Beschrijving
Additive Manufacturing (AM) is één van de belangrijkste technologische evoluties van de afgelopen jaren op vlak van productietechnieken. AM, ook gekend als 3D Printing, omvat een reeks technieken waarmee snel en nauwkeurig 3D objecten in uiteenlopende materialen kunnen worden vervaardigd. AM is geëvolueerd van prototyping methode tot een fundamenteel nieuwe vervaardigingstechniek met diverse toepassingen in industriële productie omgevingen. Het vormt één van de schakels om het Industry 5.0 concept te ontsluiten.
België is één van de frontrunners op vlak van AM. Toch is het potentieel van deze technologie nog onvoldoende gekend in de industrie. Het laagsgewijs opbouwen van producten biedt voordelen in snelheid, kosten en vrijheid van ontwikkeling, ontwerp en productie. AM schept eveneens opportuniteiten als duurzaam alternatief voor traditionele productietechnieken voor bv. prototyping, productie van reserveonderdelen, mass customisation en gedecentraliseerde productie on demand.
Ontdek in deze opleiding de meerwaarde van AM voor jouw business en leer hoe je deze technologie voor jouw toepassing optimaal kan benutten.
Wegens het grote industrieel en technologisch belang, ligt de klemtoon in deze opleiding op toepassingen voor metallische- en polymeermaterialen.
Deze opleiding is een samenwerking tussen PUC (Postuniversitair Centrum KU Leuven) en UGain.
Programma
Module 1
Les 1.1 Basisconcepten van AM
Deze sessie vormt een algemene inleiding waarin AM gekaderd wordt binnen de subtractieve, additieve en omvormende productietechnieken. De algemene werkingsmethode wordt toegelicht (van 3D tekening tot AM machine) met overzicht van de verschillende AM technieken: (1) vat photopolymerisation, (2) material jetting en (3) binder jetting, (4) material extrusion-, (5) powder bed fusion, (6) sheet lamination, en (7) directed energy deposition. Tevens worden de algemene procesvoorbereiding en gerelateerde software tools besproken.
Lesgevers: Prof. Brecht Van Hooreweder, Prof. Bey Vrancken
Datum: 19 februari 2024 (Leuven)
Les 1.2 Basisconcepten van AM
Techno-economische waardebepaling van AM
Het begrijpen van de waarde van AM voor jouw bedrijf gaat verder dan het simpelweg vergelijken van eenheidsprijzen van toepassingen of producten.Deze les omvat een diepgaand evaluatieproces waarin zowel technische als economische factoren worden meegenomen. Het doel is om je te helpen solide business cases op te bouwen binnen jouw bedrijf, gebaseerd op de specifieke context van jouw toepassingen, processen en producten. Tegen het einde van deze sessie heb je een helder beeld van hoe AM kan geëvalueerd worden en hoe het past binnen jouw bedrijfsstrategie.
Vormt AM een duurzame productie technologie?
De voetafdruk van AM technieken heeft een genuanceerd beeld: de productie van de halfproducten heeft zijn eigen impact en de energie-efficiëntie van AM systemen is vaak vrij laag, wat eerder een hoge impact per eenheid kan opleveren. De vormvrijheid levert evenwel optimalisatiemogelijkheden op naar milieu-impact. Verder biedt AM mogelijkheden om secundaire materiaalstromen te verwerken. In deze les komen concrete impactanalyseresultaten op procesniveau en voorbeelden van deze verschillende impactreducerende strategieën aan bod.
Lesgevers: Sven Hermans & prof. Joost Duflou
Datum: 26 februari 2024 (Leuven)
Les 1.3: AM van polymeercomponenten
In deze sessie worden de huidige AM technieken besproken die gebruikt kunnen worden om polymeercomponenten te vervaardigen. De huidig beschikbare polymeermaterialen voor AM toepassingen worden voorgesteld, evenals hun voor- en nadelen. Dit wordt verder geïllustreerd met een aantal toepassingen.
Lesgever: prof. Ludwig Cardon
Datum: 4 maart 2024 (Zwijnaarde)
Les 1.4: AM van metaalcomponenten
De huidige AM technieken om metalen componenten te vervaardigen worden besproken. De voor- en nadelen van elke techniek worden vergeleken. De vele proces- en materiaalparameters worden toegelicht alsook hun invloed is op de kwaliteit en de eigenschappen van de geproduceerde stukken. De eigenschappen van metaallegeringen na verwerking via AM worden eveneens geduid. Dit alles wordt geïllustreerd met concrete voorbeelden.
Lesgevers: prof. Brecht Van Hooreweder, prof. Bey Vrancken, prof. Kim Vanmeensel
Datum: 11 maart 2024 (Leuven)
Les 1.5: Designprincipes voor AM
AM krijgt steeds vaker een plaats als alternatieve productietechnologie. Maar hoe begin je eraan? Een succesvolle toepassing start bij een ontwerp gemaakt in functie van de technologie. Tijdens deze sessie verwerf je kennis en inzichten om onderdelen te ontwerpen specifiek voor AM, zodat je alle aan AM gerelateerde voordelen ten volle kan benutten evenals hoe rekening te houden met de limieten van de technologie. Je leert duurzaam ontwerpen met aandacht voor materiaal- en energieverbruik.
Lesgevers:
Datum: 18 maart 2024 (Zwijnaarde)
Les 2.1 Prototyping
AM bij prototyping voor functionele testen
Bij het creëren van functionele prototypes met AM zijn potentiële valkuilen o.a. materiaalkeuze, oppervlakte afwerking en de plaatsing van ondersteunende structuren. Daarom is een grondig begrip van zowel het AM proces als de specifieke vereisten van het prototype essentieel. Iteratieve testen, validatie en samenwerking tussen ontwerpers, ingenieurs en AM experts zijn cruciaal voor succesvolle functionele prototyping met behulp van AM.
Met AM van prototype naar finaal design
Deze les gaat in op de meerwaarde van post-processing en het aanbrengenvan textuur om 3D-geprinte prototypes tot volwaardige eindproducten tebrengen. Verschillende technieken (black dye, vapor fuse, spraypaint) voor polymeermaterialen (polyamides, TPU) worden besproken, alsookverschillende software programma’s (van gratis tot high end) om textuur aan tebrengen. De voordelen van textuur op 3D prints worden geïllustreerd metconcrete voorbeelden. De toepassing van roosterstructuren in TPU en PAwordt eveneens besproken.
Lesgevers: Yannick Christiaens & Michaël Vandezande
Datum: 15 april 2024 (Zwijnaarde)
Les 2.2 AM in de maakindustrie
Metaal AM in de maakindustrie
Je krijgt een overzicht van de vereiste faciliteiten voor metaal AM op industriëleschaal. De design- en procesketen wordt toegelicht via een overzicht van eentypische productieketen voor metaal-AM onderdelen en hoe deze wordt opgezet voor nieuwe producten. Typische toepassingen binnen de metaal-AMindustrie en de kostendrijvers worden besproken. Dit wordt onderbouwd meteen aantal case studies van succesvolle metaal-AM producten. Tot slot wordt een blik geworpen op de te verwachten industriële innovaties in dit domein opkorte en lange termijn.
Materiaalkarakterisatie en modellering voor 3D-geprinte metalen
Deze les behandelt mechanische testmethodes voor 3D-geprinte metalenonder statische en vermoeiingsbelasting. Stijfheid, vloeigrens, sterkte enductiliteit worden besproken. Het effect van type belasting, oppervlakteruwheiden initiële defecten wordt toegelicht en het belang van goede instrumentatie enpost-mortem inspectie van het breukoppervlak. Je krijgt een inleiding totmodellering van 3D-geprinte materialen m.b.v. eindige-elementenmethodes entopologie-optimalisatie om lichtgewicht AM constructies te ontwerpen.
AM bij kunststofverwerking
Kunststof en metalen inzetstukken vervaardigd via bv. Selective Laser Melting(SLM), Stereolithografie (SLA) en Fusion Jet Technologie (FJT) in kunststofmatrijzen bieden grote voordelen m.b.t. productietijd, cyclustijdreductie en kwaliteitsverbetering van het eindproduct. Dit voor o.a. conformalcooling en de combinatie van materialen via hybride matrijstechnologieën. De mogelijkheden en limieten van AM technologie bij matrijzenbouw wordentoegelicht via voorbeelden bij o.a. injectie, flesblazen en thermovormen.
Lesgevers: Ruben Mertens, Wim Van Paepegem & Ellen Fernandez
Datum: 22 april 2024 (Zwijnaarde)
Les 2.3 Biomedische en biomateriaal toepassing
AM voor biomedische toepassingen
AM biedt tal van mogelijkheden voor gepersonaliseerde gezondheidszorg. Dit kan gaan van 3D prints van organen of beenderstructuren om complexe operatieve ingrepen voor te bereiden, operatieve hulpmiddelen, tot eigenlijke protheses en implantaten. We bekijken voor deze verschillende toepassingen welke factoren bepalen wat het meest geschikte materiaal is, wat de juridische uitdagingen zijn en wat de impact is op het 3D printproces bij toepassing voor biomedische doeleinden (o.a. kwaliteitscontroles).
Biomaterialen voor AM
Verschillende types biopolymeren (en combinaties met synthetischepolymeren) komen aan bod. De typische eigenschappen waaraan dergelijkematerialen moeten voldoen worden besproken, de pro's en cons van deverschillende types materialen en de technieken waarmee ze kunnen wordenverwerkt. Tenslotte zullen ook een aantal biomedische toepassingen metbiomaterialen worden toegelicht.
Lesgevers: Bart Vanleeuw & Peter Dubruel
Datum: 29 april 2024 (Leuven)
Les 2.4 AM in de lucht- en ruimtevaart
Roosterstructuren voor lichtgewicht constructies
Lichtgewicht is vaak een prioriteit binnen de lucht- en ruimtevaart. De ontwerpvrijheid van AM komt volledig tot zijn recht bij het maken van gecontroleerde poreuze roosterstructuren. Deze laten toe om lokaal de eigenschappen van het product aan te passen aan de noden terwijl het gewichtvan de component geminimaliseerd wordt. Deze structuren zijn opgebouwd uit een aaneenschakeling van eenheidscellen. Deze les geeft een overzicht van verschillende eenheidscellen, de bijhorende mechanische eigenschappen en enkele voorbeelden van toepassingen.
AM in de lucht- en ruimtevaart: toepassingen en beperkingen
Eén van de meest veeleisende industrieën om AM te implementeren is de lucht- en ruimtevaart, hoewel hier excellente perspectieven geboden worden om de mogelijkheden en voordelen van AM technologieën voor deze hoog-performante toepassingen te benutten. Tijdens deze les worden de impact van de specifieke beperkingen van deze industrie en een selectie van relevanteuse cases besproken.
Lesgevers: prof. Brecht Van Hooreweder, prof. Bey Vrancken & Philippe Hendrickx
Datum: 6 mei 2024 (Leuven)
