Smart Advanced Manufacturing voor lichtgewicht composiet

In het fieldlab SAM|XL (Smart Advanced Manufacturing XL) werkt het bedrijfsleven samen met de TU Delft aan slimme oplossingen voor het verhogen van de kwaliteit én het productievolume van composiet constructies. In de praktijk blijkt dat hoe groter en dunner deze constructies zijn, hoe lastiger deze te hanteren zijn in het productieproces. Op de grote en kleine robots van SAM|XL kunnen zowel de initiële ‘proof of concepts’ als de daadwerkelijke industrialisatie ‘scale-up’ ontwikkeld worden.

Composieten zijn sterk, licht in gewicht en resistent tegen corrosie, eigenschappen die het materiaal bij uitstek geschikt maakt als materiaal voor onder andere vliegtuigen, schepen en windmolens. Met in het achterhoofd het bekende beeld van een lopende band in een autofabriek kun je je voorstellen dat robotarmen ‘snel’ een vliegtuig in elkaar zetten. Zo simpel ligt het echter niet, vertelt dr. ir. Kjelt van Rijswijk, CEO van SAM|XL. “In deze industrie streven we naar een minimum aan materiaal; immers hoe dunner de wand, hoe lichter de constructie, hoe meer lading er vervoerd kan worden met minder brandstof en minder uitstoot van CO2. Maar een dunne wand is moeilijk te verwerken; het is flexibel, ‘floppy’ materiaal dat zijn stijfheid en vorm pas krijgt tijdens de assemblage. Een tweede moeilijkheid is het grote oppervlak van de panelen en het feit dat bijna geen paneel dezelfde vorm heeft. Dat maakt bijvoorbeeld het gebruik van stalen inspectie-, samenbouw- en boormallen veel te kostbaar.”

Innovatieve automatisering en robotisering

Vanwege de vele manuren die het vergt om de composieten handmatig samen te stellen en te verwerken, wordt de assemblage van grote composietconstructies momenteel veelal uitgevoerd in lagelonenlanden. “Om kwaliteit te waarborgen tegen lagere kosten en gelijke tred te houden met de stijgende marktvraag moeten we twee dingen doen: de productie terughalen naar Nederland, en deze door middel van innovatieve automatisering en robotisering eenvoudiger, sneller en dus goedkoper maken”, aldus Van Rijswijk. “Door de productie dichter bij huis te hebben kunnen we ook sneller vervolgstappen maken in het innovatieproces en continu slimme maaktechnologieën van eigen bodem implementeren.”   

Een van de eerste ontwikkelprojecten binnen de muren van SAM|XL is de ontwikkeling van sensorische robottechnieken die kunnen omgaan met de grote vormvariatie. “We noemen dat cognitive robotics: intelligente, zelfcorrigerende robots in samenwerking met een menselijke operator die de meest complexe handelingen voor zijn rekening neemt. Cognitieve robots zullen worden ingezet voor de lay-up van composieten, non-destructieve inspectie, en samenbouw.”

Productievraagstukken

Aan het Fieldlab SAM|XL werken naast TU Delft ook twee hogescholen, TNO en een aantal innovatieve, high-end maakbedrijven mee zoals Fokker GKN, Airbus, Airborne, KVE, Suzlon en GTM. Dit is het begin van een smart manufacturing cluster waar ook andere bedrijven bij aan kunnen sluiten. “De industrie kent de sectoren en de eindproducten, de TU Delft levert met de hogescholen en TNO de kennis van materialen, robots, software, sensoren en dergelijke, alsmede een uitgebreide test-infrastructuur. In het fieldlab knopen we deze twee werelden aan elkaar. Hier kunnen projectteams een deel van de productielijn isoleren om in alle rust oplossingen te vinden voor de vragen uit het werkveld. Door studenten van het WO, HBO en MBO mee te laten draaien in de projecten verbeteren we de aansluiting van het onderwijs met het bedrijfsleven en leiden we tegelijkertijd het productiepersoneel van de toekomst op. ”Begin 2019 opent SAM|XL een nieuwbouwfaciliteit in het Delft Technolopolis Science Park.

Meer informatie over Kansen voor West II 2014-2020.

De impact van ERAC

Wij werkten in samenwerking met de projectpartners de business case uit en pasten het projectplan in de ambities van Kansen voor West II, het regionale programma van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO). Kjelt van Rijswijk: “De subsidie verschaft ons consortium het eerste kapitaal om de infrastructuur neer te zetten voor SAM|XL. Dat geeft het toch al sterke aerospace en composiet cluster in Zuid-Holland een extra boost. SAM|XL is een cross-sectorale katalysator voor het groeiende ecosysteem van bedrijven, kennis- en overheidsinstellingen dat aansluit op de marktontwikkelingen op Europees en mondiaal niveau. Dat komt niet alleen de industrie, maar uiteindelijk ook de werkgelegenheid in de regio ten goede.”