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.

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.”

“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.”

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.

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.”

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)