Eerste digital twin bij Additive Industries smaakt naar meer

Toen Additive Industries in 2012 van start ging, was het Eindhovense bedrijf de eerste gespecialiseerde machinebouwer van industriële metaalprinters. Inmiddels is zijn modulaire en schaalbare Metalfab1-systeem al ruim vijf jaar succesvol op de markt. Onlangs liet Additive Industries weten dat het druk bezig is met de ontwikkeling van zijn volgende generatie 3d-printers voor metaal. De Metalfab-600 moet eind dit jaar klaar zijn.

Adrie Boverhof werkt twee jaar bij Additive Industries als systeemarchitect en hij promoot het gebruik van digital twin-technologie binnen het bedrijf. ‘In eerdere functies heb ik steeds de toegevoegde waarde van animaties en digital twins gezien’, zegt hij. Zo’n vijftien jaar geleden werkte Boverhof bij ASML en gebruikte hij Pov-Ray, een freewaretool waarmee hij kon laten zien hoe dingen zouden gaan bewegen in het metrologiesysteem dat hij hielp ontwerpen. ‘Pov-Ray had één groot voordeel: het was de enige tool waarin je de cad-designs rechtstreeks kon uploaden. Het was verre van gebruiksvriendelijk, maar als je het eenmaal onder de knie had, kon je geweldig mooie 3d-beelden en animaties maken. Dat leverde interessante inzichten op, bijvoorbeeld over hoe de stages zouden bewegen en wat hun bereik zou zijn.’

Niet zo spectaculair voor de technologie van vandaag, maar op dat moment een eyeopener voor de ASML-organisatie. ‘We werden overspoeld met vragen’, herinnert Boverhof zich met een glimlach. ‘Zelfs de marketingafdeling was geïnteresseerd want de animaties waren gelikt genoeg om potentiële klanten te overtuigen, en om ze uit te leggen hoe het systeem werkte.’

Switch naar Prespective

Bij zijn vorige werkgever, VDL ETG, maakte Boverhof de overstap naar Blender, een opensource platform voor 3d-modellering, -animaties en -renders. Hij gebruikte de tool om animaties te maken van onder meer een waferhandler, vacuümrobots en een sterilisatiemachine. Toen hij bij Additive Industries begon, introduceerde Boverhof gelijk Blender om verschillende machineroutines in beeld te brengen. Het bedrijf raakte al snel betrokken bij het Machinaide-project, een Europees onderzoeksprogramma dat als doel heeft om – met behulp van artificial intelligence – meer profijt te halen uit digital twin-data en meerdere digital twin-ecosystemen beter te laten samenwerken. Die deelname betekende dat Additive Industries de kans had om te switchen naar een echt, professioneel digital twin-platform. Boverhof en zijn collega’s kozen voor Prespective.

‘Met pijn in mijn hart nam ik afscheid van Blender’, geeft Boverhof toe. ‘Maar het heeft me verrast hoeveel overeenkomst er is met Prespective en hoeveel je kunt doen met dat digital twin-platform.’

In die veelzijdigheid schuilt ook een gevaar. De term ‘digital twin’ is een buzzword geworden en heel veel ontwikkelingen hebben dat label gekregen – terecht of onterecht. ‘Je kunt ontzettend veel met digital twin-technologie’, aldus Boverhof. ‘Bij Additive Industries hebben we eerst goed gekeken naar de juiste toepassing en hoe we het in de organisatie konden implementeren, want het gaat over de grenzen van veel afdelingen heen: marketing, sales, customersupport, ontwikkeling, om er maar een paar te noemen. We hebben uiteindelijk gekozen om onze eerste digital twin te gebruiken voor trainingsdoeleinden, met in ons achterhoofd dat we de mogelijkheden later zouden kunnen uitbreiden.’

Additive Industries is de enige ontwikkelaar van additive-manufacturingsystemen voor metaal die de afvoer van het overtollige poeder uit de printkamer in de machine heeft geïntegreerd. ‘Je kunt je wel voorstellen dat potentiële kopers daar veel vragen over hebben. Ze willen zien hoe het werkt en wat we hebben gedaan. We hadden een schematisch overzicht kunnen maken in bijvoorbeeld Powerpoint, maar het is heel lastig om overzicht te houden in de wirwar van buizen en kleppen. Met de interactieve digital twin die we hebben gebouwd, kun je een functie of een scenario kiezen en het virtuele systeem draaien en inzoomen terwijl het proces loopt.’

Covid-beperkingen

Digital twinning is een nieuwe vaardigheid voor de engineers bij Additive Industries. Zelfs voor een ervaren animatie- en simulatie-expert als Boverhof was het te complex om het van scratch op te bouwen. ‘Ik hou er niet van om dit soort dingen uit een boek of op een website te leren; ik ga veel liever naar een workshop of een hands-on training’, zegt Boverhof. ‘Door de coronacrisis was het echter onmogelijk om een introductiecursus bij Prespective bij te wonen.’

Additive Industries koos een andere aanpak – een route die veel andere beginners ook nemen. Het vroeg consultants van Prespective om te helpen en een eerste versie van de digital twin te bouwen. Boverhof: ‘Eerst heb ik een korte introductie van de machine gegeven zodat de mannen bij Prespective ongeveer wisten waar ze mee te maken hadden. Daarna hebben we alle cad-files overgedragen.’

Hoewel de engineers bij Prespective een redelijk goed beeld hadden van hoe de machine werkte, waren ze natuurlijk geen experts. ‘Tijdens onze wekelijkse videocalls zagen we soms dingen bewegen die helemaal niet konden bewegen’, herinnert Boverhof zich, waarna hij zich haast om te zeggen hoe plezierig hij de digitale meetings vond. ‘De calls gaven ons de mogelijkheid om de digital twin bij te sturen en te finetunen.’

Kennis opbouwen

Nu de eerste twin klaar is, kijkt Additive Industries waar het de technologie nog meer goed kan inzetten. Boverhof heeft grote plannen. ‘Een digital twin is een ideale tool in de beginfase van een designproces, zoals voor de nieuwe Metalfab-600 waar we nu aan werken. Er zijn tools beschikbaar om op voorhand de productiviteit van je systeem te simuleren; tools die je eenvoudig kunt koppelen aan de digital twin in Prespective. Omdat productiviteit een van de belangrijkste parameters is voor onze metaalprinter, is dit zeker een weg die we willen inslaan, zodat we verschillende processen kunnen modelleren en doorrekenen, en ons design kunnen optimaliseren.’

En hij wil meer: ‘Het ultieme doel is om een digital twin te hebben van de hele machine. De uitdagingen zijn echter gigantisch. Zo moeten we dan het smelten en stollen van het metaalpoeder zeer precies kunnen modelleren. Ook bevat de Metalfab-600 straks tien razendsnelle lasers die we moeten modelleren en simuleren.’

Een ander punt is de beperkte beschikbaarheid van resources. ‘Weliswaar geloof ik sterk in de toegevoegde waarde van digital twins, maar het is niet onze kernactiviteit om ze te bouwen. De software-engineers die we aannemen, willen we inzetten voor het hart van de machine. Dat houdt ons echter niet tegen om kennis op te bouwen. We hebben al veel geleerd van dit eerste project. Zoals gezegd, is het volgen van die workshops cruciaal. Als we meer ervaring krijgen met Prespective en het op maat kunnen maken voor onze requirements, kunnen we bewegende modellen maken, en worden mensen enthousiast. Dan komt het echt van de grond.’

Dit artikel is geschreven in opdracht van Prespective.