De rol van robotica in de markt van 3D-printen

3D-printen – of beter: additive manufacturing – is inmiddels een volwassen productietechniek geworden waar uiteenlopende sectoren hun voordeel mee doen. Robots kunnen hierin ondersteunen. Onder meer met de handling van de complexe producten na het printproces maar ook bij assemblagewerkzaamheden en in logistieke handelingen. Daarnaast zijn robots in te zetten als printer zelf, waarmee inmiddels al bijzondere producten zoals woningen en boten zijn geprint.

Wat in de volksmond ‘3D-printen’ heet, wordt onder de kenners en gebruikers ‘additive manufacturing’ genoemd. In tegenstelling tot bekende productieprocessen als frezen, draaien en boren wordt er namelijk geen materiaal weggenomen maar juist toegevoegd. De printer bouwt daarbij het gewenste product op door laagjes te printen. Hiermee zijn direct op locatie complexe producten te produceren met een hoge mate aan flexibiliteit én in de gewenste kwaliteit. Wat ooit begon als ‘spielerei’ om snel prototypes te produceren, is uitgegroeid tot een volwassen techniek die zelfs in sectoren als de lucht- en ruimtevaart wordt gebruikt voor de productie van (gecertificeerde) onderdelen.

Inzet robot

De combinatie robot/3D-print is op verschillende vlakken te maken. Als eerste is een robot of cobot bij uitstek de hulp om onderdelen uit de 3D-printer te nemen en op te slaan. Vision systemen kunnen hierbij ondersteunen door van tevoren te detecteren om welk product het gaat en hoe de robot deze het best kan wegnemen. Wanneer het om grotere aantallen gaat, kunnen robots ook ondersteunen bij het verpakken en palletiseren van de producten.

In combinatie met – wederom – een vision systeem zijn robots in te zetten voor het controleren van de kwaliteit. Het gaat daarbij niet om tientallen of honderden stuks per minuut – zo snel werken 3D-printers niet – maar met een vision systeem is wel snel te detecteren of ergens productiefouten zijn opgetreden die leiden tot eventuele afkeur.

Print een robotarm

Een tweede combinatie tussen de twee thema’s betreft het 3D-printen van een robot(arm) zelf. Een overkoepelende eigenschap is namelijk flexibiliteit. Bij robots kan deze flexibiliteit deels worden tegengewerkt door het feit dat bepaalde configuraties of onderdelen van een robotarm niet beschikbaar zijn. Wanneer dit via de reguliere weg moet worden opgelost, duurt dit over het algemeen vrij lang terwijl de oplossing met een 3D-printer eventueel in enkele dagen of weken uitkomst biedt. Veelal gaat het dan om grijpers, tools of aanvullingen op een bestaande robotarm waarmee het mogelijk is om net dat ene product wel te pakken of een bepaalde complexe handeling uit te voeren. Op het internet zijn hiervan vele voorbeelden te vinden, waaruit onder meer is op te maken dat het vooral de creativiteit van de ontwerper is die het aantal mogelijkheden van 3D-printen bepaalt. Bedrijven die starten met 3D-printen zouden dan ook kunnen overwegen om hiervoor een aparte (jonge) medewerker aan te nemen die opgegroeid is met ontwerp- en modelleersoftware. Deze generatie is in staat om ideeën snel te vertalen naar een bestand dat door een 3D-printer wordt ingelezen en gebruikt om te printen.

Robot als 3D-printer

Tot slot maken we een combinatie door een robot in te zetten als printer zelf. Daarbij is de robotarm gekoppeld aan de printnozzle en maakt de benodigde bewegingen om de laagjes op de juiste positie op te bouwen. Een van de ‘pareltjes’ in Nederland is wat dat betreft het Delftse CEAD, dat 3D-printers bouwt om bijvoorbeeld een volledige boot te printen of onderdelen van gebouwen. Andere bedrijven richten zich op het gebruik van een 3D-printrobot in de buitenlucht om hier – bijvoorbeeld met leem, stro en water – op een snelle manier een ‘woning’ mee te printen.

Creatief zijn én kunnen werken met ontwerp- en modelleersoftware zet de wereld open om met een 3D-printer aan de gang te gaan. (Beeld: CEAD)

Samenvattend vullen de technieken van robotica en 3D-printen elkaar op symbiotische wijze aan om op een snelle, flexibele manier producten en halffabricaten te maken. Speciaal wanneer het gaat om kleine aantallen tot enkelstuks of wanneer snelheid van beschikbaarheid een issue is.