In het Spaanse Zaragoza is een 3D-printer voor grote onderdelen met de naam Kraken gepresenteerd. Met het Kraken-systeem kunnen voor het eerst grote metalen/kunststof onderdelen (tot 20 m lang, 4 m hoog en 3 m breed), additief snel en effectief worden opgebouwd, op een werkgebied van max 20x8x6 m. De industrie heeft veel interesse.
Partners in dit EU-project zochten een manier om de productie van grote delen, metaal én hybride (multi-materiaal), anders aan te pakken. Dat meldt Cecimo, Europese koepelorganisatie van fabrikanten van bewerkingsmachines, en een van de partners in het project.
Kunststof en metaal
Met de Kraken portaalmachine kunnen kunststof en metaal gecombineerd geproduceerd worden. Speciaal voor het Kraken-project is een nieuwe 2-componenten polyurethaan pasta (Alchemix PU3720A/B) ontwikkeld, met een depositiesnelheid van 120 kg/uur.
Voor het 3D-metaalprinten wordt de WAAM-methode (wire and arc additive manufacturing) gebruikt, waarbij onderdelen laag voor laag worden opgebouwd door metaaldraad met een lasrobot te smelten. Daarmee kan 1,5 liter per uur worden afgezet. Zo is een opbouwsnelheid van 3D-metaalprinten te halen van 6 kg/uur.
Het Kraken-systeem is volgens het projectteam 40% sneller, 25% productiever en 30% goedkoper dan andere technologieën.
Ook snijden, schuren, polijsten
De subtractieve capaciteiten van de portaalmachine maken ook frezen, schuren en polijsten van 2 mm tegen snelheden van 10 meter/minuut mogelijk. Al deze activiteiten worden mogelijk door een Leica Absolute Tracker (van partner Hexagon MI), die de positie van de kop 1000 keer per seconde bewaakt en regelt.
Dit metrologiesysteem zorgt voor systeemkalibratie, frame-uitlijning en zo nodig realtime automatische correctie. Daarnaast is er een kwaliteitscontrole door het geprinte onderdeel driedimensionaal te scannen. Het systeem heeft ook twee soorten camera’s en artificial vision-systemen om de materiaalstromen te controleren, door het te vergelijken met het CAD-ontwerp.
Realtime laser tracking
“De uitdaging om nauwkeurigheid te blijven garanderen in een dergelijk grote werkruimte (100 m2) heeft Kraken voor elkaar gekregen door realtime lasertracking-technologieën te integreren in het gesloten controlecircuit van het robotsysteem”, vertelt Marcus Steiner van Hexagon MI.
“Door deze methode, kan de precisie van het gereedschap worden gegarandeerd tot 0,1 mm nauwkeurigheid.” CSEM was verantwoordelijk voor het ontwerp van de besturingsalgoritmen en de implementatie van de software.
Alles-in-één hybride productiesysteem
Het alles-in-één hybride productiesysteem is het resultaat van Europese project H2020 dat de afgelopen 3 jaar is uitgevoerd, door 15 partners, waaronder Cecimo. Dit is gecoördineerd door technologisch serviceprovider Aitiip en werd samen met de projectresultaten gepresenteerd bij het Aitiip Technology Center in Zaragoza.
Het systeem valt, volgens de partners, op door de kwaliteit en de grootte van de geproduceerde multi-materiaal onderdelen, samen met de effectieve en snelle manier van produceren.
Dankzij de Kraken-portaalmachine kunnen zeer grote prototypes, zoals architectuurontwerpen, concepten voor transport en aerospaces en grote schaalmodellen voor windtunnelproeven snel en precies additief worden opgebouwd.
Vervolgens is het (onder) van een metalen laag voorzien en nabewerkt (foto’s: Kraken).
‘Klaar voor de markt’
Het Kraak-systeem is volgens onderzoeker en projectcoördinator José Antonio Dieste, klaar voor de markt. “Het is getest in een echte productieomgeving en de demo’s in het project zijn door de bedrijven gevalideerd in reële omstandigheden.”
Industriële bedrijven zijn zeer geïnteresseerd in de machine en de toepassingen, denk aan sectoren als luchtvaart, spoorwegen, maritiem, offshore- en windenergie.
De technologie maakt het mogelijk om nieuwe thermische optimalisatie- en energiebesparingsconcepten te integreren door verschillende materialen (ook composiet) en geometrieën te combineren.
Aerospace en automotive
Airbus bevestigde dat dergelijke hybride technologieën geen toekomstmuziek zijn maar realiteit. Het bedrijf gaat gereedschappen en bewerkingen eisen afkomstig van deze technologie, ongeacht wie het produceert en waar, zo stelde het team.
Niet alleen aerospace heeft interesse, ook de automotive industrie kijkt ernaar. Vito Guido Lambertini (projectmanager bij het research center van Fiat (CRF) en GroupMaterials Labs) heeft bevestigd deze technologie zeker te gaan gebruiken bij de vervaardiging van proefmodellen.