Voor Carl Zeiss Optical Components, een dochteronderneming van Carl Zeiss Industrielle Messtechnik GmbH, is nauwkeurigheid essentieel, soms tot op een honderdste van een millimeter. Het bedrijf produceert microscopen, multisensorische machines en optische sensoren voor industriële meet- en kwaliteitsborgingsdoeleinden.
Organisaties in de hele wereld gebruiken ZEISS-machines om zeker te weten dat ze elke keer weer letterlijk perfecte resultaten produceren. Dat betekent dat 'betrouwbaarheid' en 'herhaalbaarheid' begrippen zijn die het bedrijf aan de Wangen, Duitsland, te allen tijde naleeft.
"De machines die we produceren zijn zeer nauwkeurig. Daarom zit er heel veel kennis in de assemblage van die machines", zegt Johannes Grimm, Manager Operational Excellence bij ZEISS.
Elke machine die ZEISS produceert, is gemaakt om licht uit te lijnen met optische meetassen. Dit wordt gedaan met behulp van beugels en stelschroeven. De uitlijning verschilt echter per machine, wat betekende dat het ZEISS-team het werk handmatig moest uitvoeren.
"Dit is geen erg stabiel proces, en dat is een probleem voor ons. We waren op zoek naar een betere oplossing, en die oplossing was 3D-printen", zegt Johannes.
Door de hoeken te meten in een specifieke machine kan het ZEISS-team een adapterplaat ontwerpen en 3D-printen. Die zorgt ervoor dat het licht zich precies in de juiste richting beweegt – recht naar de sensor van het apparaat – en dat is cruciaal om accurate metingen te verkrijgen. ZEISS print op dit moment een unieke adapterplaat voor elke microscoop die in serie wordt geproduceerd.
ZEISS’ digital microscope is an entry device for measuring distances or flat components, such as circles. For 3D printing, it provided evidence that the technology could play a practical part in ZEISS’ workflow.
The company began by designing and printing a part for serial production – the aforementioned adapter plate. Later, it dove into jigs and fixtures. The potential for client-focused projects is also a potentially rich source for 3D printing, with printed prototypes leading to customized products for specific applications for specific customers.
"We denken dat individuele oplossingen op verzoek van klanten – typerend voor de huidige trend van toenemende individualisatie – het steeds belangrijker maken om te beschikken over een gesloten proces en snel ontwikkelde iteraties", zegt Johannes.
Toch maakt ZEISS nog steeds klantspecifieke onderdelen, alleen niet in de traditionele betekenis. Adapterplaten zijn standaardonderdelen in standaardproducten, maar elk onderdeel is 'klantspecifiek' in de zin dat de platen in verschillende hoeken worden geplaatst. Ze zijn dus eigenlijk niet klant-, maar productspecifiek.
Volgens Johannes is dit een voordeel. Het maakt het productieproces stabiel. Het markeert ook het begin van een trend voor op maat geproduceerde eindgebruikersonderdelen. Bovendien neemt het aantal verschillende behoeften van klanten toe. Daarmee groeit ook de noodzaak om een groot aantal verschillende materialen te verwerken met 3D-printers, van kunststoffen en composieten tot metalen.
3D-geprinte adapterplaten zijn niet alleen een goedkoper en betrouwbaarder alternatief voor stelschroeven en beugels, ze zijn ook nog eens heel klantvriendelijk. Reserveonderdelen kunnen in principe op aanvraag worden geprint en direct naar de locatie van de klant worden gestuurd. Daar kunnen ze eenvoudig in een machine worden geïnstalleerd.
"De klant kan door een paar schroeven aan te draaien een belangrijk onderdeel vervangen dat ook nog eens perfect uitgelijnd moet zijn voor correcte metingen", zegt Johannes. "Vroeger moesten we meerdere onderdelen produceren, in elkaar zetten en vervolgens aanpassen. Dankzij additieve productie en 3D-printen is dat allemaal niet meer nodig. Dat bespaart veel tijd – heel belangrijk – en heel veel geld."
Gebruiksgemak en flexibiliteit van hardware en software waren ook belangrijk voor ZEISS. En, uiteraard, prijs. Het open-filamentsysteem van Ultimaker, de Material Alliance, de open-source slicingsoftware, Ultimaker Cura en de prijs van Ultimaker-printers vergeleken met die van concurrerende fabrikanten waren stuk voor stuk factoren die ZEISS' keuze voor Ultimaker hebben bepaald.
In line with lean production principles, an Ultimaker printer was installed in the assembly room at ZEISS. Those on the assembly line are able to create jigs and fixtures for themselves, further reinforcing the idea that hardware and software must be intuitive and easy to use.
For ZEISS, 3D printing has decreased lead times from months to days, offering its team members extra time. Extra time means extra iterations, means extra assurance that final products will be perfect. There’s also the cost – what once was a €300 process now costs approximately €20 per 3D printed part.
Uiteindelijk was de beslissing om met Ultimaker in zee te gaan eenvoudig: de printers staan garant voor de twee kerncriteria van ZEISS, waaraan alle producten, processen en workflows moeten voldoen als het bedrijf aan de top wil blijven in zijn sector.
"De resultaten waren betrouwbaar en ze waren herhaalbaar", zegt Johannes. "Dat is essentieel voor een stabiel productieproces."
Wilt u meer toepassingen voor 3D-printen voor eindgebruikers ontdekken?
