Pagina 35 van: Aandrijftechniek – nummer 8 – 2019
35
>
volledig naar wens kunnen invullen. Dik waar het moet, dunner
waar het kan.” (Zie figuur 3).
Gewichtsbesparing
Een tweede voorbeeld van optimalisatie betreft gewichts-
besparing. Een typische eigenschap van 3D printen, ten opzichte
van conventionele productietechnieken zoals verspanen, is name-
lijk dat hier geen materiaal wordt weggenomen maar uitsluitend
wordt toegevoegd op de plaatsen waar dit nodig is. Figuur 4 toont
het ontwerpproces waarbij eerst het leidingstelsel wordt getekend.
Hiervan wordt vervolgens het negatief genomen waarna rondom
materiaal wordt gemodelleerd. Waar geen materiaal nodig is,
zal dit ook niet worden toegevoegd, wat kan bijdragen aan een
gewichtsbesparing die kan oplopen tot enkele tientallen procenten.
Een voorbeeld dat aangeeft dat hierdoor het ontwerp wezen-
lijk kan veranderen, is te zien in figuur 5: links is het product
vervaardigd met een conventionele productietechniek en rechts
de geoptimaliseerde vorm op basis van 3D printen. Tirelli: “Deze
gewichtsbesparing kan belangrijke voordelen opleveren bij de
toepassing van manifolds in specifieke applicaties zoals kranen of
mobiele hydrauliek. Het voorbeeld in figuur 5 is natuurlijk volledig
‘uitgekleed’. Om een manifold uiteindelijk goed in de applicatie
te kunnen monteren is het mogelijk om een omkasting te maken
of meteen een 3D-frame mee te printen. Dat brengt me tevens op
een derde belangrijk voordeel van 3D printen: je vervaardigt een
product uit één stuk. Dit betekent dat je uiteindelijk behoorlijk
kunt besparen op de assemblagetijd én het komt vaak de sterkte
ten goede.”
Materialen
Aidro heeft de afgelopen jaren vele experimenten gedaan met
het 3D printen van manifolds. Daarbij is gekozen voor de Laser
Powered Bed Fusion methode. Het uitgangsmateriaal is een hoe-
veelheid poeder – bijvoorbeeld roestvast staal, titanium, inco-
nel of aluminium – waaruit het product laagje voor laagje word
opgebouwd door het materiaal te smelten met behulp van laser.
De methode biedt als voordeel dat het materiaal uiteindelijk een
Figuur 6: Het model is geoptimaliseerd voor 3D printen door een gesloten buitenkant te creëren en de holtes te vullen met structuur. Bij een werkdruk van 350 bar leidde
de beste oplossing tot een gewichtsreductie van 90 procent, een volumereductie van 95 procent en stromingsverliezen die een factor 15 lager lagen. Dit laatste is ook te
zien in figuur 7.
hoge dichtheid heeft en hiermee sterk genoeg is voor de drukken
die binnen hydraulische toepassingen heersen.
Tirelli: “We doen momenteel nog veel onderzoek naar materi-
alen die specifiek geschikt zijn voor de productie van hydraulische
manifolds. De techniek van 3D printen hebben we in elk geval
omarmd en het is nu vooral een kwestie van doen en verder opti-
maliseren. Daarbij is het belangrijk dat je de kennis van mensen
met een lange ervaring op het vlak van manifolds combineert met
de open mind van de jonge generatie. 3D printen vraagt namelijk
écht een andere mindset en manier van ontwerpen. Lukt je dit niet,
dan verval je al snel in de oude manier van ontwerpen gebaseerd
op conventionele technieken zoals frezen en boren. Dat ontwerp
kun je vervolgens natuurlijk ook 3D printen, maar dan mis je wel
echt de voordelen van deze techniek.”
Kortere doorlooptijden
Waar Aidro zich richt op onderzoek naar verschillende mate-
rialen, heeft Hydrauvision 15 jaar geleden vooral gekeken naar de
invloed van de verschillende productietechnieken op de doorloop-
tijd van een hydraulisch manifold. Overbeeke: “In eerste instantie
hebben we het model willen maken door middel van het zelf pro-
duceren van ‘laagjes’ en deze samen te bouwen tot het gewenste
manifold. Hierbij hadden we onder andere de keuze om de laagjes
via vijfassig HS frezen te vormen. Deze laagjes zijn vervolgens met
vacuüm solderen aan elkaar bevestigd maar uiteindelijk bleek dit
voor manifolds niet te voldoen. Zeker niet voor complexe exem-
plaren. Onder andere omdat de vlakheid van de laagjes zeer nauw
luisterde en we uiteindelijk geen voordeel wisten te behalen met
betrekking tot de doorlooptijd.”
Een tweede manier werd gezocht in het direct gieten van het
beoogde manifold waarbij de mogelijkheden voor het maken van
een matrijs werden gezocht in 3D printen of met behulp van zand.
De zandmatrijs werd gebruikt voor het gieten in nodulair gietijzer
waarna de oplossing werd getest. Overbeeke: “Dit gietproces is dus
daadwerkelijk uitgevoerd maar bleek voor complexe manifolds
eveneens niet geschikt én bovendien was het lastig om controles
uit te voeren met röntgen. Toen we betrokken raakten bij het project
32-33-34-35-36-37_manifolds.indd 35 18-11-19 10:15