Fietsonderdelen uit de 3D printer bij Van Raam

Van Raam vindt innovatie erg belangrijk. Er wordt continu gekeken hoe de aangepaste fietsen en de productieprocessen verbeterd of zelfs vernieuwd kunnen worden. Eén van de innovatieve technieken die hierbij wordt toegepast, is het printen van fietsonderdelen met een 3D printer. Lees in dit artikel meer over 3D printen bij Van Raam.


Waarom Van Raam een 3D printer is gaan gebruiken

Van Raam kijkt continu hoe de producten en processen verbeterd kunnen worden. In 2017 kwam de aandacht te liggen op 3D printen. Er is besloten om één 3D printer aan te schaffen. Met deze printer werd er gekeken naar de mogelijkheden en hoe dit kon worden toegepast op nieuwe en bestaande Van Raam fietsen. Naast de mogelijkheden voor het printen van fietsonderdelen, is er ook gekeken of er tools en gereedschappen met een printer gemaakt konden worden om zo het productieproces van de fietsen te verbeteren. De mogelijkheden van een 3D printer bleken groot en relevant voor Van Raam. In het begin is de 3D printer vooral ingezet voor het maken van verschillende prototypes en tegenwoordig worden de 3D printers bij Van Raam actief ingezet voor fietsonderdelen en voor tools in het productieproces.

De 3D printers bij Van Raam

Tegenwoordig beschikt Van Raam over 2 verschillende soorten 3D printers: drie FDM-printers en een Multi Jet Fusion printer. Lees hieronder meer over deze printtechnieken.

DDDROP FDM 3D printer Van Raam
De 3 DDDROP FDM 3D printers bij Van Raam

DDDROP FDM 3D Printers

Sinds het begin wordt er gebruik gemaakt van de DDDROP FDM 3D printers. FDM staat voor: Fused Deposition Modelling. Het is een ‘rapid-prototyping’ techniek, dit is een techniek waarmee snel prototypes gemaakt kunnen worden.
 
Maar hoe werkt deze techniek eigenlijk?
Een (vaak plastic) materiaal wordt laag na laag aan elkaar versmolten. Dit materiaal is als een draad op een spoel gewikkeld en wordt met behulp van motoren in de printer naar de printkop geleidt. De printkop verwarmt het materiaal waardoor het vloeibaar en vormbaar wordt.
 
Een te printen onderdeel wordt met behulp van software in laagjes gedeeld. Het onderdeel wordt daarna in laagjes opgebouwd door de printer. De printer legt tijdens het printen allemaal lijnen met gesmolten materiaal op een bouwplaat neer, zodat er een laag wordt opgebouwd. De bouwplaat is de ondergrond waar het product op geprint wordt. Het materiaal in dit laagje stolt, waarna de printer er een nieuwe laag bovenop kan leggen. De diktes van de laagjes kunnen verschillen van 0.1mm tot 1mm, dit is afhankelijk van de instellingen. Door deze techniek kan de vorm voor een product laag na laag opgebouwd worden.

Voordelen

  • Relatief goedkoop vergeleken met andere 3D printtechnieken
  • Korte opstarttijden, zodat de printer snel kan worden gebruikt
  • De mogelijkheid om in korte tijd van een bestand in een ontwerpprogramma (zoals SolidWorks) naar een echt product te gaan
  • Geschikte printtechniek voor het snel maken van prototypes

Aandachtspunten

  • Het printproces is wat langzaam in vergelijking met andere processen
  • Hierdoor een uitdaging om deze techniek toe te passen bij het printen van meerdere onderdelen achter elkaar of grotere aantallen.

Materiaal FDM 3D print techniek
Het materiaal voor de FDM-printers zit om een spoel gewikkeld. (Bron: DDDROP)

De materialen die gebruikt kunnen worden bij de FDM-printers zijn erg verschillend. Zo is het mogelijk om gebruik te maken van verschillende soorten harde kunststoffen zoals: PLA, ABS, PETG, Nylon of PC. Maar ook van rubberachtige materialen zoals TPU en TPE en metalen zoals RVS, aluminium, messing en staal. Bij van Raam wordt voornamelijk gebruik gemaakt van ABS. Dit is een kunststof materiaal dat goed bestand is tegen uv-licht (zoals zonlicht) en verschillende weersomstandigheden. Hierdoor gaan de onderdelen die van dit materiaal gemaakt zijn lang mee op de fietsen.
 
De FDM-printtechniek is één van de meest gebruikte 3D-printtechnieken wereldwijd. Dit komt omdat er veel verschillende materialen gebruikt kunnen worden bij deze techniek en de kosten om ermee te beginnen laag zijn. Er zijn dan ook veel verschillende soorten FDM-printers te verkrijgen.
 
Bij Van Raam wordt deze printtechniek vooral gebruikt voor het printen van eenvoudige productieonderdelen in lage aantallen. Denk hierbij bijvoorbeeld aan kettingkastdelen, afdekringen, afdekkapjes, maar ook aan mallen en hulpstukken voor de montage- en productieafdeling bij Van Raam.

FDM 3D Print techniek uitleg

Het materiaal om de spoel wordt naar de voorverwarmde spuitmond geleidt, zodat de printer het onderdeel kan 3D printen.

FDM 3D Printer DDDROP print

De DDDROP 3D printer is bezig met het printen met FDM-techniek.

3D printer Van Raam DDDROP FDM

De printer gaat aan het werk zodra de beschermkap is gesloten.

Van-Raam-Multi-Jet-HP-Fusion-3D-Printer
De machine links is de 3D printer en rechts is het processing station.

De HP Multi Jet Fusion 3D printer

Naast de FDM-printers maakt Van Raam sinds 2019 gebruik van de Multi Jet Fusion 3D printer van HP. De machine bestaat uit drie onderdelen: de printer (aan de linkerkant), een verrijdbare kar op wieltjes waarin de onderdelen gebouwd worden. Dit onderdeel is geïntegreerd in de printer, maar kan losgemaakt worden. Het derde onderdeel is het ‘processing station’. Als de printer klaar is, liggen de onderdelen in een grote bak samen met poeder dat niet is versmolten tijdens het printen. Het processing station zuigt het overtollige poeder op zodat je alleen nog de onderdelen over hebt. Het opgezogen poeder wordt hergebruikt.

Ook bij deze printer wordt een onderdeel in laagjes opgebouwd. Bij de Multi Jet Fusion printer wordt materiaal in vorm van een poeder gebruikt, in plaats van in de vorm van een draad zoals bij de FDM-printer. Met behulp van een grote roller, ook wel ‘recoater’ genoemd, wordt een dun laagje van 0.08mm van dit poeder aangebracht op een bouwplaat. Dit laagje wordt door infrarood licht opgewarmd zodat het smelt.

Vervolgens beweegt er een grote printkop over de gehele laag heen en weer. In de ‘heen’ beweging wordt er een zwarte inkt gedruppeld op de plekken van het laagje poeder waar het materiaal versmolten moet worden. Dit is te vergelijken met de werking van een standaard inktjet-papierprinter. Zodra de printkop weer teruggaat, wordt door infrarood licht het materiaal op de plekken waar de inkt ligt, met elkaar versmolten. Hierna wordt er weer een nieuwe laag poeder neergelegd en wordt het proces herhaalt.

Voordelen

  • Speciale software zorgt ervoor dat de beschikbare printcapaciteit zo efficiënt mogelijk wordt gevuld met onderdelen die geprint moeten worden
  • Het is één van de snelste printprocessen doordat een laag in één heen en weergaande beweging van de printkop versmolten wordt
  • Deze machine is geschikt voor serieproductie door de grote printcapaciteit
  • Grote vormvrijheid tijdens het ontwerpen van de producten voor de printer

Aandachtspunten

  • Relatief duur proces. Vooraf wordt er goed nagedacht welke printer het meest geschikt is om een bepaald onderdeel te printen

HP Multi Jet Fusion HP 3D Printer Van Raam

Het soort materiaal dat bij deze 3D printer kan worden gebruikt is niet zo divers als bij de FDM-printer. Dit komt onder andere doordat niet elk materiaal geschikt is voor deze techniek. Het materiaal dat voornamelijk voor deze techniek wordt gebruikt is Nylon (PA12). Dit is een zeer sterk en robuust materiaal waardoor het geschikt is voor het printen van fietsonderdelen.

De Multi Jet Fusion printer wordt bij Van Raam vooral gebruikt voor de productie van onderdelen met wat grotere aantallen. Daarnaast wordt de printer ook ingezet voor het snel maken van prototypes en het printen van tools voor de productie- en montage afdelingen bij Van Raam.

Video 3D printen HP Multi Jet Fusion

In de onderstaande video is te zien hoe de HP 3D printer werkt. Er zijn verschillende vormen te zien met in het midden het Van Raam logo. Deze ‘vormen’ zijn allemaal laagjes die uiteindelijk een product worden. Op deze plaat worden verschillende producten geprint. Te zien in de video is hoe van boven naar beneden (en andersom) de recoater een laagje poeder op de bouwplaat neerlegt. Vervolgens komt vanaf de rechterkant de printkop die de inktdruppels plaatst en smelt deze printkop het materiaal aan elkaar zodra deze weer naar rechts gaat.

Van Raam Fun2Go duofiets met 3D geprint onderdeel
Het 3D geprinte onderdeel bij de Fun2Go duofiets

Geprinte fietsonderdelen op Van Raam fietsen

Tegenwoordig bevatten veel fietsen in het Van Raam assortiment een onderdeel dat is geprint met een 3D printer. Dit kan een klein onderdeel zijn zoals bijvoorbeeld een afdekkap, maar ook de kettingkast bij de Fun2Go duofiets bevat een onderdeel van de 3D printer indien er is gekozen voor de optionele 8 versnellingsnaaf voor de bijrijder.
 
De riksja fiets Chat is de nieuwste fiets bij Van Raam. Deze transportfiets is zo ontworpen, dat een aantal onderdelen zelf konden worden geprint met de 3D printers bij Van Raam. Het voordeel hiervan is dat onderdelen gemakkelijk aangepast kunnen worden en er geen grote voorraad met producten en onderdelen aanwezig hoeft te zijn. Deze kunnen worden geprint zodra er een bepaald onderdeel nodig is. Inmiddels zijn er zes soorten onderdelen (10 onderdelen in totaal) terug te vinden op de Chat die met de 3D printer zijn gemaakt.

Op de onderstaande foto zijn enkele onderdelen te zien die met de 3D printer zijn gemaakt en die zijn terug te vinden op de Chat. Bekijk hieronder de naam van het onderdeel met de bijbehorende functie:

  1. Releasehendel mount - Dit is een onderdeel waaraan de hendel bevestigd wordt om de voetenplaat mee te kunnen laten zakken. Het zorgt ervoor dat het pedaal van de vergrendeling wordt gehaald. Zodra de hendel omhoog gehaald wordt, zakt de voetenplaat. Met het pedaal kan de voetenplaat weer omhoog gezet worden. Zie ook nummer 4 voor meer informatie over het pedaal. 
  2. Huifklem boven - Hier kunnen onderdelen van de huif in worden opgeborgen als de huif wordt ingeklapt.
  3. Huifklem onder - De huif zelf kan hierin worden opgeborgen als de huif wordt ingeklapt.
  4. Heffing vergrendelveer - Dit onderdeel zorgt ervoor dat het pedaal, waarmee de voetenplaat omhoog en omlaag gedaan kan worden, kan worden ingeklapt voor tijdens het fietsen. Zodra de voetenplaat weer omhoog is, kan het pedaal achter de vergrendeling gezet worden zodat er veilig gefietst kan worden.
Van Raam Chat met 3D geprinte onderdelen
De onderdelen die met de 3D printer zijn geprint en waar deze zijn terug te vinden op de Chat.
Van Raam fietsfabriek robotlassen lasarm

Innovatie bij Van Raam

Zoals in de intro van dit artikel is aangegeven, blijft Van Raam continu op zoek naar innovatieve technieken om de producten en de processen te verbeteren. Zo wordt er, naast de 3D-printtechniek, gebruik gemaakt van een modern magazijnsysteem, poedercoating voor het kleuren van een de fiets en heeft Van Raam een eigen testbank.

Lees alles over de innovatie bij Van Raam op de innovatiepagina op de website.

Innovatie bij Van Raam