Willemin-Macodel bereidt zich voor op AM-tijdperk


AM gaat opbouw CNC-machines veranderen

Postprocessing van 3D geprinte metalen onderdelen: een thema dat niet alleen gebruikers van AM technologie bezighoudt, ook de machinebouwers. In tweeërlei opzicht is het complex: vanwege de specifieke metallurgische eigenschappen van de 3D geprinte werkstukken en doordat 3D metaalprinten nog niet echt geïntegreerd is in een doorlopend proces. Het Zwitserse Willemin-Macodel denkt voor beide zaken een oplossing te hebben.

Voor de Zwitserse fabrikant van CNC precisiebewerkingsmachines Willemin-Macodel is de opmars van 3D metaalprinten om meerdere redenen een zaak die men op de voet volgt.De medische industrie, met name het frezen van chirurgische instrumenten en implantaten, is een belangrijke afzetmarkt voor de precisiemachines uit de Zwitserse Jura. Veel klanten uit deze sector hebben plannen om méér 3D metaalprinten te gaan toepassen. Denis Jeannerat, directeur Technologie, ziet echter dat bijna alle met AM technologie gemaakte stukken nabewerkt moeten worden. Niet alleen de medische componenten, ook die uit de aerospace industrie waar Willemin-Macodel ook actief in is. Terwijl de technologie dus aan de ene kant een bedreiging vormt, biedt ze aan de andere kant kansen voor de machinebouwer.

De medische industrie schakelt snel over op 3D metaalprinten, zoals deze rugimplantaten van 3D Systems. Dat stelt de machinebouwers voor nieuwe uitdagingen wat betreft het nabewerken.

Invloed op machinebouw


Voor Denis Jeannerat staat vast dat 3D metaalprinten de machinebouw gaat beïnvloeden. Qua marktvolumes maar eveneens in technologisch opzicht. “Printen doet men met poeders tot 40 µm doorsnede. In de sectoren waarin wij ons begeven, wil men hogere nauwkeurigheden en oppervlaktekwaliteiten. Dan moet er dus altijd worden nabewerkt. De materiaalafname is echter veel geringer dan we gewend zijn.” In plaats van uit vol materiaal de precisiecomponenten te frezen, gaat het nu nog om enkele bewerkingen waarbij een geringe hoeveelheid materiaal wordt weggefreesd of -gedraaid. “Dit heeft gevolgen voor de opbouw van de bewerkingsmachines”, verwacht Jeannerat. De spillen zullen in de toekomst minder koppel nodig hebben, wel hogere toerentallen. “Minder spaanvolume, hogere oppervlaktekwaliteiten.”


Onderschat frezen niet


Denis Jeannerat denkt dat menigeen het nabewerken van AM werkstukken onderschat. Dat begint al bij de opspanning: als de design engineer daar onvoldoende rekening mee houdt, wordt het nabewerken onnodig complex. “En meestal hebben de mensen die de stukken ontwerpen geen idee van de andere bewerkingen die volgen. Als wij geen opspanvlak hebben, is er al het eerste probleem. Meestal zijn de stukken poreus, zeker in de medische industrie, dan is opspannen extra moeilijk.” De tweede moeilijkheid is dat de 3D geprinte materialen zich anders gedragen dan men gewend is in de verspaning. Dit komt doordat zich tijdens het 3D printen spanningen in het werkstuk opbouwen. Hierdoor kan het werkstuk zich tijdens de nabewerking vervormen. Spanningsvrij gloeien is een oplossing, maar kost wel doorlooptijd. Daarnaast zijn de afwijkingen in de maatvoering niet altijd constant.

"Als de design engineer er onvoldoende rekening mee houdt, wordt het nabewerken onnodig complex"

Oplossingen


Om in te spelen op deze trend heeft het team van Denis Jeannerat zowel een technologie ontwikkeld voor het precies opspannen van AM delen als een productiecel waarin het nabewerken vergaand geautomatiseerd is. De oplossing kan ook voor het bewerken van smeeddelen worden ingezet. In de cel worden 3D geprinte implantaten onbemand gemeten, nabewerkt, opnieuw gemeten en dan automatisch gesorteerd. Het nabewerken gebeurt op de 508MT2 machines, een van de CNC platformen die de Zwitsers bouwen voor het nauwkeurig bewerken van precisie onderdelen. Ook het meten van de stukken op een coördinaten meetmachine, zowel voor als na de verspanende bewerking, gebeurt geautomatiseerd. De robot sorteert na de bewerking de juiste en foute producten. Afkeur wordt in een aparte rij in de rasterlade gelegd.