3D-Printing. Toepasbaarheid in de Maritieme Sector

Transcriptie

1 3D-Printing Toepasbaarheid in de Maritieme Sector

2 Haalbaarheidsstudie NMTF D-Printing Toepasbaarheid in de Maritieme Sector Stichting Netherlands Maritime Technology Foundation (NMTF) De Willemswerf Boompjes XB Rotterdam Postbus KM ROTTERDAM T: F: Datum 31 december 2014 Auteur(s) Ir.ing. R.B.J. Hoogvelt (NMTF) Ing. H.A. Buining (TNO) Opdrachtnummer IC_MIIP019 Projectnummer 3222 Onderzoeksperiode Maart december 2014 Aantal pagina's 39 Aantal bijlagen 4 Aantal figuren 12 Aantal tabellen 2 Deze haalbaarheidsstudie is mogelijk gemaakt door een financiele ondersteuning van het Maritieme Innovatie-Impuls Projecten (MIIP) 2014 van Nederland Maritiem Land (NML). Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden vermenigvuldigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, foto-kopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder voorafgaande toestemming van de Stichting Netherlands Maritime Technology Foundation (NMTF). Het ter inzage geven van het NMTF-rapport aan direct belang-hebbenden is toegestaan. 2014

3 Samenvatting De technologie van het 3D-Printen wordt gezien als de nieuwe industriële revolutie. Ontstaan uit de behoefte aan het zogenoemde Rapid Prototyping heeft de technologie inmiddels toepassingen in vele sectoren, van prothesen in de medische sector tot onderdelen van turbinemotoren in de vliegtuigbouw. Met 3D-Printers kunnen complex gevormde producten in kleine series gemaakt worden. Ook biedt deze productietechnologie meer ontwerpvrijheid van onderdelen met een complexe vormgeving. Ook voor de maritieme industrie zal deze technologie voordelen bieden. In de toekomst kan het mogelijk worden aan boord bepaalde reservedelen te printen, zodat op operationele kosten bespaard kan worden en een essentieel onderdeel dat snel nodig is geprint kan worden. In hoeverre het hoge verwachtingspatroon van de technologie ook werkelijkheid zal gaan worden is nog de vraag. Maar dat de techniek voor bepaalde toepassingen haar voordelen heeft is zeker. De maritieme sector heeft behoefte aan een reële verkenning van de mogelijkheden van 3D-Printing technologie in deze industrie. Doel van deze haalbaarheidsstudie is na te gaan wat de reële toepassingsmogelijkheden en voordelen zijn van 3D-Print technologie in de maritieme industrie, met het oog op het stimuleren van innovatieve toepassingen bij bedrijven en het voorbereiden van zogenoemde pre-competitieve Joint Industry Projecten (JIPs). Conclusies Op basis van dit onderzoek kan geconcludeerd worden dat 3D- Printing voor de maritieme sector voordelen kan hebben. Een aantal bedrijven heeft belangstelling voor deze techniek en/ of voor het opzetten van een samenwerkingsverband zoals in de proeftuin. Als randvoorwaarden voor een samenwerkingsverband is door de respondenten gesteld dat de aangesloten partijen actief en langdurig zouden moeten deelnemen en dat de hele keten vertegenwoordigd zou moeten zijn. Dit zou voldoende input moeten leveren en de samenwerking ondersteunen. Het samenwerkingsmodel moet de belangen van deelnemers waarborgen met een lage drempel en easy acces. Er is voor de bedrijven nog veel onbekend over de materialen, de eigenschappen van de materialen en er wordt zorg uitgesproken over de betrouwbaarheid van de delen en hoe certificerende 3 /46

4 instellingen /verzekeringen tegenover het gebruik in kritische toepassingen staan. De bedrijven lijken behoefte te hebben aan professionele kennis van 3D-Printing om ze te kunnen assisteren bij het vinden van de juiste toepassingen. Er is behoefte aan een inventarisatie van onderdelen die nu printbaar zijn, wat binnen afzienbare tijd geprint zou kunnen worden. Daarbij is er behoefte aan het uitproberen van nieuwe materialen, ook bij design. Aanbevelingen Om te voorzien in de behoefte van de doelgroep zijn in hoofdstuk 6 een aantal activiteiten aangegeven, zoals: kennisoverdracht-projecten, quick-scans, haalbaarheidsstudies, pilotcases, investerings-analyses en shared R&D. Het advies is naar mogelijkheden te zoeken om deze activiteiten uit te voeren. Dit zou goed in een 3D-Printing Proeftuin kunnen geschieden. Plannen voor een dergelijke proeftuin worden door InnovationQuarter ontwikkeld. Het advies is om in samenwerking kennis en ervaring op te doen en met elkaar te delen. Ontbrekende kennis kan ondersteund door kennisinstellingen in samenwerkingsprojecten zoals JIPs, al dan niet gekoppeld aan TKI, geïnitieerd worden. Aanbevolen wordt om na te gaan in hoeverre aansluiting gevonden kan worden op andere nationale en internationale initiatieven op gebied van 3D-Printen bij bedrijven, onderzoeksinstellingen en in het onderwijs. Voorgesteld wordt om door middel van een nieuwsbrief de bekendheid van en draagvlak voor dit onderwerp te vergroten voor de maritieme industrie. 4 /46

5 Inhoudsopgave 1 Inleiding Doel van het onderzoek Werkgroep 3D-Printing Aanpak van het onderzoek Opbouw van het rapport D-Print-technologie Geschiedenis van de 3D-Printing technologie Print-processen Materialen Voordelen Beperkingen Maritieme reserve onderdelen Workshop Martime Spare Parts & 3D-Printing Enquête Conclusies uit de enquête Martieme Reserve Onderdelen & 3D- Printing Producten waarvoor 3D-Printing interessant kan zijn Behoefte aan vervolgproject/ Proeftuin 3D-Printing Prototyping Workshop 2: Kansen verkennen 3D-Printing in de Maritieme Sector Programma en presentaties Discussies Reacties uit de vijf groepen/ thema s Behoefte Vervolgactiviteiten Kennisoverdracht Quick-scan en haalbaarheidsstudies Pilotcases Ontwerp Productie Testfaciliteiten Investeringsanalyses Shared R&D met gezamenlijke aanschaf van machines en delen van kennis en ervaring Maritieme Proeftuin 3D-Printing Conclusie en aanbevelingen Conclusies Aanbeveling Bijlage A; Deelnemers Workshop 3 juli 2014; RDM Campus; Rotterdam Bijlage B; Enquête Martieme Reserve Onderdelen & 3D-Printing Bijlage C; Deelnemers Workshop 6 november 2014; RDM Campus; Rotterdam Bijlage D; Themadiscussie in Workshop 6 november 2014; RDM Campus; Rotterdam /46

6 1 Inleiding De technologie van het 3D-Printen wordt door sommigen gezien als de nieuwe industriële revolutie. Ontstaan uit de behoefte aan het zogenoemde Rapid Prototyping heeft de technologie inmiddels toepassingen in vele sectoren, van prothesen in de medische sector tot onderdelen van turbinemotoren in de vliegtuigbouw. Met 3D-Printers kunnen complex gevormde producten in kleine series gemaakt worden. Ook biedt deze productietechnologie meer ontwerpvrijheid voor onderdelen met een complexe vormgeving. Op basis van 3D-CAD modellen kan de productie van uiteenlopende onderdelen overal ter wereld plaatsvinden waar benodigde grondstoffen beschikbaar zijn. Ook voor de maritieme industrie biedt deze technologie voordelen zoals: Snelle prototyping van complexe mechanische systemen, op schaal of ware grootte; Productverbetering gerealiseerd door herontwerp; Productie van metalen of kunststof onderdelen met geïntegreerde complexe interne structuren; Productie van delen met meer functionaliteit, lichter gewicht (figuur 1) en eigenschappen die tot voorheen niet mogelijk waren en die bijvoorbeeld het rendement van gasturbines vergroten. Figuur 1: Geometrie, zonder en met vorm optimalisatie met duidelijke winst stijfheid massa. 6 /46

7 Een andere toepassing waaraan ook gedacht kan worden is het aan boord printen van reservedelen, zodat op operationele kosten bespaard kan worden en een essentieel onderdeel dat snel nodig is geprint kan worden. In hoeverre het hoge verwachtingspatroon van de technologie ook werkelijkheid zal gaan worden is nog de vraag. Maar dat de techniek voor bepaalde toepassingen haar voordelen heeft is zeker. De maritieme sector heeft behoefte aan een reële verkenning van de mogelijkheden van 3D-Printing technologie in deze industrie. 1.1 Doel van het onderzoek Doel van deze haalbaarheidsstudie is na te gaan wat de reële toepassingsmogelijkheden en voordelen zijn van 3D-Print technologie voor de maritieme industrie, met het oog op het stimuleren van innovatieve toepassingen bij bedrijven en het voorbereiden van zogenoemde pre-competitieve Joint Industry Projecten (JIPs). 1.2 Werkgroep 3D-Printing Ter ondersteuning van het project is een werkgroep gevormd met een achttal partners, te weten: 1. 3D-Project B.V. Corné de Kruyff Marcel de Kruyff 2. Damen Gorinchem Don Hoogendoorn 3. IMTECH Mart Hurkmans Anton Klootwijk 4. Kenniscentrum RDM Mainport Kees Machielse Innovation (HR) 5. RDM Makerspace Vincent Wegener 6. Siemens Industry Software B.V. Luc Goossens 7. TNO Arjen de Jong 8. Netherlands Maritime Technology Boudewijn Hoogvelt De werkgroep is een aantal keer bij elkaar gekomen om richting te geven aan het project en de resultaten af te stemmen. Jacqueline Schardijn van InnovationQuarter is in juni 2014 aangehaakt en nauw betrokken bij het project omdat het InnovationQuarter voornemens is om een vervolg te initiëren. 7 /46

8 1.3 Aanpak van het onderzoek Het uitgangspunt van het onderzoek is de huidige status van de 3D-Printing technologie, en de verwachting van de technologische ontwikkeling in de komende vijf jaar. Daarbij wordt gebruik gemaakt van de beschikbare kennis bij de deelnemers aan dit project. De mogelijkheden voor toepassing van 3D-Print technologie lijken soms onuitputtelijk, maar het gaat er wel om waar de reële kansen liggen voor de komende jaren. De studie is beperkt tot twee uitgewerkte toepassingsgebieden met potentieel voor de maritieme industrie. De eerste toepassing betreft het ontwikkelen van prototypes al dan niet op schaal om de werking van mechanische systemen te beoordelen of een complex deel van een scheepsontwerp te visualiseren. De maritieme sector ontwikkelt veelal haar eigen innovatie producten, van design tot engineering. 3D-Printen maakt het mogelijk om dit proces te versnellen door het verbeteren van inzicht in de werking en opbouw van een systeem, het al in een vroegtijdig stadium inventariseren van knelpunten of om de communicatie met de klant te ondersteunen. Bij prototypes geldt dat de delen niet aan alle functionele eisen hoeven te voldoen die in de uiteindelijke gebruiksfase gelden. Het begrip prototype heeft een brede betekenis. Aan een functioneel prototype kunnen hoge eisen gesteld worden die dicht in de buurt komen bij de eisen die aan het uiteindelijke product of onderdeel gesteld worden. Bij een prototype in de zin van zichtmodel gaat het vooral om de uiteindelijke vorm van het product (figuur 2). 8 /46

9 Figuur 2: Een zichtmodel van een koelwaaierblad van een elektromotor. De tweede toepassing betreft het maken van reserveonderdelen. Het toepassen van 3D-Printers aan boord van schepen zou het meenemen van bepaalde reserveonderdelen overbodig kunnen maken of er zou wellicht een cruciaal onderdeel dat urgent nodig is ter plaatse geprint kunnen worden. Een benodigd reserve onderdeel zou ook in een 3D-Printshop in de haven die het schip aandoet, kunnen worden geprint. Dit levert voordelen op zoals ruimtebesparing en besparing op de voorraad- en beheerskosten. Een ander bijkomend voordeel is dat de te produceren onderdelen aangepast kunnen worden op klant- en gebruiksinformatie waardoor de kwaliteit van het onderdeel continue verbeterd kan worden. De vraag is: Welke onderdelen lenen zich hiervoor, welke materialen kunnen gebruikt worden, wat zijn de voor en nadelen? In de eerste werkgroep-projectbijeenkomst is afgesproken om rondom Reserve onderdelen een workshop te organiseren en betreffende het onderwerp Prototyping een enquête te houden onder de leden van het Maritiem Innovatie Council. 1.4 Opbouw van het rapport Als eerste wordt in hoofdstuk 2 ingegaan op de 3D-Printing technologie. Voor het door middel van 3D-Printing te maken Reserve onderdelen is een workshop georganiseerd en is een enquête uitgezet. Hoofdstuk 3 beschrijft deze workshop en de enquête. De enquête betreffende Prototyping & 3D-Printing onder de leden van de Maritieme Innovatie Commissie met dertien open vragen wordt in hoofdstuk 4 beschreven. 9 /46

10 De reacties op de enquêtes waren de aanleiding voor een tweede workshop Kansen verkennen 3D-Printing in de Maritieme Sector met het doel om aanvullende informatie uit de doelgroep te krijgen. In hoofdstuk 5 is deze tweede workshop toegelicht. In hoofdstuk 6 worden de workshops en de enquête geanalyseerd. Tevens wordt in dit hoofdstuk het initiatief van InnovationQuarter besproken. Zij onderzoekt de mogelijkheid om een Proeftuin 3D- Printing op te zetten en hoe deze kan worden gefaciliteerd. De haalbaarheidsstudie wordt afgesloten met conclusies en aanbevelingen in hoofdstuk /46

11 2 3D-Print-technologie Dit hoofdstuk geeft een algemene beschouwing van de 3D-Printtechnologie. Een 3D-Printer is een apparaat dat op basis van digitale bouwtekeningen (computerbestanden) driedimensionale objecten kan produceren. Dit gebeurt door het object laag na laag op te bouwen/ te vormen. In paragraaf 2.1 wordt de geschiedenis van deze technologie beschreven. Vervolgens wordt in paragraaf 2.2 de printprocessen aangehaald en in paragraaf 2.3 de materialen. Het hoofdstuk eindigt met het noemen van de voordelen van de 3D-Print technologie in paragraaf 2.4 en de beperkingen in paragraaf Geschiedenis van de 3D-Printing technologie Het laagsgewijs bouwen bestaat in feite al heel lang. Het eerste patent dateert uit 1892 (Blanther) waarbij, geïnspireerd door hoogtelijnen op kaarten, delen opgebouwd kunnen worden door plaatmateriaal volgens de hoogtelijnen uit te snijden en te stapelen. In 1977 werd de basis van Stereo Lithografie gepatenteerd dat in 1987 voor het eerst werd toegepast in een commerciële machine. Tot ongeveer 2005 was 3D-Printing voorbehouden aan bedrijven die zich de kostbare investeringen konden veroorloven. Tot die tijd waren er in Nederland rond de twintig professionele service bureaus waar delen besteld konden worden. 3D-Printing werd vooral toegepast voor prototyping. Machinebesturingen waren kostbaar, ontwerpsoftware was lastig te bedienen en vergde dure computers. Met het verlopen van enkele belangrijke patenten, met name die voor Fused Deposition Modeling 1 (zie figuur 3) kwamen er tientallen open source projecten op gang, ondersteund door de nieuwe mogelijkheden om via internet samen te werken. Tevens ontstonden er ook diverse bedrijfsmatige initiatieven om goedkope 3D-Printers te bouwen. Aansturing van deze machines werd mogelijk met goedkope micro-elektronica. De rekenkracht van 1 Fused Deposition Modeling, of FDM, is een rapid prototyping-techniek. Hierbij wordt een draadvormig materiaal door een verwarmde extrusiekop geperst. Het gebruikte thermoplastische materiaal smelt en uit de extrusiekop komt zacht kleverig materiaal dat op het product wordt uitgesmeerd. Aldus wordt steeds materiaal aan het product toegevoegd, eigenlijk volgens het principe van het opspuiten van slagroom op een taart. 11 /46

12 computers nam enorm toe waardoor ook ontwerpen in CAD zelfs op een laptop mogelijk is geworden. Figuur 3: Fused Deposition Modeling: 1. Opbrengen (Injectie) van gesmolten materiaal; 2. Vorm in opbouw; 3. Beweegbaar platform. Vanaf 2009 is rondom 3D-Printing een flinke hype ontstaan en verscheen 3D-Printing op de hype cycle die het gerenommeerde consultancy bureau Gartner jaarlijks publiceert. Toen stond 3D- Printing aan het begin van Peak of inflated Expectations. Inmiddels komt 3D-Printen maar liefst drie keer voor in deze hype-curve, zoals figuur 4 aangeeft. Het meest bekend is Consumer 3D-Printing. Inmiddels zijn er vele (duizenden?) printers in Nederland geïnstalleerd. Dat varieert van zelfbouwpakketten bij particulieren, printers op scholen (vanaf basis onderwijs tot universiteiten), in FAB-labs en buurthuizen. Volgens Gartner is Consumer 3D-Printen nu over de top van de hype heen. Een goed voorbeeld van Enterprise 3D-Printing betreft het printen van onderdelen van vliegtuigmotoren. Een producent daarvan is General Electric die zegt dat hun nieuwste vliegtuigmotor veel lichter, zuiniger en onderhoudsvriendelijker wordt door toepassing van 3D-Printing. Het zal echter nog enkele jaren gaan duren voordat deze technologie betrouwbaar genoeg is om ook toe te passen in delen die rechtstreeks te maken hebben met de veiligheid van vliegtuigmotoren. Een ander voorbeeld van een vroege toepassing van 3D-Printen zijn gehoorapparaatjes. In de periode van 2006 tot 2008 is 12 /46

13 nagenoeg de gehele productie van gehoorapparaatjes overgegaan op 3D-Printen. Figuur 4: 3D-Printing komt drie keer voor in Gartner s Hype cycle van Print-processen Meest bekend bij consumenten is het boven beschreven FDMproces. Andere technieken werken bijvoorbeeld op basis van een bad met een vloeibaar hars die onder invloed van licht uithardt. Door bepaalde delen van de vloeistof te belichten hardt het materiaal uit op plaatsen waar het wordt belicht. Waar het materiaal niet wordt belicht blijft de vloeistof gewoon vloeistof. Een derde voorbeeld van 3D-Printen werkt met poeder als basis materiaal. De poeder kan met verschillende methoden omgezet worden in vast materiaal. Bijvoorbeeld door het plaatselijk te verhitten met een laser of door het te besprenkelen met een binder (figuur 5). 13 /46

14 Figuur 5: Complex gevormd poeder model Er zijn nog enkele andere processen voor 3D-Printen, maar het voert te ver om die hier allemaal te behandelen. Inmiddels is er een standaardisatiecommissie die de technieken heeft gedefinieerd als zijnde: Material Extrusion; Vat Photopolymerisation; Powder Bed Fusion; Binder Jetting; Material Jetting; Directed Energy Deposition; Sheet Lamination. De naam 3D-Printen is vooral ingegeven door de consumentenmarkt en het printen van decoratieve delen voor thuisgebruik. De wetenschappelijke wereld hanteert momenteel het begrip Additive Manufacturing. Termen die min of meer op dezelfde techniek duiden zijn: rapid prototyping, layer, digital en rapid manufacturing. 2.3 Materialen Verreweg het meest gebruikte materiaal voor 3D-Printen is kunststof. Thermoplasten kunnen bijvoorbeeld met Material Extrusion (FDM) en Powder Bed Fusion verwerkt worden. De Photopolymeren (meestal acrylaten of epoxys) worden verwerkt via Vat Photopolymerisation of material jetting. Exclusieve processen voor metalen en keramiek zijn inmiddels ook mogelijk. De toepassingsmogelijkheden zijn veel belovend, echter ze staan nog echt in de kinderschoenen. 14 /46

15 De materialen kunnen makkelijk een factor honderd duurder zijn dan die van traditionele materialen en de verwerkingssnelheden zijn vaak zeer traag. In specifieke toepassingen kan de techniek fundamentele voordelen bieden en zijn betrouwbare toepassingen mogelijk. De eigenschappen van de toegepaste materialen laten in veel gevallen te wensen over. Vooral als veiligheid in het geding is, een mooi uiterlijk belangrijk is en/of als het materiaal duurzaam moet zijn komen de beperkingen soms sterk naar voren. De ontwikkelingen gaan wel snel. Er zijn inmiddels vele materialen beschikbaar, maar toch is naar verhouding de keuze beperkt. Metalen die verwerkt kunnen worden beslaan wel een breed spectrum, maar zijn beperkt tot de lasbare kwaliteiten (figuur 7). Figuur 6: Vormgeving door materiaal lokaal te versmelten (directed energy deposition) 2.4 Voordelen Een groot voordeel van de techniek is dat rechtstreeks op basis van een 3D-tekening die met de computer gemaakt is geproduceerd kan worden. Er zijn geen mallen, vormen of gereedschappen nodig. Hierdoor kan het tijdrovende productievoorbereidingsproces verkort en vereenvoudigd worden, hetgeen voor kleine series de levertijd kan verkorten en opstartkosten kan beperken. Mede hierdoor kunnen met 3D-Printen kleine series gemaakt worden, zelfs enkelstuks unieke delen zijn goed mogelijk. 15 /46

16 Een tweede groot voordeel is dat zeer complexe vormen gemaakt kunnen worden die met andere technieken niet haalbaar zijn. Het printen van vrije vormen spreekt tot de verbeelding van veel designers. Zo zijn inwendige structuren mogelijk geschikt voor inwendig transport van vloeistof of gas door het product. Dit kan bijvoorbeeld gebruikt worden voor: koeling van een onderdeel van een brander of motor dat heel heet wordt; de temperatuur van een onderdeel te stabiliseren; om vloeistoffen en gassen door het product te transporteren. Ook zijn bijzondere lichtgewicht toepassingen mogelijk door gebruik te maken van open structuren, vergelijkbaar met een celof honingraadstructuur. Deze structuur kan aangepast worden aan de gewenste eigenschappen die bijvoorbeeld aan de randen anders zijn dan in het middendeel (zie figuur 6). Figuur 7: Met 3D-printen kunnen complexe celstructuren 3D-Printen kan ook gebruikt worden om het aantal onderdelen in één product te beperken en door integratie van een relatief groot aantal functies in een beperkt aantal onderdelen. Het is dan soms niet nodig om een product op te bouwen uit meerdere onderdelen die achteraf samengebouwd moeten worden. De productie via 3D-Printen is soms veel eenvoudiger dan via traditionele technieken. Om bijvoorbeeld een spuitgietmatrijs te ontwerpen en te produceren is zeer specialistische vakkennis 16 /46

17 nodig en kostbare apparatuur nodig. Sommige delen kunnen echter door middel van 3D-Printen bij wijze van spreken met een druk op de knop geprint worden. In principe kun je met 3D-Printen elke pixel van het product definiëren. Je kunt precies aangeven waar je wel of geen materiaal in het onderdeel wilt hebben. Dit opent mogelijkheden tot zogenoemde topologie optimalisaties. 2.5 Beperkingen 3D-Printen heeft nog flinke beperkingen die het aantal toepassingsmogelijkheden drastisch beperken, vaak tot teleurstelling van degenen die een (te) hoog verwachtingspatroon van de techniek hebben. In vergelijking met de meeste traditionele productieprocessen zoals spuitgieten en draaien/ frezen kan met 3D-Printen relatief gezien een zeer beperkte hoeveelheid materiaal verwerkt worden. Daardoor is de productiesnelheid van 3D-Printen doorgaans naar verhouding zeer laag. Daar waar middels spuitgieten de onderdelen doorgaans met een cyclustijd van enkele seconden geproduceerd kunnen worden denk men bij 3D-Printen meestal aan uren. Vooral als de producten en series vrij groot zijn speelt dit een rol van betekenis. Printbare metalen die gebruikt worden voor 3D-Printen kunnen extreem kostbaar zijn. Daar waar bij spuitgietmaterialen gedacht wordt aan bijv. 10 cent per kilo moet je bij veel 3D-Print processen niet schrikken van bedragen in de orde van 300 euro per kilo. De lage productiesnelheid en de hoge materiaalkosten zijn vooral voor grote series van grote producten een probleem. Daarentegen kunnen kleine delen in kleine series soms zeer efficiënt geprint worden. Dat is een belangrijke factor waarom het printen van gehoorapparaatjes een enorm succes is geworden. In een gehoorapparaat is een theelepeltje materiaal verwerkt en van elk gehoorapparaatje is slecht één nodig. Op één bouwplatform van een 3D-Printer kunnen vaak tientallen gehoorapparaatjes tegelijk geprint worden. Een andere beperking van 3D-Printen vormen de eigenschappen van het geprinte materiaal. Zo zijn er vaak problemen met de sterkte, oppervlaktekwaliteit, veiligheid, duurzaamheid, 17 /46

18 temperatuurgevoeligheid, UV-bestendigheid, vermoeiing, kleur, chemische resistentie. Ook geometrisch gezien zijn er beperkingen aan nauwkeurigheid, oppervlakte kwaliteit, en maximale afmetingen. Verreweg de meeste 3D-Printers hebben een bouwvolume in de orde van 300 x 300 x 300 mm. Bij sommige 3D-Printprocessen moet op supportmateriaal gebouwd worden. Dit supportmateriaal moet later verwijderd worden waarbij er littekens op het product achterblijven. Het verwijderen van het supportmateriaal van metalen delen is meestal een stuk lastiger dan van kunststof. Metalen delen kunnen bijvoorbeeld door zagen, knippen of draadvonken van de bouwplaat verwijderd worden. Metalen delen hebben vaak nog inwendige spanningen. Door warmtebehandelingen kunnen deze deels opgeheven worden en kan ook de materiaalstructuur verbeterd worden. Om tegemoet te komen aan de beperkingen van 3D-Printen moeten de onderdelen vaak nog nabewerkt worden. Soms zijn de kosten voor het nabewerken van een geprint deel vele malen hoger dan het printen. Nabewerkingen zijn bijv. schuren, coaten, frezen van pasvlakken, infiltreren. Er zijn bepaalde machines waarin de nabewerking is geïntegreerd in de machine zelf zoals bij de LASERTEC 65 3D van DMG-Mori. 18 /46

19 3 Maritieme reserve onderdelen Om de mogelijkheid tot het maken van reserveonderdelen met behulp van 3D-Printing, bijvoorbeeld in een speciale Printshop in een haven of aan boord van een schip of boorplatvorm, te onderzoeken is een Workshop Martime Spare Parts & 3D-Printing georganiseerd op de RDM Campus voor de leden van Netherlands Maritime Technology. In paragraaf 3.1 wordt de Workshop toegelicht. Paragraaf 3.2 beschrijft de enquête die naar aanleiding van de workshop onder de deelnemende partijen is gehouden. Het hoofdstuk wordt afgesloten met conclusies uit de enquête in paragraaf Workshop Martime Spare Parts & 3D-Printing Een twintigtal leden van Netherlands Maritime Technology namen op donderdagmiddag 3 juli 2014 deel aan de workshop op de RDM Campus te Rotterdam (figuur 8). Voor de deelnemerslijst wordt verwezen naar bijlage A. De workshop startte met drie inspirerende presentaties die de deelnemers een beeld gaven van 3D-Printing en de mogelijkheden voor de maritieme sector. Figuur 8: Workshop Workshop Martime Martime Spare Spare Parts Parts && 3D-Printing 3D-Printing Netherlands Maritime Technology gaf de aftrap en lichtte het doel van de middag toe en ging nader in op de koppeling met de MIIP haalbaarheidsstudie 2014 voor Nederland Maritiem Land. Vervolgens gaf Damen Shipyards Gorinchem haar kijk op de mogelijkheden van 3D-Printing. RDM Makerspace (onderdeel van RDM Campus) maakte duidelijk hoe bedrijven 3D-geprinte reserveonderdelen in de praktijk kunnen gebruiken. Vervolgens schetste TNO haar toekomstverwachtingen rondom de Additive Manufacturing Industrie. 19 /46

20 De drie presentaties waren een goede opwarmer voor de discussie die daarop volgde. De discussie richtte zich met name op de verschillen in materialen en kwaliteitseisen voor reserveonderdelen, hoe koudwatervrees omgezet wordt in vertrouwen en over de economische meerwaarde die 3D-geprinte reserveonderdelen kunnen opleveren. Om het haalbaar te maken werd voorgesteld om met een klein onderdeel van bijvoorbeeld rubber te beginnen, bijvoorbeeld afdichtingen (zie figuur 9). Een onderdeel dat in principe niet al te veel kost, maar als dit onderdeel niet op korte termijn geleverd kan worden, kunnen de kosten behoorlijk oplopen. Figuur 9: Een O-ring en een pakking Tevens werd het idee geopperd om een enquête te houden met specifieke vragen over de zogenoemde top vijf van reserveonderdelen. Siemens uitte zich in de discussie met de opinie, dat wanneer bedrijven niet mee gaan met deze nieuwe technologie, men ingehaald wordt door andere bedrijven. Tijdens de workshop werd door een van de aanwezige deelnemers, InnovationQuarter, interesse gewekt voor de opzet van een 3D-Printing Proeftuin waar bedrijven laagdrempelig toegang krijgen tot kennis en expertise en de nieuwste 3Dtechnologieën. In deze proeftuin kunnen bedrijven terecht voor kleine pilots tot grote projecten. Netherlands Maritime Technology wil de mogelijkheden voor het opzetten van een proeftuin nader onderzoeken. Als eerste moet bepaald worden waar de behoefte precies ligt van de maritieme sector, wie de stakeholders zijn en aan welke eisen een dergelijke proeftuin zou moeten voldoen om aan de behoefte te kunnen voldoen. Welke expertise is nodig, welke apparatuur, etc. Dan moet de bestaande infrastructuur in acht worden genomen. Op tal van plaatsen zijn inmiddels 3D-Printers voorhanden, in het onderwijs vanaf de basis school tot en met de universiteiten, in 20 /46

21 FAB-labs, professionele service verleners en print-shops gericht op decoratieve producten voor thuisgebruik. In hoeverre kan bestaande infrastructuur aan de behoefte voldoen en waar schiet deze tekort? Op basis van bovenstaande moet een visie ontwikkeld worden voor de proeftuin. 3.2 Enquête Onder de aanwezige van de workshop zijn vragen uitgezet met specifieke vragen over de Top vijf van reserve onderdelen. Ook zijn er in de enquête vragen gesteld betreffende een idee om een werkbezoek te brengen bij organisatie die 3D-Printers gebruikt en betreffende een Proeftuin 3D-Printing en betreffende gezamenlijk onderzoek in een JIP. Voor de enquêtevragen wordt verwezen naar bijlage B. 3.3 Conclusies uit de enquête Martieme Reserve Onderdelen & 3D-Printing Van de 22 enquêtes die zijn uitgezet zijn er 8 beantwoord. Dit is een score van ruim 1 op 3. Dit is voor enquêtes een goede score. De bedrijven hebben de moeite genomen om de enquête met zorg in te vullen. Dit waren de volgende bedrijven: Boskalis (2x); Bosch Rexroth; Johnson Controls; Royal Roos; Wärtsilä; Siemens; Eriks; Imtech Marine. De in de enquête gestelde vragen zijn t.b.v. nadere analyse gesplitst in twee hoofdonderdelen: - Voor welke producten denkt u dat 3D-Printing interessant kan zijn, verwezen wordt naar paragraaf 3.3.1; - Opmerkingen i.v.m. eventueel op te zetten proeftuin c.q. vervolgproject, verwezen wordt naar paragraaf Producten waarvoor 3D-Printing interessant kan zijn. De producten waarvoor 3D-Printing interessant zou kunnen zijn, zoals door de respondenten aangegeven in de enquête, zijn opgesomd in tabel 1. Zonder verdere achtergrondinformatie is een globaal oordeel gegeven over de haalbaarheid van de genoemde producten en conclusies getrokken: - De deelnemers aan de enquête in ieder geval belangstelling voor 3D-Printing hebben en dat ze hier voor zich zelf een beeld van hebben; 21 /46