Is een metalen onderdeel van een verpakkingsmachine, dat tijdens het razendsnelle proces meerdere keren per jaar stuk gaat, te vervangen door een duurzame en sneller te leveren 3D-print? Een interview met 3D-print expert Carl van de Rijzen van Visual First die dit met succes onderzocht bij The Chocolate Factory in Rotterdam. Het nieuwe materiaal Stratasys Nylon 12CF bleek de test te doorstaan en biedt kansen voor meer toepassingen voor de maakindustrie.

Metalen onderdelen van een verpakkingsmachine hebben veel te lijden en moeten meermaals per jaar worden vervangen. Op de vraag hoe dit is op te lossen, vond Carl van de Rijzen van Visual First het antwoord. Visual First is gespecialiseerd in het creëren van 3D-modellen, impressies en een voorloper op het gebied van 3D-printen. Zo werkt Visual First samen met DSV aan het 3D Printing Exploration Lab om te kijken hoe zij met hun logistieke dienstverlening het proces van 3D-printen kunnen verbeteren, dit in samenwerking met Stratasys, een grote speler in de 3D-printmarkt. Met behulp van dit netwerk, de nodige kennis en “vooral door gewoon te doen”, vond Visual First de oplossing voor die kostbare spare parts.

Wat was precies de vraag van The Chocolate Factory?

“The Chocolate Factory maakt verschillende chocoladeproducten, waaronder de chocoladerepen Johnny Doodle, met de bekende creatieve verpakkingen. Het inpakken van chocoladerepen gebeurt machinaal. Vlak nadat de laatste wikkel eromheen is gedaan, begeleidt een metalen haakvormig onderdeel de repen naar boven, naar de volgende stap in de lopende band.

Door de variëteit in de producten, moet de machine regelmatig worden bijgesteld. Bij een verkeerde aanvoer van repen kan het gebeuren dat het betreffende onderdeel vastslaat en verbuigt. Het vervangen van dit onderdeel en het repareren van de schade was duur en kostte nogal wat tijd. De vraag was of het haalbaar was om dit onderdeel 3D te printen en zo te besparen op materiaalkosten, downtime en schade aan de machine.”

 

Hoe hebben jullie dit onderzocht?

“Eigenlijk door gelijk te dóen. We zijn een jaar geleden begonnen met het onderdeel digitaal te maken, reverse engineering: een bestaand onderdeel terugbrengen naar een digitaal 3D-model. Het ging om een oudere machine, waar geen 3D-modellen van waren. Nadat we het onderdeel hadden gemodelleerd, konden we met dat 3D-model testprints maken op onze Leapfrog 3D-printer. De eerste twee testen waren met ColorFabb-materialen XT en HT, sterke, stevige kunststoffen. Voor andere toepassingen zijn die erg geschikt, maar voor deze machine bleek dat er teveel flexibiliteit in het materiaal zat en te weinig stugheid. En die stugheid heb je juist nodig als vervanging van metaal.

In onze zoektocht naar stugger materiaal kregen we via onze samenwerking met het 3D Printing Exploration Lab van DSV contact met Stratasys. Zij gaven advies over het 3D-model en waren bereid prototypes te maken van verschillende materialen. Ze opperden hun nieuwe materiaal Nylon 12CF, een thermoplast gevuld met carbonvezels. Stratasys stuurde ons een print van het onderdeel toe, dat ze hadden laten maken in hun vestiging in Duitsland. Toen ik hiermee naar de fabriek ging was iedereen gelijk enthousiast, nog voor het in de machine zat. Het materiaal voelt ongelooflijk hard en stug aan, je kan het met geen mogelijkheid buigen. Het doorstond een test met vier pallets chocoladerepen zonder problemen. “

 

Levert deze oplossing de verwachte besparing op?

“Zeker, want er is geen schade aan de machine meer, de kosten voor het onderdeel zijn lager en deze hoeft minder vaak te worden bijbesteld. Met deze oplossing realiseren wij een kostenbesparing van 60 procent alleen op het onderdeel. Want in tegenstelling tot metalen spare parts, geeft een 3D-print geen schade aan de machine als het breekt. Ook ligt de machine minder lang stil, want het onderdeel is nu in een week geleverd, terwijl dit voorheen een maand duurde. De levertijd kan natuurlijk nog sneller, tot enkele uren, wanneer er een 3D-printer op de locatie aanwezig is.”

Wat betekent deze toepassing van 3D-printing voor de toekomst?

“Dat dit werkt, biedt iedereen die regelmatig onderdelen moet vervangen natuurlijk de kans om kosten en tijd te besparen. In de toekomst willen we in samenwerking met DSV en Stratasys de levering van de prints optimaliseren, zodat een ondernemer daar geen omkijken meer naar heeft en eventueel voorraden van onderdelen kan aanleggen of on demand een spare part kan printen.”

The Chocolate Factory is overtuigd en willen waar dat mogelijk is meer 3D-geprinte spare parts inzetten in het productieproces. En dan niet alleen spare parts, ook hulpmiddelen bij handelingen die veel tijd kosten. Denk aan tools om het inpakken van op maat gemaakte producten te vereenvoudigen. Daarnaast is 3D-printing ook geschikt om een prototype van een gietmal te maken. The Chocolate Factory gebruikt zo’n prototype om te testen hoe hun product overkomt. Dit prototype is nu van kunststof en het maken daarvan is een duur en ook tijdrovend proces. Een 3D-print is in een paar dagen gemaakt en geleverd en veel goedkoper. De mogelijkheden van deze technologie zijn enorm.”

Ook Stratasys ziet een geweldige toekomst in 3D-geprinte productieonderdelen, onderdelen voor industriële machines in het algemeen en vooral voor verpakkingsmachines. Nadav Sella, hoofd van de afdeling Emerging Solutions: “Door de grote verscheidenheid aan verpakte producten zijn er aan deze machines relatief veel aanpassingen nodig. In veel gevallen bespaart het gebruik van 3D-printing niet alleen tijd en kosten in het fabricageproces van die machines, maar maakt dit proces ook efficiënter door het gewicht te verminderen, het ontwerp te vereenvoudigen en de functionaliteit te vergroten.”

Meer informatie over Stratasys en Nylon 12CF op www.stratasys.com.

Meer informatie over DSV www.dsv.com en 3D printing exploration lab via erik.vanwunnik@dsv.com.