Techniek&innovatie

Aantal maritieme toepassingen neemt toe


3d metaal printen niet meer weg te denken

Branche: Toeleveranciers | Auteur: Erik van Huizen | Publicatiedatum:

De ontwikkelingen in het 3d printen van metalen objecten voor de maritieme industrie gaan snel. Het biedt dan ook veel voordelen. Zo is er minder materiaal nodig, kan er sneller worden geleverd en zijn de leveringstijden betrouwbaarder. Twee pioniers in het printen van metalen objecten voor de maritieme industrie, zijn RAMLAB op het voormalige RDM-terrein in de Rotterdamse haven en Huisman Equipment in Schiedam.

Hoe snel het gaat met de ontwikkelingen, bewijst RAMLAB. Ongeveer twee jaar geleden werden daar op de eerste kleine lasrobot testen uitgevoerd en eind vorig jaar werd al de eerste gecertificeerde 3d geprinte scheepsschroef ter wereld gepresenteerd. De schroef werd met behulp van de Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) technologie ‘geprint’ voor scheepsbouwer Damen. Bij WAAM wordt een standaard lasrobot gebruikt en standaard lasdraden.

Tijdens het door Maritiem Nederland georganiseerd Smart Maritime Technology Event is eeen hele parallelsessie geweid aan 3D printing & additive manufacturing. Tevens kun je tijdens SMT 2018 op 14 juni in Rotterdam een rondleiding krijgen bij RAMLAB.

>>> Bezoek Smart Maritime Technology en ontdek wat 3D printing & additive manufacturing voor uw business kan betekenen

De Damen-schroef werd gemaakt van een bronslegering, maar in het WAAM proces kunnen alle bekende materialen uit de scheepsbouw worden gebruikt zoals koper, nikkel, aluminium, staal en RVS. De kracht van WAAM zit volgens Vincent Wegener van RAMLAB vooral in de software waarmee de 3d-vormen kunnen worden gemaakt. “Maar ook het onder controle hebben van de eigenschappen van het materiaal is belangrijk. Daarvoor werken we samen met de technische universiteiten van Delft en Twente.”

‘Een van de nieuwe projecten van RAMLAB is het maken van onderdelen voor het casco van een schip’

Twee jaar na het begin staan in RAMLAB twee grote lasrobots, is eigen labapparatuur aangeschaft en werd het team uitgebreid tot vijf medewerkers. Ook is het aantal partners in het project uitgebreid tot dertig, waaronder toeleveranciers en eindgebruikers. Deze partners krijgen voor een jaarlijkse fee onder meer inzicht in de resultaten van de onderzoeken die RAMLAB uitvoert. Zo bestaat een van de projecten als vervolg op de WAAMpeller uit het maken van onderdelen voor een casco van een schip. Ook wordt gekeken naar hybride vormen, waarbij als basis bijvoorbeeld een bestaande pijp wordt gebruikt waarop vervolgens de complexe vormen worden gelast.

Lasercladden

Huisman Equipment in Schiedam is een van de partners van RAMLAB. Het bedrijf deed in 2015 al mee met een Joint Industry Project over 3d metaal printen voor het leveren van spareparts voor de maritieme industrie. Het waren toen nog vooral poederbed technieken. “Je kon er unieke vormen mee maken”, vertelt Eric Romeijn, hoofd van de afdeling research & development bij Huisman. “Maar de producten die je hiermee op een machine van 1,5 miljoen euro kon maken, bleken voor ons veel te klein. Ook hadden de producten nog veel nabewerking en een temperatuurbehandeling nodig. Daar konden we dus niet zoveel mee.”

Eric Romeijn bij de geprinte haak in de hal van het hoofdkantoor van Huisman in Schiedam (foto: Erik van Huizen)

Uiteindelijk leidde het project er wel toe dat Huisman zich meer ging richten op het ‘lasercladden’. Als proef werd een grote ring genomen. “Die maken we normaal gesproken uit een as. Probleem daarbij is dat je veel materiaal moet weghalen. Toen kwam vanuit het project het idee om een gesmede ring te maken. Deze heeft dan nog niet de goede eigenschappen, maar dat konden we gaan aanbrengen met het cladden. De hardheid en de roestvrijheid hoeft namelijk niet overal te zitten. We wisten echter nog niet wat we er precies mee moesten. Maar in diezelfde tijd waren we bezig met het aan elkaar lassen van platen van 300 millimeter dik. Toen ontstond het idee om van lasrobots gebruik te gaan maken. Het project ging toen over in RAMLAB.”

Na het brainstormen met een collega kwam Romeijn op het idee om een haak te gaan ‘printen’ met een lasrobot. Hij vroeg zijn robotprogrammeur in Tsjechië of hij deze kon maken. Deze wist de haak uiteindelijk in korte tijd in elkaar te krijgen. De haak is nu te bewonderen in de hal van het Huisman hoofdkantoor.

Vierde manier

Hoewel de techniek veelbelovend is voor de toekomst, verwacht Romeijn niet dat het voor alle objecten economisch zinvol is om deze 3D te gaan printen. Hij denkt bijvoorbeeld niet dat hij grote aantallen objecten in metaal gaat printen. “Als we veel gietstukken nodig hebben, gaan we deze niet allemaal 3D printen. Maar we maken maar zes of zeven grote kranen per jaar. En dan zitten er weliswaar meerdere haken op een kraan, maar het gaat dus niet om grote aantallen. Voor de grote constructies die wij maken is plaat, buis en as qua materiaal zo goedkoop dat je je moet afvragen waarom je dat allemaal zou gaan oplassen.”

Romeijn ziet 3d printen meer als een vierde aanvullende manier naast het gieten of smeden en het maken van metalen objecten uit plaat. “Het leuke van die vierde manier is dat soms dingen gemaakt kunnen worden die met de andere technieken niet mogelijk zijn. We kunnen nu veel meer vormen maken en ook holle ruimtes. En in hetzelfde proces kunnen we meerdere materialen door elkaar gebruiken. Hierdoor kunnen we verschillende materiaaleigenschappen krijgen op verschillende plekken. Je kan bijvoorbeeld slijt- of roestvrije lagen opbrengen. Een object is dan van binnen van roestend staal, terwijl je de buitenkant roestvrij maakt.”

Inmiddels heeft Huisman besloten samen met RAMLAB een holle haak te gaan printen. Voordeel hiervan is dat er minder materiaal nodig is, maar dat de haak wel net zo sterk is. Het wordt een 300 tons haak die ook wordt gecertificeerd. Hiervoor wordt samengewerkt met de bureaus DNV-GL, ABS en Bureau Veritas. 

Proces beheersen

Een ander belangrijk voordeel van 3d printen voor Huisman is een betere procesbeheersing. Zo loopt het bedrijf bij grote, unieke en complexe gietstukken soms tegen kwaliteitsissues aan. “Het werk lijkt direct na het gieten nog wel goed, maar bij de warmtebehandeling springen er dan barsten en scheuren in het gietwerk. Er ontstaan dan allerlei materiaalspanningen in de haak doordat de ene plek sneller afkoelt dan de andere plek. De gieter wil dan wel opnieuw gaan gieten, maar dan kan je voor de grote complexe gietstukken zoals wij ze maken, er wel weer drie maanden levertijd bij optellen”, aldus Romeijn.

‘Het mooie van 3d printen is dat we nu veel meer vormen en ook holle ruimtes kunnen maken’

“Ik kan echter moeilijk tegen een klant zeggen dat de kraan op tijd klaar is, maar dat hij nog even drie maanden moet wachten op de haak. Het 3d lassen lijkt voor ons dus een proces dat we zelf veel beter kunnen beheersen. We doen immers al niets anders dan lassen. We kunnen met het 3d lassen dus kwaliteits- en planningsrisico’s voorkomen.”

Het is overigens niet alleen maar metaal wat wordt geprint bij Huisman. Inmiddels staat in het bedrijf ook een professionele 3d printer die in plastic kan printen. ‘Wij printen voor ieder research project ook wel iets in kunststof, bijvoorbeeld voor fundaties, behuizingen voor sensoren of een ander hulpstukje. Maar bijvoorbeeld ook als we iets aan een klant willen laten zien, dan kunnen we het object op schaal printen. Dat is heel erg handig en voor ons inmiddels wel dagelijkse kost. Maar voor onze uiteindelijke objecten, zoals de haken voor de kranen, zijn kunststoffen vanwege de benodigde stijfheid en sterkte niet geschikt.”

Ontwerpen streamen

Naast betrouwbare levertijden kan het 3d printen er ook voor gaan zorgen dat bedrijven minder grote voorraden hoeven aan te houden. Een idee van Wegener is dan ook ‘parts on demand’ te gaan printen. Het moet de Spotify worden van het 3d printen. “In plaats van een muzieknummer te luisteren, stream je straks het 3d ontwerp van het onderdeel wat je wilt gaan printen. We leggen daarvoor een database aan met de onderdelen. Zo moet het mogelijk worden dat de objecten over de hele wereld uitgeprint kunnen worden.”

Deel deze pagina

Probeer TW

Geïnteresseerd in techniek? Kies dan voor Technisch Weekblad (TW)

TW biedt technici het laatste nieuws, achtergronden en opinie op het gebied van techniek en innovatie. TW lees je in print en altijd en overal online op je pc, tablet of smartphone. Voor studenten en starters onder de 35 jaar met een technische opleiding, is TW helemaal gratis! 

Naar de website van TW voor het laatste nieuws

Meer informatie over een abonnement

Betabanen

Maritiem Nederland

Welkom op de site van Maritiem Nederland, hét opinie- en vakblad voor de gehele maritieme sector in Nederland.

Editie MN 09-2018

Partners Maritiem Nederland