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).

 

Inspiratiecase: RAMLAB – Additive Manufacturing metalen mallen

Via het programma SMITZH helpen we de Zuid-Hollandse maakindustrie aan de slag te gaan met slimme technologie. Dit gebeurt bijvoorbeeld door het verstrekken van vouchers die tot 50% van de kosten van een proof of concept vergoeden. Inmiddels is de eerste proof of concept opgeleverd, met verbluffend resultaat. RAMLAB onderzocht samen met Airproducts, Fokker en voestalpine of de 3D-printtechnologie uit het fieldlab een oplossing kan bieden in het versnellen van de productie en reparatie van metalen mallen. Het project leverde onder meer het bewijs dat de mallen slechts in een kwart van de oorspronkelijke productietijd gemaakt kunnen worden.

Hoe het begon

SMITZH bundelt de kracht van verschillende Smart Industry fieldlabs. In een fieldlab worden slimme maaktechnologieën ontwikkeld, getest en geïmplementeerd. Fieldlab RAMLAB bestaat uit een consortium van bedrijven dat met elkaar de mogelijkheden van het on demand 3D-printen van metaal wil testen, valideren en certificeren. RAMLAB maakt hiervoor gebruik van zogenaamde Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) technologie. Dit is een techniek waarbij lasrobots metaal 3D-printen door lasrupsen op elkaar te lassen. De lasrobots zijn van het Zuid-Hollandse bedrijf Valk Welding.

Fokker, één van de bedrijven uit het consortium, bracht vorig jaar een onderzoeksbehoefte in rondom de productie en reparatie van metalen mallen. Omdat voestalpine draden levert die nodig zijn voor het lassen; en Airpoducts gas levert om de draden te kunnen lassen, zagen zij heil in een gezamenlijk kiemproject.

Via fieldlab RAMLAB dienden alle partijen gezamenlijk bij SMITZH een verzoek in om te onderzoeken of de slimme 3D-printtechnologie uit het fieldlab een oplossing kan bieden in het versnellen van de productie en reparatie van de mallen, die traditioneel worden gegoten en/of verspaand.

Simulatie van een reparatie van een smeedstuk met WAAM op Valk Welding E-frame

Uitdagingen productie en reparatie mallen

In de maakindustrie gebruiken diverse bedrijven zoals Fokker grote metalen mallen, bijvoorbeeld voor composiet onderdelen. Ook bedrijven die metalen onderdelen voor auto’s en vliegtuigen smeden (forging dies) hebben hier behoefte aan. De productie en reparatie van deze metalen mallen kent een aantal problemen. Allereerst is de levertijd erg lang. Deze ligt rond de 6 maanden.

Metalen mallen die ingezet worden voor de productie van grote, sterke metaalonderdelen, slijten snel. Door de hitte en het contact tussen de twee metalen versmelten en scheuren de mallen. Na zo’n 500x stampen zijn deze al niet accuraat genoeg meer en moeten deze gerepareerd worden. Zeer gevaarlijk en ongezond handmatig werk met hoge kosten.

Ook het maken van nieuwe mallen voor composiet onderdelen heeft zijn uitdagingen. De mallen die Fokker gebruikt, zijn groot en moeten zowel tegen opwarmingen als afkoelingen kunnen. Een grote mal vraagt om een groot gegoten blok, dat vervolgens verspaand moet worden. Veel materiaal gaat hiervan verloren tijdens het frezen. Een kostbaar en onhandelbaar zwaar proces.

Het kiemproject en de resultaten

Na toekenning van het voucher gingen de 4 partijen in een periode van ongeveer 3 maanden aan de slag met het kiemproject. Eerst door te praten, bijvoorbeeld over hoe de huidige technologieën de problemen veroorzaken. Vervolgens door daadwerkelijk een demo op te leveren waarmee kleinschalig aangetoond kon worden of de in RAMLAB beschikbare WAAM technologie het repareren en produceren kan verbeteren. Bij die demo werd een onderdeel van een mal met dezelfde geometrie gebruikt om te onderzoeken waar men tegenaan liep en wat de resultaten waren.

Vincent Wegener – RAMLAB: “Bij de ontwikkeling en toepassing van nieuwe technologieën zien bedrijven vaak op tegen de hoge investeringen. Het laagdrempelig en stapsgewijs bijeen brengen van verschillende partijen om de kosten te verlagen, is de manier van werken voor RAMLAB. Na zo’n eerste zetje en positieve resultaten, is de beslissing om voor vervolgonderzoek, veel makkelijker gemaakt.”

Alle partijen konden waarde halen uit de resultaten. Het prototype voor Fokker toont aan dat mallen geproduceerd kunnen worden binnen 6 weken in plaats van 6 maanden. Voestalpine leverde het project inzicht op in de draden die geschikt zijn voor een dergelijke toepassing. Met de hulp van Airpoducts is het proces verder geoptimaliseerd om de benodigde kwaliteit te behalen.

Marko Bosman – Fokker: “Het gebruik van Additive Manufacturing voor mallen levert niet alleen voordelen van korte doorlooptijd en lagere kosten, maar ook de mogelijkheid om een beter product te leveren met een grotere functionaliteit indien gebruik gemaakt wordt van de grotere  ontwerpvrijheid die Additive Manufacturing biedt.”

Ook in het repareren van mallen zijn tijdens het kiemproject inzichten opgedaan om dit gerobotiseerd en daarmee sneller te doen. Tevens is de behoefte daaraan gevalideerd tijdens een conferentie en zijn er nieuwe contacten opgedaan om dat te kunnen realiseren.

De volgende stap

Het kiemproject heeft de verschillende partijen goed geholpen bij een eerste zet. Door de gezamenlijke aanvraag en het gebruik van het voucher, bleven de kosten laag en daarmee toegankelijk. Fokker gaat nu verder met een vervolgonderzoek om te kijken hoe het project opgeschaald kan worden en de technologie geïmplementeerd kan worden.

RAMLAB is nu in contact met een aantal Europese smederijen om onderdelen via deze nieuwe techniek te repareren. Door toepassing van de slimme techniek met de lasrobots en het 3D-metaalprinten zouden deze werkzaamheden ook weer lokaal plaats kunnen gaan vinden.

Ook interesse in een kiemproject (voucher)?

Wil jij net als Airproducts, Fokker en voestalpine onderzoeken wat een slimme maaktechnologie voor een bestaand of nieuw productieproces kan betekenen, maar heb je geen idee waar te beginnen? Neem dan contact met ons op. Wij kijken of één van de SMITZH fieldlabs jou kan helpen dit te onderzoeken. Samen schrijven jullie een aanvraag. Wordt deze toegekend, dan kan tot € 30.000,- van de kosten worden vergoed.

Ben je specifiek geïnteresseerd in het 3D-printen van metalen mallen en zou je net als Fokker een demonstrator willen bouwen of zou je willen deelnemen aan het vervolgonderzoek, neem dan direct contact op met Vincent Wegener van fieldlab RAMLAB.

VIDEO: 4 SMITZH fieldlabs in beeld RoboHouse, DZHF, RAMLAB en DFC

In deze video van het landelijke Smart Industry programma worden voorbeelden getoond van succesvolle fieldlabs. De video bevat maar liefst 4 van de fieldlabs die in SMITZH participeren: RoboHouse, de Duurzaamheidsfabriek (DZHF), RAMLAB en de Digital Factory for Composites (DFC). De fieldlabtrekkers komen in beeld in de omgeving van hun fieldlab.

VIDEO: SMITZH explanimation (NED) wat doen we voor jou

In deze video leggen we zo beknopt mogelijk uit waarom het belangrijk is dat jij aan de slag gaat met slimme maaktechnologie en wat we voor jou kunnen beteken.

VIDEO: verslag Dare2Cross Smart Production event

Krijg hier een indruk van Dare2Cross Smart Production op 20 februari 2019 georganiseerd in fieldlab De Duurzaamheidsfabriek in Dordrecht door InnovationQuarter en Drechtsteden.

VIDEO: Make your industry Smart uitleg over Smart Manufacturing

In deze video van Smart Industry zie je waarom het zo belangrijk is om in te zetten op Smart Manufacturing en wordt ingegaan op enkele praktijkcases.

VIDEO: 3 SMITZH fieldlabs RAMLAB, DZHF en DFC

In deze video van de MRDH krijg je een korte indruk van hoe bedrijven, onderwijs en onderzoeksinstellingen samenwerken in de bij SMITZH aangesloten fieldlabs. We nemen een kijkje bij RAMLAB, de Duurzaamheidsfabriek (DZHF) en de Digital Factory for Composites (DFC).