Met de onderzoekscampus ‘Digital Photonic Production’ staat de industrie en wetenschap in Aken een instrument ter beschikking voor de vormgeving van de productietechniek van de toekomst. Met financiële ondersteuning van het Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) coördineert de afdeling Lasertechnik (LLT) van de RWTH in Aken een startconsortium van de industrie en andere instituten van de Hochschule.
Door samenwerking met het Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT) en de al beschikbare initiatieven en netwerken op dit gebied ontstaat in Aken een nationaal centrum voor de productie via digitale fotonica. Doel van de onderzoekcampus als publiek-privaat partnerschap voor innovatie is om vroegtijdig en langdurig de samenwerking van hogescholen, onderzoeksinstituten en het bedrijfsleven in economisch en maatschappelijke relevante technologiegebieden te ondersteunen.
Productierijp maken
Op basis van digitale data kunnen met het gereedschap ‘licht’ geïndividualiseerde en nagenoeg willekeurig complexe componenten in geringe aantallen economisch worden geproduceerd.
Op fotonica gebaseerde productie is binnen het vakgebied Rapid Manufacturing al een aantal jaren onderwerp van onderzoek en ontwikkeling in Aken. De onderzoekers zijn er bijvoorbeeld in geslaagd om met selectief lasersmelten metalen (SLM) tandprotheses te vervaardigen. Dit leidde ook tot een nieuw business model voor tandtechnici. De bovenste foto toont een via deze techniek vervaardigd, op belasting en grondstof geoptimaliseerd wiellager.
Het generatieve proces SLM wordt inmiddels in diverse takken van industrie gebruikt. Zo beproeven bedrijven en ondernemingen in de luchtvaartindustrie momenteel het potentieel voor de serieproductie van op functie en grondstof geoptimaliseerde componenten. De volgende stap is het koppelen van de lasertechnische productieprocessen met daaraan voorafgaande ontwerp- en constructieplanning en met vervolgprocessen en logistieke vraagstukken.
Rapid prototyping van onderdelen van een turbine. (foto’s: Fraunhofer ILT/Volker Lannert)
Industriële toepassing
De industriële partners hebben bijvoorbeeld tot doel om kleine aantallen op maat gemaakte componenten in te bedden in installaties voor massaproductie. Ook willen ze klanten betrekken in de vormgeving van geïndividualiseerde componenten en de opslag van reserve onderdelen systematisch reduceren.
Productie via digitale fotonica blijft niet beperkt tot generatieve productieprocessen. Andere productiestrategieën zijn onder de meer de productie van nanometerstructuren door opbrengen met ultrakorte laserpulsen, met lasers polijsten van metalen, glas en kunststoffen en de productie van driedimensionale micro-vloeistofsystemen via selectief laseretsen.
Tijdplan
Het onderzoekscluster heeft een tijdpad van vijftien jaar en moet onder andere basisvoorwaarden scheppen om digitale fotonica productie in veel branches van de maakindustrie marktrijp te maken.
De eigenlijke uitdaging is de koppeling van planning, constructie, ontwerp, materiaalkeuze, productie en logistiek, zodat met generatieve, bewerkende en functionele laserprocessen een flexibele serieproductie economisch is te realiseren, onafhankelijk van de grootte van de productieaantallen.
Productie via digitale fotonica opent nieuwe business-modellen en diensten voor de maakindustrie zoals co-creatie en maatwerk. Belangrijke terreinen zijn mobiliteit, energie, gezondheid en de informatie- en communicatietechnologie.
