Europese kennisontwikkeling over deze techniek.”

Versterking van proposities

Door al het testen en doorontwikkelen, doet RAMLAB veel ervaring op die zij om kan zetten in nieuwe proposities. Het fieldlab kan nu beter advies geven op lichtgewicht ontwerpen en keuze in multimateriaalprints. Vincent:

“Door de ervaringen die we op doen in dit soort innovatieprojecten, wordt de technologie steeds beter, maar ook toegankelijker. Het is belangrijk om dit tempo van innoveren vast te houden, zodat we onze positie al koploper kunnen behouden.”

RAMLAB heeft dan ook al weer een nieuw vervolgproject op de planning staan waarbij het gebruik van de nieuwe applicatie en de sensor met bedrijven in de praktijk getest zal worden.

Meer weten

Wil jij ondersteuning vanuit SMITZH bij de ontwikkeling van een nieuwe technologie? Kijk dan eens hier naar de mogelijkheden. Wil je meer weten over de ontwikkeling en toepassing van 3D-metaalprinten? Neem dan contact op met Vincent Wegener.

Inspiratiecase: In één klik van tekening naar product. Rapid manufacturing

Auteur: Steven de Jong

Het Zoetermeerse bedrijf Curve Works staat op het punt om door te breken met een revolutionaire productiemethode voor kunststof scheepsrompen die nu nog van metaal gemaakt worden. Fieldlab SAM|XL heeft Curve Works geholpen met de automatisering. Internationale concurrentie zit het Zuid-Hollandse maakbedrijf op de hielen.

Francois Geuskens en Tahira Ahmed hadden beiden een felbegeerde baan in de lucht- en ruimtevaartindustrie toen ze besloten om een bedrijfje te beginnen in een loods op een tochtig bedrijventerrein in Zoetermeer. Francois werkte bij het gerenommeerde Airbus en zijn vrouw Tahira bij Airborne. Beiden met een PhD van de TU Delft op zak, een indrukwekkend CV en samen meer dan dertig jaar ervaring in het ontwerpen van composieten constructies, ofwel: vezelversterkte kunststof.

Onder de naam Curve Works werd de start-up geregistreerd. Het was 2015 en meer dan een idee was er niet. Vijf jaar later blikt Francois terug, te midden van platen en andere halffabricaten. Wat hem destijds wakker hield? “Stel, je wil duizend gewelfde panelen uit één mal halen. Dan kun je er één van staal maken, dat is afschrijfbaar op zo’n groot aantal. Maar bij kleine series is dat niet te verantwoorden. Er worden ook wel piepschuimmallen gemaakt, maar die eindigen in de container.”

Wat een verspilling, dacht Francois. Vooral in de bouw van jachten: daar worden gigantische mallen gebruikt om in één keer een romp te maken. Blijkt de mal niet helemaal goed, dan moet alles opnieuw. Online stuitte hij op Adapa, een Deense machinefabriek die een ‘adaptive mould’ had ontwikkeld voor organisch gewelfde betongevels. Ieder paneel uniek dus. Deze mal kon telkens een nieuwe vorm aannemen. Stel je een slaapmatje voor met daaronder honderden stalen pinnen die op commando in- en uitschuiven en zo het matje (in dit geval de mal) in de gewenste vorm duwen.

“Telkens een nieuwe mal voor een klein paneel is monnikenwerk, om maar niet te spreken van de enorme afvalstroom.”

Wat als ik zo’n machine laat maken voor composiet, dacht Francois. Dat kan de scheepsbouw naar een hoger plan tillen. Kunststof jachten zouden voortaan net zo gebouwd kunnen worden als metalen schepen: met losse panelen op een skelet, ieder op een unieke manier gevormd, afhankelijk van de plek in de romp. Telkens een nieuwe mal voor een klein paneel is monnikenwerk, om maar niet te spreken van de enorme afvalstroom.

hiervoor_wil_CW_rompen_maken

Vooral zeiljachten hebben baat bij composieten rompen, dat maakt ze sneller dan metalen exemplaren. Beeld: Curve Works

Dit is de meest complexe vraag die we hebben gehad, hoorde hij van Adapa. De bouw zou een paar honderdduizend euro kosten en hij moest zelf specificaties aanleveren. Negen maanden later had hij die berekend en een businessplan geschreven. De order kon geplaatst worden. Eenmaal afgeleverd, moest er nog een oven rondom de mal gebouwd worden. Ook was het nog zoeken naar de ideale samenstelling van het materiaal. De composieten panelen die hij voor scheepsrompen in gedachten heeft, bestaan uit glasvezel aan de buitenkant en schuim in het midden. Licht en impactbestendig.

“Ik zei: of ik sluit de toko, of je zegt je baan op en we gaan buffelen totdat het een succes is.”

“Ik runde Curve Works eerst alleen”, vertelt Francois. “En kwam er al snel achter dat ik niet telkens mijn aandacht kon verdelen tussen productie en verkoop.” Een gekwalificeerde mededirecteur werven was echter niet zou eenvoudig. Ervaren ingenieurs wilden stabiliteit en een goed salaris. En een pas afgestudeerde zag hij niet zitten. Toen wendde Francois zich tot zijn vrouw en vakgenoot Tahira Ahmed. Zij werkte als manager bij Airborne, producent voor lucht- en ruimtevaart. “Ik zei: of ik sluit de toko, of je zegt je baan op en we gaan buffelen totdat het een succes is.” Doelend op de verplichtingen die hij was aangegaan: “We zaten er hoe dan ook al met zijn tweeën in.” Sinds Tahira in de directie stapte, kan Francois zich weer helemaal op de techniek richten. “Tahira kwam erbij omdat CurveWorks er anders niet meer was geweest.”

toepassing_kantoorgevel

Mogelijke toepassing: gewelfde kantoorgevels waarin ieder paneel uniek is. Beeld: Curve Works

“Francois zegt het wat hard”, nuanceert Tahira. “Ja, ik heb mijn baan opgezegd. Maar dat was vooral omdat ik zo geloofde in Curve Works. Eerst kijk je tegen een berg op, maar door onze ervaring weten we hoe we dingen moeten aanpakken. Toen we onze visie en missie helder hadden, zeiden we tegen elkaar: dit gaan wij bereiken!” Die visie luidt: no-waste from tooling. Specifiek voor de markt van kleine series, waar de mal een enorm aandeel heeft in de ecologische voetafdruk. “We gaan dit ook uitrollen naar andere bedrijven”, vertelt Tahira. Ondertussen ontwikkelen ze nog een andere techniek: het frezen van een mal uit een ‘tooling block’, dat daarna omgesmolten kan worden. “De klant huurt dan een mal die wij later terugnemen”, legt Francois uit.

“Die visie luidt: no-waste from tooling.”

De nabewerking automatiseren

Tegen de wand staat een enorm scherm. Een raam voor een watertaxi, verklaart Tahira. Op haar laptop laat ze een watervoertuig zien dat boven het water lijkt te zweven, een hydrofoil. Neemt de snelheid toe, dan duwen de vleugels onder de romp de boot boven het water. De aandrijving is elektrisch. Geen emissie, golven en geluid. Het Franse SeaBubbles wekte al de interesse van CNN met deze ‘taxi van de toekomst’. Toen het bedrijf voor een Zwitserse veerdienst tien ramen nodig had, bleek Curve Works de partij die het snelst en goedkoopst kon leveren.

Tahira: “Toen we de tekening binnen hadden, konden we beginnen. We warmden het materiaal op en lieten de machine zijn werk doen. In één klik van tekening naar product. Rapid manufacturing.” Hoe kan zo’n bedrijf Curve Works vinden voor zo’n klus? “Voordat wij operationeel waren, hadden we al een website”, zegt Tahira. “Toen zagen we al dat mensen ons vonden op basis van zoektermen als ‘curved panel’. Die site hielp ons bij de marktanalyse: krijgen we belletjes en e-mailtjes? Dat bleek zo te zijn. En zo heeft SeaBubbles ons dus ook gevonden.”

SeaBubbles

SeaBubbles watertaxi

Tahira springt op de machine, op het vlak van twee bij vier meter waarop de platen gebogen worden. Dat gaat volgens het principe van thermovormen, legt ze uit. Opwarmen, vormen, koelen en harden. “We spuiten niks, alles komt droog op de mal. Clean manufacturing: geen dampen.” De specificaties worden via het programma Rhino3D omgezet in een CAD-ontwerp. Vervolgens vormt de mal zich naar die tekening.

“We hebben een geavanceerd apparaat, maar de nabewerking is dat nog niet.”

Tahira: “We hebben een geavanceerd apparaat, maar de nabewerking is dat nog niet. Zodra een paneel gebogen is, moet het uitgesneden en getrimd worden, langs de omtrek die een laserprojector op het vlak schijnt. Dat is heel arbeidsintensief.” Om dat te automatiseren, heeft Curve Works hulp van externen nodig. Tegelijk is dit precies het soort project dat SMITZH graag ondersteunt.  SAM|XL, één van de zeven SMITZH-fieldlabs, is een centrum op de TU Delft Campus gespecialiseerd in het automatiseren van de productie van composieten constructies.

SAMXL

Experiment met robotarm (niet die voor Curve Works) in het fieldlab. Beeld: SAM|XL

Automatiseren is niet eenvoudig, vertelt Didier van der Horst, werkzaam bij SAM|XL. “Veel bedrijven weten niet waar ze moeten beginnen, het ontbreekt ze aan ruimte en ze willen hun huidige proces niet verstoren. Ook moet je veel nieuwe technieken samenbrengen, die specialistische bedrijven niet beheersen. Wij zijn er als non-profit organisatie voor om die drempels weg te nemen en bedrijven door het doolhof te leiden. Het komt erop neer dat je je je Research & Development versnelt door binnen de SAM|XL-community de eerste stappen richting smart advanced manufacturing te zetten.”

“Onze community is de brug tussen maakbedrijven en robotleveranciers.”

Dat is veel goedkoper dan alles zelf doen, legt Van der Horst uit. “Je wordt lid van een community waarin experts, zoals een programmeur of automatiseerder, en apparatuur, zoals een robot, gedeeld worden. Onze community is de brug tussen maakbedrijven en robotleveranciers.” Elk maakbedrijf in de composietenbranche kan bij het fieldlab aankloppen, verzekert hij. Er wordt dan eerst bekeken of SAM|XL de benodigde technieken kan leveren of ontwikkelen. En of de visie van het fieldlab past bij de ambitie van het maakbedrijf. Bij groen licht wordt het project opgetuigd: er wordt een technisch team geformeerd, het bedrijf wordt participant in SAM|XL en dan is het “samen innoveren”. SAM|XL richt zich nadrukkelijk op de bedrijven die een productielijn voor enkelstuks of kleine series hebben.

Freesgereedschap aan robotarm

Om Curve Works verder te helpen, faciliteert SAM|XL experimenten met freesgereedschap aan een robotarm. “We willen de markt openbreken voor kleine scheepswerven”, zegt Tahira. “Als zij op de traditionele manier een composieten jacht maken, zijn ze miljoenen kwijt aan infrastructuur. Met onze methode heb je geen grote mal of oven meer nodig, alleen een skelet waar panelen op geklikt worden. Zoals metalen rompen gemaakt worden, zo kan dat straks ook met kunststof rompen.”

tahira_presentatie

Tahira Ahmed, algemeen directeur van Curve Works, presenteert haar adaptieve mal. Foto: Curve Works

Hoeveel impact zo’n innovatie kan hebben? Een composieten romp is twee keer zo licht als een metalen exemplaar, waardoor het schip veel minder diep ligt. Dat betekent minder energie voor dezelfde vaarsnelheid. Op dat moment van creatieve destructie koerst Curve Works, met wind in de zeilen van SAM|XL. In de woorden van Francois Geuskens: “We buffelen totdat het een succes is.”

Links:

Informatie over de SAM|XL Community

Promotiefilm over Curve Works, presentatie door Tahira Ahmed

Tahira Ahmed in februari 2018 in een Duurzaam-item op RTL7

Geluidloos fragment Curve Works-mal in actie (29 oktober 2018)

Instructiefilmpje Adapa (het Deense bedrijf dat de mal leverde)

 

Inspiratiecase: VAF Instruments – slimmer productonderdelen identificeren met minder fouten

Kunnen we ons productieproces verbeteren door te werken met moderne Vision-technieken en zo ja, hoe? Dat is de vraag waar VAF Instruments een antwoord op kreeg middels een SMITZH-voucher. Afgelopen zomer deden zij samen met FME, SMR Automation en RoboHouse een haalbaarheidsonderzoek naar oplossingen voor het automatisch aflezen van materiaalcoderingen. Het onderzoek is inmiddels afgerond. Resultaat: een advies met een eenvoudiger administratie, kleinere foutkans, minder handmatige controles en een betere ontsluiting van informatie.

Van de productie van meetinstrumenten tot datamanagement

Het in Dordrecht gelegen VAF Instruments is wereldmarktleider in maritieme meet- en regelsystemen. Het bedrijf bestaat al meer dan 80 jaar en levert producten en diensten aan de grote spelers in de maritieme- en procesindustrie. Om te horen hoe het haalbaarheidsonderzoek is verlopen en wat het heeft opgeleverd, interviewden we Marcel van Beveren, Quality Manager bij VAF Instruments.

SMITZH - VAF Instruments | © Verkijk

Marcel van Beveren | © Foto: Daniel Verkijk

Marcel, die ooit zelf begon als service engineer buitendienst, werkt al meer dan 26 jaar voor de organisatie. Dat is weinig in relatie tot sommigen van zijn bijna 100 collega’s, die al meer dan 40 ‘VAF-jaren’ er op hebben zitten. Niet alleen uit het aantal werkjaren, maar ook uit de passie waarmee Marcel over zijn werk vertelt, blijkt wat een bijzonder bedrijf VAF Instruments is.

Waar de nadruk in de beginjaren vooral lag op de productie van meetinstrumenten, ligt de focus van het bedrijf nu op prestatiemanagement. Marcel: “De kosten van een schip zitten voor zo’n 75% in de brandstof. Als je op de juiste wijze de gemeten data weet te interpreteren, kan het schip al snel enkele procenten bezuinigen op de brandstofkosten. Dat kan een eigenaar van een schip miljoenen opleveren.”

Naast flowmeters[1], viscositeitsdichtheidsmeters[2] en torsie-stuwdrukmeters[3]  is datamanagementsysteem IVY daarom een belangrijk product van VAF Instruments. “Met IVY kan de eigenaar op kantoor realtime de data analyseren van een schip dat ergens ver op zee vaart. VAF Instruments kan daarbij assisteren. De sensoren uit onze meetinstrumenten maken inzichtelijk of er bijvoorbeeld gebreken aan de schroef zijn of dat het schip te vuil is, waardoor de stuwkracht en de prestatie van het schip veranderen. Ook kunnen we schepen op basis van metingen adviseren om alleen het dok in te gaan wanneer dat echt nodig is. Dat bespaart enorm veel kosten.”

Het scannen van chargenummers met Vision-technologie: haalbaar?

VAF Instruments is zich zeer bewust van de mogelijkheden van nieuwe technologieën en lijkt een programma als SMITZH niet nodig te hebben om te innoveren. Marcel: “Wij zijn een innovatief bedrijf en hebben onze eigen R&D-afdeling. Er zijn echter zoveel interessante projecten om op te pakken die ontzettend veel manuren kosten, dat we keuzes moeten maken. Door gebruik te maken van de voucherregeling via SMITZH hebben we dit onderzoek inhoudelijk grotendeels door SMR Automation[4] uit kunnen laten voeren en hadden we hier zelf weinig omkijken naar.” FME bracht VAF Instruments op de hoogte van de mogelijkheden via SMITZH en in contact met de juiste partners om het project uit te voeren. Ook de projectorganisatie en procesanalyse werden door FME uitgevoerd. Fieldlab RoboHouse droeg SMR Automation aan als ideale expert voor dit vraagstuk, stelde hun testcentrum beschikbaar voor technische validatie en bewaakte de neutraliteit en kwaliteit van het proces en advies.

Marcel: “Het werken met externe partijen ontzorgt en geeft een frisse blik van buiten waardoor mogelijk nieuwe kansen gespot worden. Door een kleine financiële investering vanuit onszelf en die van SMITZH hebben we veel sneller inzichten vergaard dan wanneer we dit allemaal zelf uit hadden moeten zoeken.”

In het huidige productieproces bij VAF Instruments zetten medewerkers chargenummers van productonderdelen over in het digitale systeem en controleren dit. Waar nodig krijgen onderdelen een papieren streepjescode toegevoegd. Omdat met ieder menselijk handelen de kans op fouten toeneemt en het proces vertraagt, is VAF Instruments op zoek naar digitaliseringsmogelijkheden. In het haalbaarheidsonderzoek is onderzocht of de chargenummers, die door de leveranciers wegens omgevingseisen in de materialen geperst, gestanst of gegoten worden, met technieken als OCR, EAST-tekst en Tesseract-herkenning ingescand kunnen worden.

Resultaten en vervolg: legio mogelijkheden voor nieuwe innovaties

Omdat de afdrukken op alle productonderdelen zo verschillend zijn, concludeerde SMR Automation dat de beste oplossing voor het verbeteren van het proces niet in moderne cameratechnieken ligt. Aanbeveling van het onderzoek is om in ieder productonderdeel een datamatrix te graveren. Dit is een soort QR-code waarin informatie opgeslagen kan worden. Voordeel hiervan is dat je met de meest simpele smartphone de data al kunt uitlezen. Een ander voordeel van deze oplossing is dat je niet alleen het chargenummer kunt koppelen aan het productonderdeel, maar bijvoorbeeld ook het type product, een website en informatie over reserve-onderdelen kunt vastleggen.

Marcel: “Wij zijn blij met het advies uit het onderzoek. In het nieuwe jaar starten wij intern met een projectgroep om dit advies te realiseren. De koppeling tussen data en het product zal ons tijd besparen tijdens het productieproces en in het natraject.” Het haalbaarheidsonderzoek heeft niet alleen een basis gelegd voor een volgende stap, maar ook aangewakkerd tot tal van ideeën voor nieuwe innovaties. Marcel: “Hoe fantastisch zou het zijn om geen handleidingen en certificaten meer mee te hoeven sturen met de levering. Door een simpele scan wordt de juiste informatie direct zichtbaar voor de eindgebruiker. Weg met de papierrompslomp, die in de praktijk toch vaak moeilijk vindbaar is aan boord van een schip.”

[1] Meet de doorstroming en/of hoeveelheid gas, damp of vloeistof die zich door een buis beweegt.

[2] Meet de stroperigheid van een vloeistof.

[3] Meet de spanning die ontstaat door draaiing van een as.

[4] SMR Automation is inmiddels opgeheven. Fieldlab RoboHouse biedt gelijkwaardige hulp bij het doen van een haalbaarheidsonderzoek.

Meer informatie

Ben jij een Zuid-Hollands bedrijf en heb je ook interesse in een haalbaarheidsonderzoek? Neem dan vrijblijvend contact op, wij kijken graag of we ook jou kunnen helpen. Vragen specifiek over deze pilot kunnen gesteld worden aan Marco Kirsenstein van FME.

Inspiratiecase: RAMLAB – Flexible Manufacturing

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?

Inspiratiecase: Boers & Co Augmented Reality

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.

Inspiratiecase: RoboHouse – verpakkingswerk met robots en AR

Werkse! is sterk in werk. Zij begeleiden Delftenaren met een afstand tot de arbeidsmarkt naar werk. Ongeveer 13 maanden geleden kwamen Hans van Zeijl, manager van Werkse!, en Marcel van der Voort, manager Outsourcing, van Van der Valk Systemen met elkaar in contact. Nu vormen zij een krachtig koppel. Zij bewijzen dat nieuwe technologie nieuw perspectief biedt voor mensen met een afstand tot de arbeidsmarkt.

Aanleiding: verpakkingswerk

Hans: “We zagen via een andere opdrachtgever dat Van der Valk Systemen diverse systemen maakte voor zowel de tuinbouw als de solar branche. Veel van onze werknemers doen nu verpakkingswerk. Omdat dit werk afneemt en de mensen meer kunnen dan alleen een zakje plakken en een schroefje vastdraaien, zochten we naar alternatieven. In het contact met Van der Valk Systemen zag ik een kans.”

Marcel: “Van der Valk Systemen groeit snel. Het is dan belangrijk rust te creëren in de verschillende productieprocessen. We stonden voor de vraag: gaan we opschalen of uitbesteden? Vanuit onze visie op Maatschappelijk Verantwoord Ondernemen zijn wij al bekend met sociale werkplaatsen en besteden hier ook aan uit. Als beide partijen goed samenwerken is dit een win-winsituatie. Met Hans van Werkse! had ik direct een klik. Hun bedrijfsfilosofie past erg goed bij de onze.”

Hans: “Het beeld bestaat dat nieuwe technologie kwetsbare mensen in de weg staat. Maar hier kan het ons juist gaan helpen. Vorig jaar heb ik een klein projectje gedaan in samenwerking met de Haagse Hogeschool. Het ging daarbij om werkzaamheden waarbij een fijne motoriek nodig is om hele kleine materialen beet te pakken. Wanneer je dit veelvuldig moet doen, raak je het gevoel ervoor kwijt. Techniek helpt dan.”

De pilot: AR inzet bij RoboHouse

Werkse! en Van der Valk Systemen hebben via SMITZH geld gekregen om een pilot te draaien met nieuwe technologie. Samen met TNO zetten zij een nieuw instructiesysteem op. Werknemers worden met lichtsignalen de weg gewezen naar de volgende stap in het productieproces van de componenten van Van der Valk Systemen. De pilot wordt gedaan in fieldlab RoboHouse in Delft. Als het daar werkt, dan zal er bij Werkse! 3 tot 6 weken getest worden met de medewerkers. Daarna wordt er geëvalueerd. Als blijkt dat de nieuwe technologie bijdraagt aan de vaardigheid van werknemers, kan dit ook worden ingezet bij bijvoorbeeld solderen of het bewerken van elektrische bedrading.

Marcel: “Van der Valk Systemen heeft innovatie hoog in het vaandel staan. Dat zie je terug in de producten. Sinds 1963 ontwikkelen we hoogwaardige systemen voor de glastuinbouw. In 2009 hebben we dit uitgebreid met de ontwikkeling van slimme bevestigingsmaterialen voor zonnepanelen. Mede hierdoor zijn we gegroeid van 30 naar 90 medewerkers. Zonder technologische ontwikkelingen zou dit niet mogelijk zijn. Techniek dient de mens. Wat voor Van der Valk Systemen geldt, geldt ook voor Werkse!.”

De techniek die in deze pilot wordt ingezet heet Augmented Reality (AR). AR betekent letterlijk “het toevoegen van informatie aan de werkelijkheid”. Een smart beamer projecteert werkinstructies (biiv foto’s, tekst, filmpjes, een pijl) voor de operator stapsgewijs op het werkblad of het product. Een camera ziet dat de medewerker een onderdeel heeft gepakt of geplaatst, waardoor automatisch de volgende werkinstructie wordt geprojecteerd. TNO ontwikkelt demonstrators en doet onderzoek naar de effectiviteit van dergelijke nieuwe AR technologie samen met bedrijven (zoals met Werkse!) en Fieldlabs (zoals in Robohouse).