Alles over Interreg VI

INTERREG VI

Interreg

Deutschland-Nederland

Smart Production

Intelligente productie en kwaliteitscontrole van kleine batches met behulp van 3D-printen en een flexibele programmeerbare deeptekmal.

Efficiënte kleinschalige productie op industriële schaal
In het “Smart Production”-project werden nieuwe technologieën op het gebied van 3D-printen en dieptrekken op industriële schaal op een nieuw technologisch niveau gebracht.
“We zijn erin geslaagd 3D-printers te realiseren met een printvolume groter dan 1 m³ en individuele productie in dieptrekprocessen met een variabele matrijs, evenals volledig geautomatiseerde niet-destructieve kwaliteitsborging”, zegt projectmanager Martin Gründkemeyer over de succesvolle afronding van het project.
De productie en kwaliteitsborging van kleine series (aantal stuks van 1 tot 1000) wordt steeds belangrijker op diverse gebieden – bijvoorbeeld in de medische technologie, de automobiel- en machinebouw, alsmede in de lucht- en ruimtevaart. Momenteel is dit echter meestal duur en omslachtig, omdat alleen de productie van grotere partijen de moeite waard is. Het EU-INTERREG-project “Slimme productie”, dat in juni 2021 afloopt, heeft zich ten doel gesteld de productie van kleine partijen te vereenvoudigen. Het project werd in 2016 opgestart door Netzwerk Oberfläche NRW e.V. (www.oberflaeche-nrw.de) gevestigd in Münster en verenigt in totaal 15 Duitse en Nederlandse projectpartners uit de industrie en de onderzoekswereld.

De productie van onderdelen in kleine partijen vormt een bijzondere uitdaging in gevestigde productieprocessen, vooral uit economisch oogpunt. Dit is grotendeels te wijten aan de vaste kosten die bijvoorbeeld moeten worden gemaakt voor de ontwikkeling en de vervaardiging van diepgetrokken matrijzen. Gezien de gestaag toenemende vraag naar individuele oplossingen en producten, alsmede de groeiende behoefte aan prototypes als gevolg van de steeds kortere innovatiecycli, is er sinds enkele jaren ook een sterke tendens naar flexibele productiesystemen. Tegen deze achtergrond richtte het multilaterale project “Smart Production” zich op de optimalisatie van 3D-printtechnieken met gebruikmaking van flexibele kunststoffen (“thermoplastische elastomeren”, TPE), de ontwikkeling van een prototype van een grootschalige 3D-printer en op de ontwikkeling van een flexibel programmeerbaar thermovormgereedschap dat kan worden gebruikt voor de productie van geïndividualiseerde kleine series. De derde pijler van het project betrof de produktie en optimalisering van een niet-destructief meetsysteem op niet-metalen oppervlakken met gebruikmaking van THz-technologie voor kwaliteitsborging.

“Additieve vervaardiging” – 3D-printen in nieuwe dimensies
In het eerste deelproject “additieve produktie” werd een compacte 3D-printer ontwikkeld die theoretisch eindeloos lange onderdelen aan één stuk kan produceren op een lopende band. Zo zouden bijvoorbeeld lange afdichtingen van flexibel TPE met een Shore 90 kunnen worden vervaardigd. Bovendien heeft de ontwikkeling van een extruder met variabele contactdrukregeling de procesbetrouwbaarheid van de FFF/FDM-methode aanzienlijk verhoogd. Een andere maatregel van het deelproject bestond in de ontwikkeling van technieken voor de efficiënte realisatie van grootschalige 3D-printers met printvolumes van één tot enkele kubieke meters. Daartoe werd een op grootte aanpasbaar automatiseringsplatform ontwikkeld, dat een voldoende hoge stabiliteit en reproduceerbaarheid van de positie van de 3D-printkop voor de vereiste grote afstanden mogelijk maakt. Voor een gedetailleerde karakterisering en verificatie van de positionering tijdens de inbedrijfstelling van groot-volume printers werd een op camera’s gebaseerde methode met succes getest. De bevindingen van het deelproject hebben de realisatie mogelijk gemaakt van een 3D-printer met een printoppervlak van ongeveer 2 m2 voor onderzoekstoepassingen. Dergelijke groot-volume printers zullen de productie van grotere componenten in kleine series in de toekomst aanzienlijk vereenvoudigen.

“Fleximould” – Variabel gereedschap voor thermoplastische dieptrekprocessen
Voor het deelproject “Fleximould” werd onderzoek verricht naar een nieuw thermoplastisch vormprocédé dat de tijd-, kosten- en hulpbronnenefficiënte productie van afzonderlijke onderdelen en kleine series (https://www.youtube.com/watch?v=XAl2sAq4Wn0) mogelijk maakt. Fleximould maakt het mogelijk om geschikte materialen te thermovormen op een oppervlak van 1600 mm x 600 mm en 300 mm hoog. Uitgaande van het 3D CAD-model van het onderdeel wordt de gewenste vorm rechtstreeks gegenereerd met behulp van een geautomatiseerd instelmechanisme dat gebaseerd is op het principe van pinart of spijkerspel. Thermovormen zal het in de toekomst mogelijk maken om snel en kosteneffectief onderdelen met een groot oppervlak en een relatief dunne en uniforme wanddikte te produceren. 3D-geprinte inhammen worden in de matrijs gebruikt om structuren met scherpe randen voor te stellen.
Het project maakte ook de productie mogelijk van zitschalen die individueel aan het lichaam zijn aangepast, b.v. voor rolstoelen van mensen met meervoudige fysieke beperkingen. Zonder dergelijke hulpmiddelen ontstaan er drukpunten die leiden tot verdere ziekten, spierspanningen of andere problemen. In het kader van de samenwerking werd met deze technologie aangetoond dat een overeenkomstig omhulsel binnen twee dagen kan worden vervaardigd om te worden getest. Dit verkortte de productietijd voor de definitieve aanpassing aanzienlijk, zodat de getroffen personen niet verscheidene weken op het aangepaste hulpmiddel hoeven te wachten. Het is de bedoeling de toepasbaarheid van deze technologie in de toekomst verder te onderzoeken en ze op de markt te brengen.

Contactloze kwaliteitscontrole op niet-metalen oppervlakken
Op het derde deelgebied, “Monitoring”, werden analysemethoden ontwikkeld voor de niet-destructieve laagdiktemeting van beschermende coatings op kunststoffen en vezelcomposieten. De projectpartners analyseerden en specificeerden meetmethoden op basis van terahertzstraling, die ook kunnen worden toegepast op niet-metalen substraten en die, in vergelijking met klassieke methoden, een breder scala aan informatie bieden bij het onderzoek van meerlaagse coatings. Toepassingen zijn bijvoorbeeld te vinden voor niet-destructieve meerlaagse coatingdiktemeting voor kwaliteitscontrole van coatingsystemen. In dit verband is onderzoek gedaan naar algoritmen voor de analyse van het aantal lagen en de diëlektrische materiaaleigenschappen van bekledingsmaterialen. Met speciale evaluatiealgoritmen voor dynamische toepassingen kunnen plaatselijke defecten in diëlektrische materialen worden gelokaliseerd en als beeld worden weergegeven. Daartoe werd de THz-technologie gecombineerd met een robotondersteund positioneringssysteem op basis van een cobot, zodat het in de toekomst mogelijk zal zijn interactief metingen uit te voeren door samenwerking tussen mens en robot, en automatisch grotere oppervlakken te meten. Daartoe werd in het kader van dit deelproject een “proof of concept”-demonstratiesysteem ontwikkeld.

“Nadat de ontwikkeling van de systemen was voltooid, waren er tijdens de projectperiode al talrijke samenwerkingsverbanden om de nieuwe technologieën in de bestaande productieprocessen in te voeren”, meldt Gründkemeyer, die aanbiedt de systemen aan andere geïnteresseerde bedrijven beschikbaar te stellen om te testen.

Bovendien betekent het project een nieuwe belangrijke stap in de grensoverschrijdende samenwerking tussen actoren uit Duitsland en Nederland, en werd het niet in de laatste plaats met succes afgerond dankzij de brede, specialistische expertise van de betrokken wetenschappers en ondernemers.
Het Smart Production-project wordt medegefinancierd in het kader van het INTERREG-programma Duitsland-Nederland met middelen van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO), het Ministerie van Economische Zaken, Energie, Industrie, MKB en Ambachten van de deelstaat Noordrijn-Westfalen (MWEIMH NRW), het Ministerie van Economische Zaken en Klimaat, alsmede de provincies Fryslân, Gelderland en Overijssel.

Vragen over of belangstelling voor de technologieën kunnen worden gericht aan Martin Gründkemeyer: mg@oberflaeche-nrw.de.

Hoofdpartner: Network Surface NRW e.V.
Projectpartners: Aeolus Coatings B.V., Bond High Performance 3D Technology B.V., Cato Composite Innovations B.V., Demcon Advanced Mechatronics Enschede B.V., DNL-mobiel GmbH, Grunewald GmbH & Co. KG, HS Düsseldorf, ITA Industrie-Technik Ahlen GmbH, Parthian Technology B.V., Saxion Hogeschool, Systec Elektronik und Software GmbH, Urbanmaker UG, Stichting Polymer Science Park

Project
Informatie

Geplande projectkosten

6.259.906,00 €

Projectlooptijd

1.1.2017 - 30.6.2021

Prioriteit

Verhoging van de grensoverschrijdende innovatiekracht van het programmagebied

Lead Partner

Netzwerk Oberfläche NRW e.V.

Projectpartners

Hochschule Niederrhein, Demcon Advanced Mechatronics Enschede B.V. , Parthian Technology B.V., Saxion Hogeschool, DNL-mobiel GmbH, Systec Elektronik und Software GmbH , Urbanmaker UG, Bond High Performance 3D Technology b.v., ITA Industrie-Technik Ahlen GmbH, HS Düsseldorf, Grunewald GmbH & Co. KG, Aeolus Coatings B.V., Stichting Polymer Science Park, Cato Composite Innovations B.V.,

Project
Financiering

Financier Bedrag
Hochschule Niederrhein 212.517,00 €
Ministerie van Economische Zaken en Klimaat 316.085,09 €
Stichting Polymer Science Park 57.046,00 €
Provincie Overijssel 173.398,69 €
HS Düsseldorf 198.649,00 €
Parthian Technology B.V. 95.820,00 €
Saxion Hogeschool 40.328,00 €
Demcon Advanced Mechatronics Enschede B.V. 663.267,16 €
Aeolus Coatings B.V. 64.700,00 €
Bond High Performance 3D Technology b.v. 171.680,00 €
Provincie Fryslân 13.847,08 €
DNL-mobiel GmbH 37.068,00 €
EFRE / EFRO 3.129.952,00 €
Grunewald GmbH & Co. KG 59.339,00 €
Provincie Gelderland 23.480,50 €
Netzwerk Oberfläche NRW e.V. 69.633,15 €
ITA Industrie-Technik Ahlen GmbH 99.594,00 €
Cato Composite Innovations B.V. 112.576,00 €
Urbanmaker UG 122.942,00 €
MWIDE NRW 526.808,48 €
Systec Elektronik und Software GmbH 77.207,00 €