Additieve productie in de drankindustrie

Laag voor laag naar het voltooide onderdeel

Voordat we onze aandacht richten op additieve productie in de drankenindustrie, moeten we eerst een fundamentele vraag beantwoorden: Wat is additieve productie (3D printen) eigenlijk?

In tegenstelling tot ablatieve productieprocessen, waarbij onderdelen machinaal uit een ruw materiaal worden vervaardigd, wordt bij additieve productie het onderdeel laag voor laag in verschillende stappen opgebouwd. Afhankelijk van het gekozen proces worden daarvoor materialen (bijvoorbeeld in poedervorm) in positie gebracht en vervolgens gehard. De volgende laag wordt dan op deze laag aangebracht tot het onderdeel klaar is.

Een voordeel van additieve productie ten opzichte van conventionele processen is dat er geen mallen of extra gereedschappen nodig zijn. Dit maakt ook de productie van kleinere hoeveelheden of de serieproductie van sterk aangepaste onderdelen economisch.Additieve productie biedt ook tal van andere voordelen:

Geometrische vrijheid: Eenvoudige realisatie van complexe ontwerpen die voorheen moeilijk of zelfs onmogelijk te produceren waren (complexity for free).

Geoptimaliseerde prestaties: Ontwerpen met minder componenten en een kleinere massa met de beste eigenschappen van de onderdelen.

Snelle omzetting: Productinnovaties kunnen sneller worden ontworpen, getest en verder ontwikkeld.

Goedkopere productontwikkeling: De tijdrovende, omslachtige productie van dure prototypes is niet langer nodig.

Op maat gemaakte productie: Snelle productie van kleine hoeveelheden tegen relatief lage kosten per eenheid.

Snelle levering: De just-in-time productie van onderdelen met behulp van het additieve proces maakt het aanleggen van voorraden en opslag overbodig. 

Additieve productie met metaal

Additieve productie is niet alleen mogelijk met kunststoffen, maar ook met metaal. Naast verschillende processen heeft vooral het zogenaamde smelten op poederbedbasis met lasers (PBF-proces) zich gevestigd.

In het PBF-proces smelt een laserstraal laag voor laag poeder op metaalbasis. De gebruikte metaalpoeders zijn gemaakt van verschillende materialen en kunnen worden geselecteerd in de juiste legering voor het gewenste werkstuk en toepassingsgebied.

Dankzij de voordelen heeft additieve productie nu een plaats veroverd in vele takken van de industrie en is het een integraal onderdeel van de smart factory geworden. Dit is niet in de laatste plaats te danken aan het feit dat additieve productie in veel bedrijven gemakkelijk kan worden uitbesteed: Dit komt omdat de productiegegevens (3D CAD-gegevens) voldoende zijn om de werkstukken precies volgens de specificaties van de opdrachtgever te produceren. 

Additieve productie in de drankindustrie

Als men denkt aan termen als 'additieve productie' of '3D-printen' in de levensmiddelenindustrie, is het eerste waar men aan denkt printoplossingen waarmee verschillende levensmiddelen zoals deeg of chocolade geëxtrudeerd kunnen worden. De toepassingsmogelijkheden van additive manufacturing gaan echter veel verder in de levensmiddelen- en vooral in de drankenindustrie.

Want in de drankindustrie is snelheid belangrijk: Productiesnelheden van 40.000 tot 80.000 flessen of blikken per uur zijn niet ongebruikelijk. Als hier de productie uitvalt en reservedelen niet snel beschikbaar zijn, kan dat snel duur worden. Bij een productie-uitval moet de vuller vaak overschakelen op andere afvullijnen en deze eerst aanpassen aan de verpakking. Volgens 3D-Druck.com (het grootste onafhankelijke online magazine voor productie van additieven) kan één uur productiestilstand tussen de 4.000 en 30.000 euro kosten, afhankelijk van de grootte en vulcapaciteit van de hele afvullijn.

Voor de drankenindustrie is dit een last die vermeden kan worden met behulp van additieve productie. Terwijl het bestellen, verzenden en installeren van conventionele reservedelen vaak veel tijd kost, kunnen additief geproduceerde onderdelen indien nodig snel worden geprint en kan tegelijkertijd de constructie ervan worden geoptimaliseerd.

Naast de snelle beschikbaarheid bieden additief geproduceerde metalen onderdelen nog een aantal andere voordelen ten opzichte van gegoten onderdelen - en dat vooral in de drankenindustrie.

Allereerst hoeven onderdelen zoals de waaier van een pomp niet (zoals gegoten onderdelen) massief geconfigureerd te worden. Integendeel: Bionische lichtgewicht structuren, zoals honingraat- of rasterstructuren, zijn bijzonder geschikt gebleken. Ze maken niet alleen indruk met hun hoge stabiliteit, ze zijn ook aanzienlijk lichter in gewicht dan massieve onderdelen - en dat bespaart energie in de aandrijving.

De productie van additieven maakt het ook mogelijk om staalsoorten met een hogere hardheid te gebruiken, wat slijtage tijdens het bedrijf vermindert.

En tot slot hebben veel conventionele gegoten onderdelen van roestvrij staal gasinsluitingen of ongewenste holle ruimten (zogenaamde gietgallen). Deze gietgallen worden veroorzaakt door het krimpen van het materiaalvolume als gevolg van het afkoelen en stollen van de smelt. Als een gietstuk zo'n holle ruimte heeft, kan dit leiden tot een afgekeurd gietstuk of zelfs volledig verlies van het gietstuk onder hoge spanning. In de levensmiddelen- en drankindustrie worden gietgallen ook beschouwd als potentiële verontreinigingsvallen die koste wat het kost vermeden moeten worden. Dit is een ander voordeel van additieve productie: Door het laag voor laag-proces ontstaan er geen gietgallen. De dichtheid van het onderdeel kan worden vergeleken met gesmeed materiaal.

Kortom: additive manufacturing maakt korte stilstandtijden mogelijk voor vullers van dranken, wat tot voor kort ondenkbaar leek. 

KSB: Een betrouwbare partner voor alle vraagstukken op het gebied van additieve productie!

KSB is al vele jaren een betrouwbare partner van de drankindustrie. Onze krachtige levensmiddelpompen en afsluiters worden tegenwoordig in een groot aantal verschillende gebieden gebruikt en garanderen altijd de hoogste kwaliteit en absolute procesveiligheid.

Dat geldt ook voor de productie van additieven: Al in 2019 ontving KSB als eerste fabrikant ter wereld de TÜV-certificering voor additieve productie conform de Europese richtlijn voor drukapparatuur. Profiteer van onze jarenlange expertise op het gebied van additieve productie: In onze vestiging in Pegnitz bieden we u diensten die het hele additieve productieproces vanuit één hand bestrijken, inclusief gecertificeerde materiaalcontroles in ons eigen materiaallaboratorium.

Of u nu een (snelle) vervanging voor conventionele onderdelen, een speciaal ontwerp op maat of een nieuw ontwikkeld en ontworpen component voor een nieuw proces nodig hebt: KSB heeft de additive manufacturing oplossingen die u nodig heeft! Wij kijken ernaar uit dat u
contact met ons opneemt.