Imagineering the impossible

Familie portret te Nieuwpoort BE

In opdracht van Beaufort heeft Poly Products BV uit Werkendam een uniek kunstwerk van kunstenares Goshka Macuga gerealiseerd. Een groep beelden op een sokkel tonen een klein familie tafereel. De imposante afmetingen met een totaal hoogte van 6 meter maken het een indrukwekkende verschijning aan de promenade van Nieuwpoort (België). Voor het oog een zwaar object van massief beton maar schijn bedriegt: de beelden zijn enorm licht en dus zonder zware fundering geplaatst. De XXL-3D print technologie van Poly Products heeft een sleutelrol gespeeld in de realisatie van dit project.

Van klein naar groot: 3D printen als oplossing
De basis van het kunstwerk waren klei modellen van circa 40cm hoog. De uitdaging was om deze 10 maal uit te vergroten zonder een enorm gewicht te krijgen. Een digitale route met hoge resolutie scans, CAD nabewerking en de XXL 3D printer van Poly Products boden uitkomst. Elk detail uit de modellen werd overgenomen en is uiteindelijk verwerkt in het enorme eindresultaat. ‘De oplettende kijker zal zelfs de duimbewegingen gemaakt door Goshka Macuga om het klei model vorm te geven herkennen in het kunstwerk’ aldus Joppe Spaans 3D print engineer bij Poly Products.

De 3D print technologie alléén bood nog niet direct de eindoplossing. De printer werkt met kunststoffen, maar onderdeel van de uitdaging was het creëren van een betonlook uitstraling en geen ‘plastic-look’. De basis vorm is geprint in een recyclede rPETG met glasvulling.

Poly Products ontwikkelde op basis van haar halve eeuw aan composiet kennis een afwerklaag die de thermische uitzetting van dit materiaal kon opvangen. Men ging aan de slag met verschillende granulaten en vulmiddelen opgesloten in een thermohardend materiaal en kwam tot een maatwerk betonlook opbouw.

Maatschappelijke impa​ct: bewust materiaalgebruik
Door de inzet van gerecyclede materialen met een zeer lange levensduur én lage milieu impact bij de productie zijn deze beelden een prachtig voorbeeld van een nieuwe manier van produceren: afval inzetten als waardevolle grondstof voor nieuw gebruik voor toepassingen die een positieve impact hebben op mens, milieu en maatschappij. De materialen van dit kunstwerk kunnen na hun gebruik gerecycled worden. Deze richting van productie creatie op deze schaal is nieuw en onderscheidend en voorkomt gebruik van de meer milieu belastende materialen die nodig zouden zijn bij een ‘traditionele’ materiaalopbouw.

Pumptracks

3D geprinte pumptracks ontwikkelen we samen met Stichting Pumptrack. Omdat de conventionele verplaatsbare banen erg zwaar zijn, niet goed tegen de weersomstandigheden kunnen en tijdsintensief om te maken, gingen we samen aan de slag met onze 3D-printer! De elementen in de video is 2,2m lang en maar liefst 1,5m hoog! Meerder producten worden tegelijk geprint om op deze manier de efficiëntie en dus de kosten in serie laag te houden. Het gebruikte materiaal is een post industrial recycled PETG materiaal met glasvulling om kromtrekken tijdens het printen tegen te gaan. De ontwerpvrijheid van 3D printen is maximaal ingezet om het product sterk en stijf te houden en tegelijkertijd het gewicht zo laag mogelijk zodat de baandelen mobiel en dus draagbaar blijven.

Objet Sonore

Het idee van ‘Objet Sonore #1’ is van ontwerpers Peter Zegveld en Buro Luc Ex. Een groots ontwerp: een geluidshoorn van circa 6,5m lang en 4m hoog! Om dit traditioneel te maken is erg complex, voor onze printer is het relatief eenvoudig.

Het object is ontworpen voor in de openbare ruimte. De interne luidspreker en de organische vorm zullen geluid akoestisch versterken. Er wordt geen conventionele muziek op gespeeld, maar een compositie van Luc Ex: een stuk van ongeveer 15 minuten dat is opgebouwd uit natuurlijke stedelijke geluiden. Geen normale instrumenten dus, maar dichtslaande deuren, koffers rollend over een stoep en het geschreeuw van marktkooplui.

Het object is in de zomer van 2020 afgerond en reist nu Europa door.

Door ‘Objet Sonore’ te printen:
Zijn er geen hoge opstartkosten voor mallen
Kan de complexe vorm eenvoudig gemaakt worden
Blijft het gewicht laag voor een eenvoudige constructie
Is er een minimale hoeveelheid materiaal verbruikt

Door het object te printen zijn veel kosten voor bijvoorbeeld complexe mallen uitgespaard.
De gigantische hoorn is niet allee groot, maar ook nog eens hol. Dat betekent dat er schaaldelen gemaakt moeten worden, die normaliter in mallen gemaakt moeten worden. Voor een eenmalig object is een investering in mallen simpelweg niet haalbaar. 3D printen biedt hierbij de uitkomst.

De hoorn wordt in delen geprint die aan elkaar verbonden worden. Het geheel wordt afgewerkt met een vezelversterkt composiet laminaat voor extra sterkte.

Duurzaam straatmeubilair

Tijdelijke inrichting van binnensteden. Van park naar festival terrein. Van plein naar fietsenstalling en weer naar plein. Gemeente richten steden frequenter in voor kortere duur en hebben daarom behoefte aan straatmeubilair. Als afstudeeropdracht voor de opleiding industrieel product ontwerp ging Aniek Goossen in opdracht van Poly Products aan de slag. Het resultaat is een grote stoel. Geprint in een materiaal met een circulaire oorsprong. Sterk en licht genoeg om eenvoudig te kunnen verplaatsen.

DE DRIE WIJSNEUZEN VAN DE PANNE

Op het strand van de Belgische plaats De Panne staan ‘De Drie Wijsneuzen’. Dit kunstwerk, ontworpen door Harald Thys en Jos de Gruyter, is door ons geplaatst als deel van de Beaufort 2018.

De hoofden zijn elk 1,8m hoog en na het 3D printen voorzien van een beschermende laag glasvezelversterkt polyester. De composiet pilaren van wel 15m hoog zijn vervolgens aangehecht en met een voetconstructie in het zand verankerd.

Zo is er een licht en sterk kunstwerk ontstaan dat vele jaren over het belgische strand uit zal kijken.

Door de hoofden te printen:
Werd er veel productietijd en geld bespaard
Kon er licht én sterk gebouwd worden
Zijn de 3 hoofden precies hetzelfde zónder mallen te gebruiken
Was er een besparing ten opzichte van traditionele productie
Is er een minimale hoeveelheid materiaal verbruikt

Door de 3 hoofden te printen zijn veel kosten voor bijvoorbeeld complexe mallen uitgespaard.
Volledige ’traditionele’ productie in vezelversterkt composiet zou voor deze vormen erg duur geweest zijn. Er zouden mallen uit meerdere delen gevormd moeten worden. Vervolgens producten uit meerdere delen die allemaal weer aan elkaar gezet moeten en dat alles met de hand. Werken met een schuimkern door deze met de hand of machinaal te shapen was ook een te kostbare route; 3D printen heeft zichzelf bewezen in dit project!

Garden Egg Chair

ENLARG3D kreeg de uitdaging om met zeewier een design meubel te printen. Door de klant aangeleverd materiaal werd geprint door ENLARG3D middels het FGF 3D print principe. Het betreft een enkelstuk met complexe dubbel gekromde vlakken, welke makkelijk kunnen worden gerealiseerd door de 3D print technologie. Een ideale oplossing voor dit probleem.

Vrij snel waren de proces instellingen gevonden waarmee er verschillende stoel onderdelen zijn geprint. De stoel was voorzien voor een expositie in het Duitse Vitra Design Museum. Hier wordt middels de Plastic: Remake Our World expositie aandacht gegeven aan het nut van circulaire kunststoffen.

In samenwerking met: Klarenbeek & Dros
Ontwerp van: GHYCZY

Afdichtingsdeksels meerboei

Waarom Shell werkt aan de transitie naar digitale magazijnen 

3D-printen van verouderde onderdelen bespaart niet alleen in bepaalde situaties kosten; kapitaalintensieve installaties blijven op deze manier langer in bedrijf. Door onderdelen lokaal te 3D-printen, worden bovendien vertragingen in de logistieke keten vermeden. Voor Shell zijn dit goede redenen om de transitie naar digitale magazijnen op te starten. Een real-life praktijkcase van het energieconcern laat de meerwaarde zien.

Toen de polymeer afdichtingsdeksel van een afmeerboei bij een offshore installatie van Shell Nigeria aan vervanging toe waren, bleken deze niet meer leverbaar. De original equipment manufacturer (OEM) produceerde de onderdelen niet langer. Deze covers zijn niet kritisch, maar vervullen wel een belangrijke functie. Een goede passing van de trapeziumvormige afdekplaten is belangrijk. Het enige alternatief leek te zijn het gehele metalen samenstel waarop de kunststof deksel zijn bevestigd, te vervangen. Dit zou niet alleen duur zijn, maar ook riskante zware hijs- en hefwerkzaamheden buitengaats met zich meebrengen en de offshore-installatie zou moeten worden stilgelegd.

Scannen en 3D-printen

Er zijn 3 scenario’s waarin Shell 3D-printen gebruikt. Een daarvan is wanneer het onderdeel verouderd is, en Shell geen IP-rechten schendt bij reverse engineering, en het werk kan worden uitgevoerd door 3D printshops. “Dat gold voor deze toepassing,” verduidelijkt Angeline Goh, 3D Printing Technology Manager. De andere scenario’s zijn om vooraf met OEM’s samen te werken om het digitale reserveonderdeelportfolio te ontwikkelen, zodat het 3D-geprinte onderdeel door een OEM kan worden geleverd. Of voor noodgevallen en wanneer intellectueel eigendom geen belemmering vormt. Dan kan Shell het printen in eigen huis in haar eigen faciliteiten uitvoeren. In het project in Nigeria hebben lokale medewerkers de afdekplaten gescand. Deze bestanden zijn door de ingenieurs van Poly Products samen met de projectmanager van Shell verder ge-reverse-engineered tot een printbaar 3D-bestand. Het hele project bij Poly Products had een doorlooptijd van ongeveer twee weken, van scannen, reverse-engineering, tot het 3D-printen van de afdekplaten in vezelversterkt PETG en het afwerken met een glasvezellaag om ze absoluut waterdicht te maken. “Deze korte doorlooptijd was erg belangrijk in dit project,” benadrukt Angeline Goh.

90% kostenbesparing 

Het vervangen van deze verouderde onderdelen door 3D-geprinte onderdelen leverde een aanzienlijke kostenbesparing op. Shell schat dat in dit specifieke geval het 3D-printen 90% goedkoper is geweest dan de alternatieve oplossing om de volledige bovenstructuur van de meerboei te vervangen. “En dat is zonder de kosten van het stilleggen van de offshore-installatie. Dat hadden we wel moeten doen als we het hele systeem op zee hadden moeten vervangen”. Voor Shell onderbouwt deze use case dan ook haar visie om in de toekomst over te stappen naar digitale magazijnen. In plaats van fysieke vervangingsonderdelen op te slaan, wil Shell 3D-bestanden digitaal opslaan. Daarom werkt het bedrijf nauw samen met partners in de hele toeleveringsketen in de industrie – van eindgebruikers, certificeringsinstanties tot gespecialiseerde printshops en OEM’s – om wereldwijd aanvaarde technische standaarden te definiëren.

Gedistribueerde productie

Voor de meerboei voor de kust van Nigeria zijn de afdekplaten door Poly Products in Nederland geprint en vervolgens naar Nigeria vervoerd. De visie van Shell is een wereldwijd netwerk op te bouwen van gekwalificeerde OEM’s en dienstverleners, dichter bij de eindgebruikers. De gekwalificeerde OEM’s er servicebedrijven kunnen dan de reserveonderdelen op aanvraag printen. Door lokaal te 3D-printen, worden vertragingen in de toeleveringsketen, zoals douane-inklaring, pandemie-gerelateerde lockdowns, of een blokkade in het Suezkanaal, vermeden. “Je kunt geen 3D-printstrategie hebben waarbij je optimaliseert en produceert in de wereldwijde fabriek. Je zou zeer kwetsbaar blijven in je lange toeleveringsketen om je onderdelen bij je eindgebruiker te krijgen, en je ecologische voetafdruk zou hoog blijven. Daarom kijken we expliciet naar gedistribueerde productie. Om deze visie in realiteit om te zetten, is een gezamenlijke inspanning nodig met al onze partners in de toeleveringsketen”, besluit Angeline Goh.