'Nieuwe technologie ontwikkel je niet snel in je eentje’
Een metershoog scheepsroer van roestvrij staal uit een 3D-printer: dat is mogelijk dankzij een nieuwe 3D-printtechnologie gebaseerd op lasdraden. In het onderzoeksprogramma AiM2XL inventariseert een breed consortium van onderzoekers uit verschillende disciplines en bedrijven samen de voor- en nadelen van deze technologie voor verschillende toepassingen.
Hoe verschilt een geprint hijsoog voor stalen kabels van een op meer traditionele wijze gewalst, gefreesd of gegoten exemplaar? Is het net zo sterk, kan het even grote krachten weerstaan en gaat het net zo lang mee? En hoe kun je met je ontwerp, de materiaalkeuze en de procesinstellingen de eigenschappen van het eindproduct in de gewenste richting sturen? Dat zijn de vragen waar het AiM2XL-consortium aan werkt. De onderzoekers maken modellen die het gedrag van het uiteindelijke object voorspellen. Ze doen dat op basis van de eigenschappen van het geprinte materiaal op diverse lengteschalen: van micro- tot macroniveau. Deze modellen worden getoetst in een drietal demonstrators, waarvan een enorm scheepsroer er één is.
Complete keten aan boord
‘Het unieke van dit programma is dat we zowel aan de wetenschappelijke kant als aan de kant van het bedrijfsleven de complete keten aan boord hebben’, zegt programmaleider Fred van Keulen van de TU Delft. ‘Aan de kant van de wetenschap gaat dat van fundamenteel materiaalkundige kennis tot aan expertise op het gebied van 3D-simulaties en ontwerpen. De betrokken bedrijven variëren van leveranciers van materialen en 3D-printapparatuur tot aan de producenten en zelfs de eindgebruikers van de gemaakte onderdelen.’
Al die partners weten elkaar onderling goed te vinden, stelt Van Keulen tevreden vast. ‘Promovendi met verschillende achtergronden zoeken elkaar actief op. Ook de betrokken bedrijven werken intensief samen, bijvoorbeeld voor het maken van proefstukken waar de onderzoekers testen mee kunnen doen.’
Demonstrator was katalysator
Wat is het geheim achter dit succes? ‘Ik denk dat het grotendeels te danken is aan de betrokken mensen. Het hele consortium deelt de instelling dat we echt iets voor elkaar willen betekenen.’ Daarnaast heeft het produceren van een aantal concrete demonstrators gewerkt als een katalysator, zegt Van Keulen. ‘Niet alleen omdat je elkaar nodig hebt om daadwerkelijk iets te kunnen bouwen, ook de discussie over wat we precies wilden gaan maken en wat we daaruit wilden leren is heel nuttig gebleken voor alle partijen.
‘Een PDEng-student heeft in gesprekken met de betrokken bedrijven in kaart gebracht welke demonstrators zowel toegevoegde waarde hebben voor de betrokken bedrijven als interessante wetenschappelijke invalshoeken bevatten. Uiteindelijk zijn we uitgekomen op drie verschillende producten. Hiervan hebben we veel geleerd over het productieproces en de resulterende materiaalstructuren. Daarnaast konden we aan de hand van deze proefstukken onze voorspellingen over de te verwachten producteigenschappen testen.’
Samen vragen beantwoorden
Additive manufacturing, in de volksmond 3D-printen genoemd, is een complex samenspel van factoren, stelt Van Keulen. ‘Deze technologie is zich aan het ontwikkelen tot een volwassen productietechniek. Er is echter nog veel onderzoek nodig voordat we methoden hebben om snel en accuraat te voorspellen wat voor een bepaalde toepassing de beste keuzes zijn wat betreft het ontwerp, het te gebruiken materiaal en het te volgen productieproces. Dit soort vragen kun je alleen beantwoorden als je alle belanghebbenden aan boord hebt.’
Metershoge metalen onderdelen uit de 3D-printer
Het Perspectief-programma AiM2XL (Additive Manufacturing for Extra Large Metal Components ) onderzoekt of, waar en hoe de 3D-printtechnologie WAAM (Wire and Arc Additive Manufacturing) op een zinvolle manier gebruikt kan worden om innovatieve, metersgrote metalen onderdelen te produceren. Binnen het programma werken meer dan twintig partners uit wetenschap en bedrijfsleven, waaronder materiaalwetenschappers, ontwerpers, lasmetaalleveranciers, softwareontwikkelaars, machinebouwers en eindgebruikers, samen aan de vraag hoe het te printen materiaal, het productieproces en het ontwerp de uiteindelijke producteigenschappen beïnvloeden.
Perspectief is één van de financieringsinstrumenten waarmee NWO de samenwerking tussen onderzoekers uit verschillende disciplines onderling en met bedrijfsleven en maatschappelijke partners stimuleert. Andere voorbeelden zijn te vinden bij, KIC, NWA, Open Technologieprogramma, Summit Grant of Zwaartekracht.
Bron: NWO