Complexere producten sneller en gemakkelijker fabriceren.

‘In mijn optiek is additive manufacturing een concept met twee belangrijke toepassingsgebieden,’ zegt Gibson, een internationaal gerespecteerd expert op het gebied van mechatronisch ontwerpen, robotica en additive manufacturing, die in 2017 een prijs ontving voor zijn levenslange inzet: de Freeform & Additive Manufacturing (FAME) Award. ‘Ten eerste kan additive manufacturing bijdragen aan het ontwerpen en ontwikkelen van nieuwe producten. Zo’n proces kan geruime tijd in beslag nemen, en tegenwoordig lijkt het alsof de grootste vertragingen in de eerste fasen plaatsvinden. Additive manufacturing helpt de boel te versnellen, omdat je niet meer tot in detail hoeft te begrijpen hoe iets kan worden gemaakt. Als je met een computer een product ontwerpt en je denkt dat je ontwerp al zo’n beetje functioneert zoals je bedoeld hebt, dan kun je het vrijwel meteen gaan bouwen. Dat is heel nieuw. In het verleden moest je meestal allerlei andere deskundigen inschakelen voor het in elkaar zetten van je prototypen. Heel weinig ontwerpers hadden de gave om ook maker te zijn. Additive manufacturing brengt de twee rollen bij elkaar en vergemakkelijkt het ontwerp- en ontwikkelproces.’ 

Simpeler productontwikkeling

‘In het verleden onderwezen en onderzochten we Design for Manufacture,’ vervolgt Gibson. ‘We wisten dat wanneer je iets ontwerpt, je ook goed moet nadenken over de vraag hoe je het gaat maken. Het resultaat is vaak een compromis. Met additive manufacturing verdwijnt de behoefte aan Design for Manufacture min of meer. Met 3D-printers, bijvoorbeeld, kunnen we nu heel gemakkelijk en snel dingen maken die vroeger ondenkbaar waren. We kunnen verschillende materialen door elkaar printen: je kunt dus in één en hetzelfde onderdeel stugge en flexibele materialen combineren. Je kunt kleur in je ontwerpen verwerken. Bij het (re)produceren van onderdelen kun je de mechanische eigenschappen aanpassen, waardoor je plekken krijgt die sterker of zwakker zijn, lichter of compacter, meer of minder elektrisch geleidend.’

Betere prestaties

Het tweede toepassingsgebied voor additive manufacturing hangt samen met de complexiteit van producten in onze tijd, legt Gibson uit. ‘We verwachten voortdurend betere prestaties van de producten die we creëren. Dat vereist dat we heel diep moeten nadenken over de materialen die we kiezen, en over de wijze waarop we ze combineren en uitbreiden met sensoren en actuatoren om de producten slim te maken. Additive manufacturing is in feite een set gereedschappen, naast andere bestaande gereedschappen, waarmee dat proces gemakkelijker en gebruiksvriendelijker wordt.’ Volgens Gibson geldt dit vooral voor high-end, complexe vormen van additive manufacturing, waarbij gebruikgemaakt wordt van hoogwaardige materialen en technieken als topologieoptimalisatie. ‘In de ruimtevaart en bij hoogwaardige voertuigen zijn het dit soort factoren die ons in staat stellen betere prestaties mogelijk te maken.’  

Aansluiten bij de industrie

In alle opwinding die er is rond het onderzoek en de ontwikkelingen die gaande zijn in additive manufacturing en 3D-printing, constateert Gibson dat ver één ontbrekende schakel is: de vertaalslag naar de industrie. In zijn rollen binnen de UT en het Fraunhofer Project Centre hoopt hij die verbinding te helpen leggen door de industrie te helpen een aantal van zijn ideeën over additive manufacturing te integreren in de dagelijkse praktijk. ‘De kracht van Fraunhofer Project Center is dat de industrie ons reële problemen voorlegt, waarvoor wij vervolgens proberen praktische oplossingen te vinden – in plaats van ons alleen maar bezig te houden met hypothetische problemen of generalisaties, iets wat heel gebruikelijk is bij onderzoekers. Samenwerking met de industrie is belangrijk, omdat niemand een probleem zo door en door en kent als degene die er in de praktijk tegenaan loopt. Heel vaak hebben praktijkmensen ook ideeën over mogelijke oplossingen. Maar het kan zijn dat ze niet alle vaardigheden of fundamentele kennis tot hun beschikking hebben die nodig is om het probleem daadwerkelijk opgelost te krijgen.’

PROF. DR. IAN GIBSON
prof.dr. I. Gibson (Ian)
Hoogleraar Design Engineering, Universiteit Twente, Wetenschappelijk Directeur, Fraunhofer Project Center aan de Universiteit Twente. Aandachtsgebieden: onder meer Mechatronica, Robotica en Additive Manufacturing.

‘Mijn doel is zowel de industrie als onze studenten de kennis aan te reiken die ze nodig hebben om gebruik te maken van de vele nieuwe mogelijkheden die additive manufacturing met zich mee brengt. Dat is mijn hoofddoel. We kijken daarbij niet naar één bepaalde techniek, maar naar hoe we technieken kunnen combineren. Met 3D-printers hebben we nu tools die nog lang ten volle worden benut. Ze vormen een oplossing waar we nog een probleem bij zoeken. Studenten die interesse hebben in ons onderzoek moeten creatieve denkers zijn, jonge geesten die over grenzen heen kunnen kijken. Dat is wat ik van ze verlang. In ruil daarvoor geven wij hun toegang tot de feitelijke probleemruimte, waar ze hun creativiteit kunnen uitleven op echte, actuele problemen.’