IN THE FIELD  
Maintenance Magazine 140 – juni 2018

Maintenance in 3D-printerparken

“Ons onderhoud is vrijwel de enige component waarin we een onderscheid kunnen maken met de concurrentie. Het is dan ook een strategische activiteit en daarover praten we niet”, zo kregen we te horen bij een van de grote 3D-printerparken in België. Een ander bracht alles in stelling voor nieuws en daar waren we dus ‘te vroeg’. Vandaag toch een artikel over maintenance in het complexe 3D-printindustrie landschap.

Er zijn tal van verschillende technologieën om veel verschillende materialen, kunststoffen en metaallegeringen te drukken. Stereolithografie (SLA), Fused Deposition Modelling (FDM), Fused Filament Fabrication (FFF), … Selective Laser Sintering (SLS) lijkt zich vandaag als overwegende technologie op te dringen. Een laagje poeder wordt dun uitgestreken en de laser smelt er een patroon in, laag na laag.

Poeder

“Poeder! Je mag alles nog zo goed afsluiten als je wilt maar poeder komt gewoon overal”, zegt Malcolm Riesewijk bij LAYaLAY bv in Enschede. Poeders en bewegende delen rijmen niet altijd even goed. Belangrijke onderdelen en zelfs de elektronica vergen een regelmatige reiniging. “Je kan die schoon blazen en de connectoren ook. Maar voorzichtig. Een vonkje kan al snel overslaan.” Riesewijk vertelt: “In een gipsprinter kwam poeder op de PCB (moederbord) terecht: 1.200 euro kosten.”

Waarborgen

Het eerste jaar kent de machine bij de meeste leveranciers een volledige waarborg, inclusief onderhoud en onderdelen. De duurste component in lasermachines is de laser. Die draait x uren en wordt bij defect vervangen. “Er zijn onderhoudscontracten waarbij de klant de helft betaalt als de laser het in het tweede jaar laat afweten.” Het tweede jaar kan je het onderhoud erbij kopen, of in een bundel van drie of vier jaar. Of een contract alleen voor onderdelen. Sommigen bieden drie interventies aan waarna je dan de uren betaalt. “Sommige gebruikersbedrijven vinden de onderhoudscontracten zo prijzig dat ze het er op aan laten komen. Heb je geen problemen dan kan je fors besparen.”

Er zijn typische kostenplaatsen. In een full colour gipsprinter met kleurencassettes gaat de elektronica, de zogenaamde poggyboard, regelmatig defect: 500 euro. Ook de bandkabel tussen de elektronica en het bewegende deel, knapt regelmatig stuk: 200 euro. “Dat is niet aangenaam want het gebeurt terwijl je aan het produceren bent.” Dat betekent tegelijk tijd- en productieverlies.

FDM-toestellen zijn zo goed gebouwd dat er ook nauwelijks problemen zijn, ervaart Riesewijk. Polyjet en Multijet (met inkjet-printkop) kan je zelf onderhouden. “Je gaat met een stofdoekje over de kop. Harsresten haal je weg, het glas van de UV-lamp hou je schoon en met een stofdoekje ga je over de printkop. Dan doet de kop het één of twee jaar. Doe je het niet, dan gaat hij veel sneller stuk.” Mimaki komt met zelfreinigende koppen. Wanneer de nozzles ‘verstoppen’ gaat de machine in cleaningmode.

Open source – closed source

“De meeste fabrikanten kennen een ‘gesloten architectuur’ zodat je van dezelfde toeleverancier de materialen én het onderhoud moet afnemen. Nu patenten op SLS-technologie vervallen, komen er ‘open source’ machines op de markt.” Je bepaalt de parameters, print met verschillende materialen, onderdelen vind je overal. Het onderhoud kan je zelf doen of uitbesteden. “Sommige nieuwe producenten stappen na een tijdje weer af van die openbrongedachte om met eigen harsen en onderhoudscontracten uit te pakken waaraan ze ook zelf iets verdienen.”

Het belang van schutgassen

“In zakencijfer stelt deze business voor ons nog niet veel voor”, relativeert Wim Velghe, business developer Additive Manufacturing bij Air Liquide, “maar we kennen er wel een jaarlijkse groei van 30%.” Het bedrijf levert argon voor metaalprinters, stikstof voor SLS-processen, helium voor electron beam melting. Spoelen met deze gassen creëert in de bouwkamer een inerte atmosfeer die voor een zuivere smelt zorgt. Typisch wordt argon gebruikt bij titanium. Voor staal en aluminium kan je stikstof kiezen. Schutgassen voorkomen ook dat de poeders onder laserlicht ‘ontvlammen’.

Een stikstofgenerator die stikstof uit de atmosferische lucht splitst, blijkt niet altijd de beste oplossing omdat “je de zuiverheid van het gas niet kunt garanderen.” En dus ook niet de herhaalbaarheid. Stikstof uit flessen wordt geleverd met een kwaliteitscertificaat van 99,999%. Aandacht dus voor de gassen en de ontspanners. “Heb je meerdere machines, ben je eerder aangewezen op een vloeibare stikstof of argon tank. Die zijn ondertussen al voorzien van telemetrie die het volume bewaakt. Je kan je niet veroorloven zonder gas te vallen tijdens het printen.”

Air Liquide onderzoekt met twee O&O-medewerkers de invloed van zijn gassen op het metaalprinten. “Moet het schutgas per se argon zijn of kan het ook met het goedkopere stikstof.” Ook hier geldt dat wie zijn kosten onder controle heeft, veel kan besparen. Gas is niet de duurste kostencomponent. Een typische productiemachine kan jaarlijks zo’n 5.000 euro gas verzetten. Het is wel een vrij constante kost. Anderzijds: “Renishaw patenteerde een systeem om argon te recupereren.” Sommigen vreesden ook dat de introductie van de HP Jet Fusion-technologie het einde van de SLS-markt inluidde maar nu merkt men dat het aantal lasers in een machine toeneemt, dat het vermogen stijgt,… “Gas blijft nog wel even nodig.”

Bewust veilig omgaan met poeders en gassen

Het gas staat best buiten opgeslagen en aan de machine dient er in gas- en zuurstofdetectie voorzien te zijn. Het poeder, vers of gerecycleerd, moet droog staan en best onder inert gas. Ook het zeven gebeurt onder gas. Inerte gassen zijn kleurloos en reukloos. Verstikkingsgevaar is niet denkbeeldig. “Ik heb één keer geweigerd ergens binnen te gaan. De buffer van de stikstofgenerator stond in een kamer de grootte van een toilet”, zegt Velghe die hamert op het bewust veilig omgaan met gassen.

Maar ook met de printpoeders is het oppassen geblazen. Poeders kunnen exploderen maar vormen ook gezondheidsrisico’s. Inademen van metalen nanodeeltjes zou wel eens longfibrose kunnen veroorzaken. Inconel 718 en Hastelloy X zouden kankerverwekkend kunnen zijn. Het vergt collectieve en persoonlijke beschermingsmiddelen en personeel dat opgeleid is in het veilig omgaan met deze materialen. <<

Door Luc De Smet