Automatisering van het vacuüminfusieproces voor composiet

Automatisering van het vacuüminfusieproces voor de productie van composietproducten Aanleiding In de wereldwijde composietenindustrie heeft de EU met 34 procent een relatief hoog aandeel, dankzij het hoge technologische niveau. Ook Nederland is hierin goed vertegenwoordigd. Maar door de economische crisis en de mondiale concurrentie staat de sector onder druk. Nederlandse mkb-bedrijven in de kunststofverwerkende industrie zullen de productiekosten naar beneden moeten brengen om het hoofd boven water te houden. Gedeeltelijke procesautomatisering van composietproducten kan hiervoor een oplossing zijn. Dit RAAK-project wil kennis over productieautomatisering op het gebied van composieten ontwikkelen en delen in het hoger beroepsonderwijs en de beroepspraktijk.
Doelstelling Het project richt zich op vacuüminfusie, een composietverwerkingstechniek die specifiek handwerk vereist en lastig is te automatiseren. Vandaar dat veel mkb-bedrijven aarzelen om te investeren in deze techniek. Dit project beoogt (praktijkgericht) onderzoek te doen naar mogelijkheden om het vacuüminfusieproces, zoals dat op dit moment door deelnemende mkb-bedrijven wordt toegepast, vergaand te automatiseren en de kennis daarvan over te dragen. Daarbij staat de volgende onderzoeksvraag centraal: Welke (combinaties van) innovatieve technologieën zijn mogelijk om het vacuüminfusieproces voor het vervaardigen van composietproducten vergaand te automatiseren en daarmee kosten te reduceren?
Beoogde resultaten Op basis van de resultaten uit de onderzoeken en de experimentele ontwikkeling van een geautomatiseerde vacuüminfusieopstelling, wordt vastgesteld of een volledig geautomatiseerd vacuüminfusieproces voor de individuele betrokken bedrijven technisch en economisch haalbaar is. Studenten technische bedrijfskunde ontwikkelen voor de deelnemende bedrijven scenario’s waarin de economische haalbaarheid is onderzocht en uitgewerkt.
Kennis wordt verspreid via conferenties, netwerkactiviteiten, publicaties, trainingen en workshops. De projectpartners hebben de ambitie om het composietenlab in Delft tot hét platform in de Randstad te maken waarbinnen (mkb-)bedrijven onderzoek kunnen (laten) doen naar het ontwerpen, construeren, vervaardigen en testen van nieuwe composietproducten.

Eindrapportage

Hoewel de markt van composieten vele kansen biedt, is de (internationale) concurrentie hoog. Om als mkb-er
het hoofd boven water te houden, moeten vooral de productiekosten naar beneden. Bij veel bedrijven worden
composietproducten nog handmatig vervaardigd met behulp van open- of gesloten maltechnieken. De meest
eenvoudige en veel toegepaste vervaardigingsmethoden van de gesloten mal techniek zijn vacuuminfusie en RTM. Beide methoden zijn arbeidsintensief en maken de kostprijs van de Nederlandse composietproducten relatief hoog. Vacuüminfusie wordt gekenmerkt door een hoge mate van ambachtelijkheid en een lage automatiseringsgraad. Innovaties in het productieproces van de mkb-bedrijven zijn nodig om de huidige marktpositie te kunnen behouden.
Tijdens dit project is praktijkgericht onderzoek gedaan naar mogelijkheden om het vacuüminfusieproces, zoals dat thans door slechts enkele deelnemende mkb-bedrijven wordt toegepast, vergaand te automatiseren alsook kennis daarvan over te dragen. Inholland heeft hierbij samen gewerkt met andere kennisinstellingen zoals Fontys, TU Delft en NLR.
Studenten van Inholland hebben in het begin de productie processen van de verschillende partners in kaart gebracht en daarbij geïnventariseerd welke stappen geautomatiseerd konden worden. Bedrijven zoals Bright, Theuws en Deen maken veel gebruik van vacuüminfusie en hebben interesse in het automatiseren van (een deel van) het productie proces.
Op basis van deze onderzoeken is gekozen om het proces met één (standaard) robotarm uit te voeren, waardoor de logistieke uitdaging van het proces kleiner wordt en het automatiseringproces makkelijker modulair opgezet kan worden.
Het snijden en plaatsen van vezelversterking, aanbrengen van harsen het checken van de lay-up en de kwaliteit is door studenten onder begeleiding van docent-onderzoekers van Inholland en Fontys geautomatiseerd, waarbij verschillende hulpstukken zijn ontworpen en gebouwd als end-effector voor op de robotarm. Daarnaast is er i.s.m Bright een mal gebouwd die sensoren van Twenco bevat, waarmee in samenwerking met de software van Polyworx de infusie realtime gecontroleerd en bijgestuurd kan worden. Door het automatiseren van een groot deel van de stappen en het bijsturen van de injectie kan zowel de kwaliteit van de producten verhoogd als de prijs verlaagd worden.
Uiteindelijk zijn al deze losse stappen aan elkaar geknoopt tot een volledige demonstratie-opstelling. Hierbij worden de stappen in de goede volgorde achter elkaar uitgevoerd, zoals ook bij een bedrijf zou kunnen plaatsvinden.
De resultaten van het project zijn in een film weergegeven en kunnen worden bekeken op:
http://www.robocompo.nl
en/of
http://www.vimeo.com/compositesinholland/robocompo