3D printen in kleur

Hoe heeft Ricoh 3D-printen in zijn aanbod geïntegreerd en wat heeft de toekomst voor deze transformatieve technologie bij het kleuren van onderdelen?

Waarom draaide Ricoh om naar 3D-printen?

Als wereldleider op het gebied van 2D-productiedruk sinds 1936, was innovatie in 3D-technologie de natuurlijke volgende stap voor Ricoh. Aanvankelijk betraden we deze markt door onze inkjetkoppen aan 3D-printerfabrikanten te leveren en de technologie binnen de groep te gebruiken voor onze eigen producten en productieactiviteiten.

In 2019 hebben we een reeks additive manufacturing-diensten gelanceerd om 3D-printen toegankelijk te maken via een online offerte- en bestelplatform. Onze missie is “meer dan een printer - een partner”, want we zijn heel anders dan een traditioneel servicebureau.

Van een unieke selectie van SLS (Selective Laser Sintering) en FDM (Fused Deposition Modeling) materialen (zie Terminologie box hieronder), tot gecertificeerde technische diensten die zijn afgestemd op de behoeften van de klant, tot volledige productiemogelijkheden met behulp van de juiste industriële productietechnologie - we nemen een eerlijke benadering van de rol van 3D-printen als productietool.

Zie je additive manufacturing (AM) met integraal vastgelegde kleur?

Er zijn technologieën waarbij kleur en zelfs Pantone-overeenkomsten worden afgedrukt als onderdeel van de materiaalsamenstelling; deze zijn echter meestal alleen voor representatieve modellen. Ricoh is gespecialiseerd in de productie van onderdelen voor eindgebruik en heeft een reeks printtechnologieën die zich richten op hoogwaardige technische materialen voor eindgebruikstoepassingen. Deze bieden momenteel niet de mogelijkheid om kleur toe te passen tijdens het afdrukken. Als klanten willen dat onderdelen worden ingekleurd, gebeurt dit meestal via een nabewerking zoals spuiten.

Hoe zie je full colour modellering evolueren in AM-oplossingen?

Aangezien 3D-printen nu een serieuze productietool wordt die een reeks materialen voor eindgebruikstoepassingen aanbiedt, moet de mogelijkheid om kleur aan te brengen op deze onderdelen of om de grondstof bij de bron te kleuren, evolueren om wijdverbreid gebruik mogelijk te maken.

Bij spuitgieten kunnen we tijdens het spuitgietproces exacte kleurreferenties toepassen om aan de eisen van de klant te voldoen. Tegenwoordig moeten we bij 3D-printen in materialen van fabricagekwaliteit dit doen via nabewerkingsoplossingen, wat de productiekosten verhoogt. Dit maakt de technologie moeilijk te rechtvaardigen voor toepassingen waarbij kleur belangrijk is.

Spuitgieten is een betrouwbare en kosteneffectieve manier om in middelgrote tot grote volumes te produceren

Er zijn technologieën waar kleur wordt toegepast, maar de materiaalkeuze is vaak slecht. De markt is momenteel opgesplitst in termen van 3D-printen voor eindgebruik met hoogwaardige materialen en 3D-printen voor visuele modellen met prestaties van kleine onderdelen. Wij zijn van mening dat de twee elkaar niet mogen uitsluiten en dat de mogelijkheid om specifieke kleuren toe te voegen, hetzij in de grondstoffase - of beter nog tijdens het printproces, waar veelkleurige onderdelen kunnen worden bereikt - de volgende fase is van 3D-printen.

Wat is de grootte en schaal van uw 3D-modelleringsoperatie?

De 3D-printactiviteiten van Ricoh zijn wereldwijd aanwezig - met speciale locaties in het VK, de VS en Japan die allemaal gespecialiseerd zijn in verschillende gebieden van AM. Ons hoofdkantoor in Japan vormt het hart van de ontwikkeling van 3D- en 2D-hardware. Met een cultuur van kennisuitwisseling over en tussen elke site, onderzoekt en ontwikkelt Ricoh voortdurend de technologieën van de toekomst.

De afgelopen jaren is meer dan 1,35 miljoen pond geïnvesteerd om een hypermodern 3D-printcentrum te creëren op onze 50 hectare grote site in Telford, met een scala aan technologieën en specialismen die gericht zijn op de Europese markt. Toegewijde productiecellen sturen de procesbeheersingsnormen aan voor belangrijke sectoren, waaronder de medische sector en de automobielsector.



Dit jaar hebben we de medische norm ISO 13485 toegevoegd aan onze reeks ISO-certificeringen. Deze verzekeren onze capaciteiten op het gebied van milieu, informatiebeveiliging en kwaliteitsmanagement. Ons hardware-portfolio omvat SLS, FDM en Multi Jet Fusion, en een scala aan technische diensten en backoffice-technologie.

Deze reeks systemen geeft ons de flexibiliteit om nieuwe materialen te testen en te ontwikkelen en om niet-standaard componenten en onderdelen te maken. Het gebied werd ontworpen met speciale productie- en poederverwerkingsruimten, die de besmetting beperken en het team in staat stellen te voldoen aan de eisen en normen van belangrijke marktsectoren.

We zijn er trots op dat we meer zijn dan een drukker - onze technische specialismen omvatten oplossingen voor nabewerking en metrologie, evenals materiaalkarakterisering, ontwerpondersteuning en kwaliteitsborgingsdiensten. We geloven in een gezamenlijke aanpak met onze klanten, werken met hen samen en ontwikkelen onze capaciteiten om ervoor te zorgen dat elk AM-project zo succesvol mogelijk is.

Wat is de toepassing van 3D-printen op visuele marketing?

3D-printen wordt al lang geassocieerd met visuele prototyping, omdat het de kosteneffectieve en snelle fabricage van onderdelen mogelijk maakt die binnen enkele uren op de bordtafel kunnen komen. Het kan worden gebruikt voor een hele reeks visuele marketingtoepassingen - van conceptkeuze tot producttekening.

Er is tegenwoordig geen andere technologie die zo'n efficiënte productontwikkelingscyclus biedt. Dit moedigt een iteratief ontwerpproces aan waarbij een reeks visuele prototypes wordt gemaakt voor productselectie, wat door traditionele productie volledig kostbaar of tijdrovend zou zijn. Er wordt vaak gezegd dat de levensduur van een visueel model zeven seconden is tegen de tijd dat het in de handen van besluitvormers belandt. Wij geloven dat esthetiek en functie in één onderdeel kunnen en moeten worden gerealiseerd, dus hebben we onze technologieën en specialismen aangescherpt om deel te nemen van concept tot productie.

Hoe ziet u uw rol in de productie van auto-onderdelen vooruitgaan?

3D-printen is de natuurlijke oplossing voor automobieltoepassingen vanwege de mogelijkheden voor maatwerk en lichtgewicht, evenals materiaaleigenschappen, waaronder vlamvertraging en chemische weerstand. Hier bij Ricoh 3D zien we al technologie die specifiek op de automobielsector is gericht, waarbij Ricoh Japan de leiding heeft over de ontwikkeling van bumpers en grootschalige componenten als losse onderdelen met behulp van FDM.

Ons unieke polypropyleen materiaal is ook erg in trek in de automobielsector, dankzij zijn uitstekende mechanische eigenschappen en slagvastheid. Vanwege de volumevereisten van de automobielsector, is 3D-printen vandaag de dag echter nog steeds een prototyping-tool die wordt gebruikt voor het testen van pasvorm, vorm en functie. Er zijn enkele scenario's waarin 3D-printen haalbaar is voor de fabricage van componenten voor eindgebruik die op het voertuig worden gemonteerd, maar dit zijn meestal kleine series, verborgen onderdelen of hoogwaardige nichevoertuigen.

De auto-industrie is altijd al early adopters - zelfs pioniers - geweest voor productie-innovatie. Veel fabrikanten van originele apparatuur (OEM's) hebben 3D-printtechnologieën in huis, maar zijn in de meeste gevallen beperkt tot wat er momenteel op de markt beschikbaar is, dus met dure interne operaties wordt het moeilijk om nieuwe technologieën te introduceren terwijl ze evolueren.



Met onze technologie-, materiaal- en nabewerkingsontwikkelingsprogramma's zal de rol van een technisch servicebureau naar verwachting alleen maar groeien in de automotive sector. Naarmate materialen zich ontwikkelen en de prijs daalt door brede acceptatie, zijn we ervan overtuigd dat we steeds meer 3D-geprinte onderdelen voor eindgebruik zullen zien in de automobielsector, met groei op gebieden zoals aftermarket en maatwerk voor belangrijke markten zoals gehandicaptenvoertuigen.

Klanten creëren zelf deze vraag met een toenemende behoefte aan op maat gemaakte 3D-geprinte onderdelen op voertuigen, aangezien de technologie bekender wordt via de reguliere media en jongere generaties toegang hebben via onderwijs. Hierdoor is een generatie consumenten ontstaan die op zoek zijn naar op maat gemaakte nicheproducten.

Welke invloed zal AM hebben op printers in de toekomst?

Elke dag hebben we verzoeken van klanten die de prijs van AM willen begrijpen voor een onderdeel dat ze al via traditionele methoden vervaardigen, en op korte termijn zien we de evolutie van AM liggen in het onderwijzen en begrijpen van deze technologie.



De voordelen van AM gaan veel verder dan part-for-part prijsvergelijkingen tot het ontwerp van echt innovatieve producten die alleen met deze technologie kunnen worden vervaardigd; de voordelen van de supply chain van time-to-market en productie op locatie via digitale warehousing, waardoor de voorraad- en opslagbehoefte afneemt; en echt duurzame productie met minimaal materiaalverspilling. Totdat klanten alle end-to-end voordelen van 3D-printen gaan begrijpen en toepassen, zal de brede acceptatie en de groei van onderdelen voor eindgebruik traag zijn. We zien een groot deel van onze rol in het opleiden van onze klanten en hen de tools geven om de kracht van deze transformatieve technologie volledig te benutten.

Op de lange termijn is integratie naast gevestigde fabrieksapplicatiesystemen die plannen, bewaken en onderhouden essentieel voor elke technologie om naadloos in productie-ecosystemen te passen, en dit is waar we de echte evolutie van 3D-printtechnologie zien plaatsvinden.

Terminologie voor 3D-printen

• SLS: Selective Laser Sintering printing, of poederbedfusie, wordt beschouwd als de 'werkpaard'-technologie van 3D-printproviders, vanwege de grote bouwvolumes en een reeks technische thermoplasten - waardoor het de perfecte keuze is voor serieproductie en complexe vrije vormen voor eindgebruikstoepassingen. Een dunne laag voorverwarmd polymeerpoeder wordt over een bouwplatform gelaagd, dat vervolgens selectief wordt gesmolten door lasers. Het bouwplatform zakt vervolgens met de gedefinieerde laagdikte en een andere laag poeder wordt over het bed afgezet.
• FDM: Fused Deposition Modeling is het meest toegankelijke 3D-printproces. FDM construeert onderdelen door polymeer door een verwarmd mondstuk te extruderen en het gesmolten materiaal laag voor laag af te zetten. Een ondersteuningsmateriaal wordt vervolgens weggewassen met een wasmiddel via een extra wasproces.
• Spuitgieten: Het spuitgietproces omvat traditioneel het creëren van een hard gereedschap vervaardigd uit staal. De introductie van high-speed machining betekent dat zachte gereedschappen in aluminium ook economisch haalbaar werden voor kleine tot middelgrote volumes. Nu de nauwkeurigheid van de machine en de materiaaleigenschappen zijn verbeterd, kan een 3D-prototype-inzetstuk worden gemaakt met behulp van 3D-printen. Deze gereedschappen kunnen kleine hoeveelheden componenten produceren die representatief zijn voor de uiteindelijke onderdelen.
• Multi Jet Fusion: een inkjetkop brengt een warmte-absorberende inkt aan over het poederbedoppervlak in de gebieden die moeten worden gesinterd om onderdelen te maken. Deze inkt absorbeert vervolgens de warmte van een infraroodlamp en een reeks verwarmingselementen in de printer om 3D-geprinte onderdelen te vormen.