Armand van Wijck
In 2016 begon spoorwegmaatschappij Deutsche Bahn als een van de eerste bedrijven ter wereld met het uitgebreid 3D-printen van reserveonderdelen. Inmiddels zijn er meer dan 7.000 onderdelen geprint voor zo’n 130 verschillende toepassingen. Waarom heeft Deutsche Bahn 3D-printen zo omarmd? Hoe staat het er momenteel voor met deze nieuwe productietechnologie? En ziet de toekomst voor 3D-printen er veelbelovend uit? TW sprak erover met een prominente topvrouw uit deze sector.
De daadwerkelijke toepassing en de snelle ontwikkeling van 3D-printen bij Deutsche Bahn lijken in lijn met de voorspelling die ING maakte in 2017: als het huidige groeitempo van 3D-printen aanhoudt, dan kunnen 3D-printers in 2040 de helft van alle producten maken. Stefanie Brickwede, afdelingshoofd Additive Manufacturing bij Deutsche Bahn en Managing Director bij het internationale netwerk Mobility goes Additive, kan zich in deze gewaagde uitspraak wel vinden.
Hoe heeft 3D-printen vorm gekregen bij Deutsche Bahn?
‘We zijn gestart in 2016. We probeerden ons te richten op het printen van reserveonderdelen, omdat we een terugkerend probleem van Deutsche Bahn wilden aanpakken: voorzien in onderdelen die niet meer op de markt te verkrijgen zijn. We werken namelijk ook nog steeds met oude treinmodellen en hebben daarvoor maar relatief kleine aantallen onderdelen nodig. Die onderdelen produceren via conventionele wegen, zoals met gieten en lassen, maakt dit erg prijzig. Additive manufacturing, ofwel het 3D-printen van metaal, is daarom een perfecte oplossing. Dit geldt voor iedere spoorwegmaatschappij, ook de NS: we werken ook nog met treinen die dertig jaar oud zijn en daarvoor zijn geen onderdelen meer te vinden. Vergelijk je ons met andere industrieën, dan zijn we een van de eersten om additive manufacturing daadwerkelijk toe te passen. Autofabrikanten bijvoorbeeld zijn een tijd terug ook al gestart met additive manufacturing, maar dan alleen voor het maken van prototypen.’
Hoe is 3D-printen geïntegreerd in de bedrijfsvoering?
‘Voor een groot aantal onderdelen kies je normaalgesproken voor conventionele technieken, want additive manufacturing is niet goedkoop. Maar wanneer onze inkoopafdeling de onderdelen niet meer kan vinden, benaderen ze ons. Dat gebeurt bijvoorbeeld wanneer een trein een ongeluk heeft gehad en er bepaalde onderdelen kapot zijn die normaalgesproken de gehele levensduur meegaan. Dankzij 3D-printen kunnen we dan toch nog in kleine aantallen en op aanvraag in deze onderdelen voorzien. We gaan eerst na of we het daadwerkelijk kunnen printen en zo ja, dan selecteren we de juiste printtechnologie, het materiaal en de dienstverlener. Deutsche Bahn heeft zelf namelijk geen printers: het printen besteden we uit. In de afgelopen jaren hebben we ongeveer 7.000 onderdelen geprint, van 130 verschillende typen. Natuurlijk hebben we nog veel meer verschillende type onderdelen, maar vergeleken met andere bedrijven zijn we al flink vooruit met onze ontwikkeling.’
Welke uitdagingen zijn er voor Deutsche Bahn?
‘We hebben zowel organisatorische als technologische uitdagingen. Organisatorisch gezien moesten we eerst collega’s overtuigen dat 3D-printen een betrouwbare technologie is voor het produceren van reserveonderdelen. Veel mensen zijn nog vrij sceptisch tegenover 3D-printen: ze denken dat het voor speelgoed is. De technologische uitdaging is dat we onderdelen moeten printen van een aanzienlijk gewicht. Recentelijk hebben we voor het eert zeer zware metalen onderdelen geprint: van 17 tot 20 kg. Er zijn meer dan twintig printtechnologieën waaruit we kunnen kiezen voor additive manufacturing. Meestal kiezen we voor een technologie gebaseerd op een poederbed. Het poeder kan een polymeer of metaal zijn. Lasers smelten het poeder laagje voor laagje en zo ontstaat een onderdeel. Omdat de poederlagen erg dun zijn, duurt het lang om de onderdelen te printen en dat maakt het erg kostbaar. Het duurt ongeveer vijftig uur om een aluminium onderdeel van 2,5 kg te printen. We zijn inmiddels gaan werken met een veelbelovende nieuwe printtechnologie: wire arc additive manufacturing (WAAM). Dit werkt door metaaldraad te smelten met een vlamboog als warmtebron. De gesmolten draad wordt vervolgens omgevormd. Met dit proces kunnen we een grotere laag maken in een kortere tijd. Het heeft tot een groot succes geleid. Zo hadden we al maandenlang een defecte ICE trein staan, omdat collega’s er geen reserveonderdelen meer voor konden vinden. We konden dankzij WAAM de uitvaltijd van deze trein met enkele maanden verkorten. Dat was voor ons een fantastische doorbraak.’
Hoe gaat Deutsche Bahn nu verder?
‘We willen 3D-printen verder onderzoeken en werken aan een betrouwbare toeleveringsketen. In de komende jaren hopen we meer dan 20.000 onderdelen te printen. Ik zie grote potentie: we vergroten de aantallen, de verschillende technologieën waarmee we werken en het economische effect door een kortere uitval van treinen en infrastructuur. Andere ideeën die we al hebben uitgevoerd zijn bijvoorbeeld borden met brailleschrift op de stations voor slechtzienden. We hebben deze geprint en zo 50 % op de kosten bespaard.’
Hoe zit het met veiligheid en certificering?
‘Veiligheid is het meest complexe vraagstuk van dit alles. We moeten alle onderdelen gecertificeerd hebben. Dit is waar het internationale netwerk Mobility goes Additive zo nuttig voor is. We willen samenwerken aan veiligheid en certificering met andere bedrijven die tegen dezelfde uitdagingen aanlopen. De leden financieren zelf het netwerk. Samen kunnen we de autoriteiten benaderen en standaarden opzetten voor verschillende sectoren. Dit is een van de drijfveren geweest voor het opzetten van dit netwerk. Het testen van de materialen is ook erg duur. Als we dit in samenwerking kunnen doen met meerdere bedrijven die allemaal dezelfde normen moeten halen, dan wordt dit sneller en goedkoper. Mobility goes Additive ontstond bijna drie jaar geleden en inmiddels hebben we meer dan honderd leden, waaronder alle grote machineproducenten voor additive manufacturing, printbedrijven, universiteiten, instituten, IT-bedrijven en vele eindgebruikers, zoals meer dan vijf spoorwegmaatschappijen van verschillende landen. Zelfs het Formule 1-team van Sauber is lid van het netwerk, omdat ze tegen dezelfde problemen aanlopen: ook zij hebben onderdelen nodig in kleine aantallen en met een hoge betrouwbaarheid. Omdat ze al over grote en unieke testfaciliteiten beschikken, zijn ze ook interessant voor andere leden. In april dit jaar hebben we overigens een nieuw netwerk voor de medische sector opgezet. Er zijn zoveel printprojecten gaande in de medische wereld, maar de meeste mensen kennen elkaar nog niet. We willen bedrijven, ziekenhuizen en leveranciers samenbrengen om nieuwe oplossingen te bedenken en uit te wisselen.’
Hoe ziet de toekomst voor 3D-printen eruit?
‘We hebben momenteel steeds meer niches die hun eigen technologie ontwikkelen en materialen printen. Het idee van een uniforme machine die alles print is er dus niet meer. Ik verwacht dat de EU en VS de technologie blijven ontwikkelen en dat China het zal toepassen en goedkoper weet te maken, wat weer helpt om de technologie verder te evolueren. Het is een inspirerend werkveld. De aanname die ING in 2017 maakte – dat in 2040 50 % van alle producten uit de printer komt, ongeacht het materiaal – is veelbelovend. Ik weet niet wanneer we dit punt gaan bereiken, maar ik ben er zeker van dat dit zal gebeuren en dat uiteindelijk zelfs alles printbaar is. De ontwikkelingen gaan hard. Nog geen drie jaar geleden weigerden we om metalen onderdelen te printen die zwaarder zijn dan 10 kg, omdat het financieel niet rendabel was. Met de technologie van vandaag is dat geen enkel probleem meer. Er is in de toekomst geen limiet voor het inzetten van 3D-printen.’
2015 – nu
Afdelingshoofd Additive Manufacturing bij Deutsche Bahn
2016 – nu
Managing Director bij Mobility goes Additive
2013 – 2014
Projectleider Strategieprogramma FiT 2015/Mobilität 4.0 bij Deutsche Bahn
2013 – 2014
Hoofd programmamanagement technologie-afdeling bij Deutsche Bahn
1992 – 1998
Opleiding economie, Leibniz Universität Hannover
