.png)
Met SLS 3D-printen kunnen kunststofonderdelen rechtstreeks vanuit een digitaal ontwerp worden geproduceerd. De techniek is inzetbaar voor functionele prototypes en serieonderdelen. Of SLS een geschikte keuze is, hangt onder meer af van de vorm, het materiaal, de benodigde aantallen en de omstandigheden in de verpakkingslijn.
SLS staat voor Selective Laser Sintering. Een laser verbindt kunststofpoeder selectief, laag voor laag, tot een onderdeel. Het omringende losse poeder ondersteunt de vorm tijdens het printen, waardoor afzonderlijke steunstructuren niet nodig zijn. Na het afkoelen wordt het overtollige poeder verwijderd en volgt de afgesproken nabewerking.
Maatwerk produceren en aanpassen zonder telkens een nieuwe matrijs
Bij SLS is geen spuitgietmatrijs nodig. Dat kan aantrekkelijk zijn voor onderdelen die regelmatig veranderen of in verschillende uitvoeringen nodig zijn. Een ontwerpwijziging wordt verwerkt in het CAD-bestand, waarna een aangepaste versie kan worden geproduceerd en getest.
Dat betekent niet dat wijzigingen zonder kosten of doorlooptijd zijn. Ook een aangepast ontwerp vraagt beoordeling, productie en eventueel nabewerking. Het voordeel is dat daarvoor geen matrijs hoeft te worden gemaakt of aangepast.
Daarnaast biedt SLS mogelijkheden om functies in één onderdeel te combineren. Een grijper kan bijvoorbeeld montagepunten en interne luchtkanalen bevatten. Daarmee kan het aantal losse componenten afnemen. Er blijven wel ontwerpvoorwaarden gelden, zoals voldoende wanddikte, passende toleranties en mogelijkheden om achtergebleven poeder uit kanalen te verwijderen.
Praktijkvoorbeeld: productgerichte grijpers voor het automatisch verpakken van voedingsmiddelen
Een gepubliceerde praktijkcase laat zien hoe een machinebouwer 3D-printen inzet bij automatische inpakmachines voor de voedingsmiddelenindustrie. Robots pakken producten van een transportband op en verplaatsen ze naar de verpakking. De grijpers worden afgestemd op het product en de installatie.
De machinebouwer gebruikt geprinte onderdelen onder meer voor grijpers, verstelmechanismen en interne kanalen. Ook worden prototypes gemaakt om ontwerpen te testen voordat ze verder worden uitgewerkt.
Dit voorbeeld maakt duidelijk waar de techniek interessant kan zijn: bij onderdelen waarvan de vorm nauw samenhangt met de toepassing. Samenwerking tussen de ontwerper en de productiepartner helpt om functionele wensen te vertalen naar een maakbaar onderdeel.
Een betrouwbaar onderdeel begint bij de eisen van de toepassing
Voordat een onderdeel wordt ontworpen, moeten de gebruikseisen duidelijk zijn. Welke krachten treden op? Hoe vaak beweegt het onderdeel? Welke oppervlakken moeten nauwkeurig aansluiten? En krijgt het te maken met warmte, vocht of reinigingsmiddelen?
Een houder voor een sensor vraagt om een andere beoordeling dan een grijper die tijdens iedere machinecyclus wordt belast. Alleen controleren of de vorm klopt, is daarom onvoldoende. Ook de levensduur, bevestiging en omstandigheden tijdens gebruik verdienen aandacht.
Co-engineering kan helpen om deze eisen in het ontwerp te verwerken. Dat kan beginnen met een controle van een bestaand CAD-bestand of het digitaliseren van een fysiek onderdeel. Vervolgens kan worden onderzocht of functies zijn samen te voegen, materiaal is weg te nemen of montage eenvoudiger kan. Een praktijktest moet aantonen of het aangepaste ontwerp voldoet.
Materiaal en afwerking bepalen samen waar een onderdeel inzetbaar is
Voor SLS zijn verschillende kunststoffen beschikbaar, waaronder PA12, PA11 en TPU. Ook bestaan er versterkte materialen voor toepassingen waarin extra stijfheid nodig is. De materiaalkeuze volgt uit de eisen aan het onderdeel: een flexibel contactvlak vraagt andere eigenschappen dan een vormvaste montagebeugel.
Naast het materiaal heeft de afwerking invloed op het eindresultaat. Mogelijke nabewerkingen zijn kleuren, shotpeening en vapor polishing. Ook kunnen schroefdraad en draadbussen worden aangebracht voor de montage. Welke bewerkingen zinvol zijn, hangt af van de functie en de gewenste oppervlaktekwaliteit.
Bij direct voedselcontact is een aanvullende beoordeling nodig. Het materiaal, de nabewerking en de gebruiksomstandigheden moeten samen worden bekeken. Daarbij spelen onder meer het type levensmiddel, de contactduur, temperatuur en reiniging een rol. Leg vooraf vast welke onderbouwing en conformiteitsdocumentatie nodig zijn voor de toepassing.
Wanneer SLS een geschikte keuze is naast CNC en spuitgieten
SLS verdient aandacht wanneer complexe vormen, productvarianten en de benodigde aantallen goed bij de techniek passen. Het ontbreken van een matrijs kan daarbij een voordeel zijn. Dat maakt SLS echter niet automatisch de voordeligste oplossing voor ieder onderdeel.
CNC-bewerking kan aantrekkelijk zijn wanneer bijvoorbeeld specifieke metalen, nauwkeurige pasvlakken of strakke toleranties nodig zijn. Voor grote aantallen van een ongewijzigd ontwerp kan spuitgieten economisch interessant worden, ondanks de investering in een matrijs.
Een bruikbare vergelijking kijkt naar de totale kosten. Neem naast de productieprijs ook engineering, gereedschappen, nabewerking, montage en eventuele ontwerpwijzigingen mee. Beoordeel bovendien of iedere productiemethode aan dezelfde functionele eisen voldoet.
Begin met één onderdeel en test het in de verpakkingslijn
Selecteer voor een eerste proef een onderdeel met een duidelijk verbeterdoel. Denk aan een grijper die beter op het product moet aansluiten, een houder met minder losse componenten of gereedschap dat gemakkelijker te monteren moet zijn.
Leg vooraf vast wanneer de proef geslaagd is. Controleer bijvoorbeeld de pasvorm, bevestiging, werking en het gedrag tijdens herhaalde machinecycli. Neem ook reiniging en slijtage mee wanneer die voor de toepassing relevant zijn.
Op basis van de resultaten kunnen ontwerp, materiaal en afwerking worden aangepast en vastgelegd voor vervolgproductie. Zo ontstaat een onderbouwde keuze voor SLS, gebaseerd op de prestaties van het onderdeel in de verpakkingslijn.
