Individueel design – in serie geproduceerd: GROHE luidt met 3D-metaalafdrukken een nieuw tijdperk in voor de productie van armaturen

Uitdaging

De centrale uitdaging bij de ontwikkeling van individuele, innovatieve armatuurdesigns was om de over de hele wereld bekende GROHE-kwaliteit te handhaven en over te zetten naar een 3D-metaalafdruk. Centraal stond hierbij het zuiver houden van het water, dat wil zeggen dat het gebruikte poedermateriaal moet voldoen aan de drinkwaterverordening en zijn gekwalificeerd voor de additieve fabricage. Tevens moet reeds vóór de fabricage rekening worden gehouden met thermische vervorming. Vanwege de hoge eisen die gesteld worden aan het oppervlak, moeten eventueel benodigde nabewerkingen eveneens tot een minimum worden beperkt.

Oplossing

In de loop der jaren heeft het design- en ontwikkelteam van GROHE zich intensief beziggehouden met 3D-metaaldrukken en veel expertise opgebouwd rond de technologie en de materiaalkwalificatie. In januari 2018 werd uiteindelijk de keuze gemaakt voor twee exemplaren van de TRUMPF middelformaatmachine TruPrint 3000. Voor het ontwerpen van badkamerarmaturen is een eigen procedure ontwikkeld met een speciale formule voor het door het merk gekwalificeerde metaalpoeder. Met het oog op de benodigde drinkwatertoelating verwierf GROHE hiervoor eigen patenten. 

Realisatie

De twee designs van de GROHE Icon 3D-armaturen zijn in een kleine serie geproduceerd met 6.000 uur machinelooptijd in een jaar; de TruPrint 3000 draait hiervoor volledig belast in een drie-ploegendienst. In totaal worden per drukcyclus twee armaturen met de TruPrint 3000 gemaakt en deze worden opgebouwd in circa 4.700 lagen van 0,06 mm dik roestvrij staal of een messinglegering. De wanddikte is 1 tot 1,5 mm; het smeltpunt is minimaal 1400 °C. Na het drukken wordt de component mechanisch bewerkt op een CNC-freesmachine. Vervolgens vindt handmatig slijpen en polijsten plaats als laatste stap voor de afwerking van het oppervlak. Terwijl bij een conventionele fabricagemethode 4,5 maanden nodig zijn vanaf de constructie van de waterlopen tot de montage van de componenten, zijn alle ontwikkelings- en fabricagestappen in 3D-print in slechts 52 uur mogelijk. 

Vooruitzicht

De 3D-metaaldrukprocedure heeft bij GROHE een andere manier van denken met betrekking tot de ontwikkeling en fabricage van producten doen plaatsvinden. Zo kunnen designs opnieuw worden bedacht en efficiënt worden omgezet naar individualiseringswensen bij bijvoorbeeld architectuurprojecten. Tevens is Additive Manufacturing ook interessant vanuit het oogpunt van duurzaamheid: voor de resource-besparende methode is alleen maar de hoeveelheid materiaal nodig die feitelijk wordt gebruikt. Componenten zoals afvoeren en grepen kunnen aanzienlijk dunner en daardoor materiaalbesparender worden gefabriceerd: als we de 3D-afdrukvariant van het GROHE Allure Brilliant-armatuur vergelijken met de analoge voorganger van messing, wordt een gewichtsreductie van circa 55% bereikt. "De 'additieve vonk' loopt op dit moment bij ons door de hele organisatie," zegt Thorsten Schollenberger, Vice President Industrial Engineering, EHS & Sustainability, bij GROHE. Op dit moment lopen volgens Schollenberger veel workshops bij GROHE met als doel het vinden van nieuwe producten en toepassingen , die op basis van nieuwe materialen kunnen worden gedrukt. Voor toepassing van 3D-afdrukken voor de fabricage van gereedschap kent het merk gelijksoortige projecten.