Wie denkt dat de productie van metalen gietstukken een vastgeroest proces is, heeft het mis. De maakindustrie bevindt zich midden in een technologische revolutie en de sector van de metaalverwerking loopt voorop in deze ontwikkeling. Industrie 4.0, verregaande automatisering en additieve fabricage (3D-printen) veranderen in rap tempo de manier waarop ontwerpers en ingenieurs naar de haalbaarheid van componenten kijken. Door deze innovaties kunnen complexe geometrieën sneller, nauwkeuriger en met minder foutmarges worden geproduceerd dan ooit tevoren.
3D-Printen zorgt voor een doorbraak in matrijzenbouw
Een van de meest disruptieve technologieën van dit decennium is de integratie van 3D-printen, specifiek het printen van zandmallen en zandkernen. In het klassieke proces moest er eerst een fysiek houten of metalen model (het ‘patroon’) worden gemaakt, een proces dat weken of zelfs maanden in beslag kon nemen en zeer kostbaar was. Met 3D-zandprinten kunnen CAD-modellen direct vanuit de computer naar de printer worden gestuurd, die de mal laagje voor laagje opbouwt uit speciaal zand en een bindmiddel. Dit betekent dat een hypermoderne gieterij tegenwoordig prototypes of complexe enkelstuks binnen enkele dagen kan leveren. Vormen die voorheen onmogelijk gelost konden worden uit een traditionele matrijs, zijn nu probleemloos te realiseren.
Automatisering en robotica op de werkvloer
Ook op de werkvloer zelf is de technologie sterk geëvolueerd. De omgang met vloeibaar metaal met temperaturen tot 1600 graden Celsius brengt flinke veiligheidsrisico’s met zich mee. Robotica neemt steeds meer gevaarlijke en repetitieve zware taken over. Volautomatische gietrobots zorgen voor een uiterst constante stroomsnelheid en temperatuur tijdens het vullen van de mallen, wat resulteert in een veel lagere uitval door gietfouten. Daarnaast worden zes-assige robots veelvuldig ingezet bij de nabewerking, zoals het afslijpen van bramen en het polijsten van het ruwe product, wat de reproduceerbaarheid en maatvastheid enorm ten goede komt.
De opkomst van smart manufacturing en datagedreven processen
De integratie van het ‘Internet of Things’ (IoT) maakt smeltfaciliteiten slimmer dan ooit. Overal in het proces zijn sensoren geplaatst: in de ovens, op de gietpannen en in de koeltrajecten. Al deze data wordt in realtime geanalyseerd door slimme software. Ingenieurs kunnen hierdoor afwijkingen in temperatuur, luchtvochtigheid of legeringssamenstelling direct detecteren en bijsturen voordat er defecten ontstaan. Voorspellend onderhoud (predictive maintenance) zorgt er bovendien voor dat slijtage aan machines wordt opgemerkt lang voordat er een daadwerkelijke storing optreedt. Dit maximaliseert de ‘uptime’ van de fabriek.
Simulatiesoftware voorkomt fouten in het ontwerp
Voordat er überhaupt een druppel vloeibaar metaal wordt gevloeid, wordt het gehele proces tegenwoordig digitaal gesimuleerd. Geavanceerde softwarepakketten kunnen de stroming van het vloeibare materiaal en het stollingsproces op microniveau berekenen. Hierdoor kunnen ingenieurs precies voorspellen waar krimpscheuren, poreusheid of luchtbellen zouden kunnen ontstaan. Door het ontwerp van het aansnijdsysteem of de plaatsing van koellementen in de virtuele omgeving aan te passen, bereikt men direct bij de eerste fysieke productierun een perfect, foutloos eindproduct. Dit illustreert perfect hoe digitalisering de efficiëntie in de metaalverwerking naar ongekende hoogtes tilt.