Volkswagen Groep zet in op massaproductie met behulp van de 3D-printer. Gelijk rijst de vraag: is de techniek ook klaar voor grootschalig gebruik van gerecycled plastic? We onderzochten het aan de hand van drie korte cases.
Tekst Jens Holierhoek
Unsplash
#1 De innovator: 3D weven met petflessen
Ook automerken als Polestar en Audi weten wel raad met afgedankt plastic en 3D-toepassingen. Beide maken van oude petflessen stoelbekleding voor hun modellen. Polestar deed dat recent voor haar Precept-studiemodel en Audi voor haar gloednieuwe A3. Daarin zijn maar liefst 107 petflessen van 1,5 liter verwerkt. Het grootste deel vindt zijn weg naar de vloermatten, 45 exemplaren eindigen in de stoelbekleding. Voor die stoelbekleding zijn de petflessen eerst verwerkt tot granulaat. Vanuit het recyclaat worden met extrusie draden gecreëerd. Met dat plastic garen wordt vervolgens de stoelbekleding geweven. ‘3D knitting’ wordt het ook wel genoemd en het Duitse bedrijf Trevira is er meester in. Samen met het eveneens Duitse imat-uve kwam ze in 2018 met de nieuwe techniek, waarbij gerecycled plastic wordt gebruikt en bovendien geen afval komt kijken. Eén lange plastic draad is alles wat nodig is. Volgens Trevira en imat-uve biedt de nieuwe techniek veel voordelen voor autofabrikanten, omdat er tijd en geld wordt bespaard tijdens de productie. Bovendien is het mogelijk de klanten meer personalisatie te bieden, want haast elk motief kan 3D geweven worden.
De kwaliteit van het gerecyclede plastic bestemd voor de 3D-printer verschilt sterk.
#2 De realist: de kwaliteit van de grondstoffen moet omhoog
In Duitsland en Zweden hebben ze blijkbaar een goed ‘plastic garen’ gevonden voor hun 3D printing en knitting. Toch is dat lang geen vanzelfsprekendheid volgens de universiteit van Aarhus in Denemarken. Volgens onderzoek van deze universiteit verschilt de kwaliteit van het gerecyclede plastic bestemd voor de 3D-printer of -wever sterk. Zelfs als er bij een gerenommeerde producent grondstof wordt verkregen. Volgens professor Mogens Hinge ligt dat aan het ontbreken van standaardisering. De kracht en densiteit van het ene stuk plastic garen kan van mindere kwaliteit zijn dan het andere stuk, zelfs als de donor exact dezelfde plasticberg is. Hinge laat weten dat het gevolg is dat je voor een optimaal resultaat constant de snelheid, temperatuur en ingave van het plastic garen in de 3D-printer moet aanpassen. Mogelijk, maar zeer uitdagend en tijdrovend, aldus Hinge in gesprek met 3D Printing Industry. De universiteit werkt momenteel samen met een Deense recycleraar aan de ontwikkeling van dergelijk gestandaardiseerd garen van gerecycled plastic van een hoge kwaliteit. Een voorwaarde voor massaproductie, zo lijkt.
Kwalitatief goed ‘plastic garen’ is een voorwaarde voor 3D printing en knitting
#3 De visionair: gerecycled plastic in 3D geprinte massaproductie
Volkswagen Groep gebruikt al langer 3D-printers. Eerst vooral voor laag-volume productie – denk aan de creatie van een prototype of onderdelen voor een gelimiteerde reeks sportwagens. Tegenwoordig zien ze dat de 3D-printer het productieproces kan versnellen. “Door de cyclustijd voor de productie van onderdelen te verkorten, kunnen we zeer snel een groter volume van massaproductie realiseren”, klinkt het vanuit Duitsland. Het concern wil de 3D-printer inzetten om in 2025 maar liefst 80 elektrische modellen op de markt te hebben. Volgens de Volkswagen Groep kunnen ze dankzij de 3D-printer starten met de productie zonder dat er eerst productietools gebouwd hoeven te worden.
Waarom de Volkswagen Groep nog geen gerecycled plastic in haar industriële 3D-printers gebruikt? Volkswagen Nederland laat weten dat leveranciers vooralsnog geen 3D-printers leveren die gerecycled materiaal verwerken. Wel is er de wens om gerecycled plastic te gaan gebruiken in de toekomst. Het Innovation and Engineering Center California (IECC) van de Volkswagen Groep (specialist in onder meer 3D printing en kunstmatige intelligentie) heeft al uitgesproken dat ze van oude plastic auto-onderdelen – om de cirkel te sluiten – graag nieuwe zouden willen maken.
Volkswagen Groep ziet in dat de 3D-printer het productieproces kan versnellen
Potentieel is enorm
Consultancybureau Price Waterhouse Coopers (PwC) verwacht dat de inzet van de 3D-printer in de automotive sector gemiddeld met 15% per jaar stijgt. Rond 2030 is de markt 2,6 miljard euro waard. PwC ziet dat het on-demand 3D printen van onderdelen de just-in-time levering steeds vaker vervangt. Het voorraadbeheer in fabrieken – en wellicht bij dealerbedrijven – krijgt zo een andere insteek. In plaats van een vrachtwagen op pad te sturen met nieuwe of vervangende onderdelen wordt de 3D-printer aangezet.
Cathelijne van Wingerden
Hier komt informatie over de auteur.
Geavanceerde PP-recycling in Ohio
PP wordt ook veel gebruikt als verpakkingsmateriaal. Bijvoorbeeld voor shampooflessen. Slechts drie procent wordt gerecycled, omdat het plastic geuren vasthoudt en na recycling zwart of grijs wordt. Voor auto-onderdelen meestal geen probleem, maar voor een nieuwe fles shampoo wel. Het Amerikaanse PureCycle Technologies weet hier raad mee. In de zomer van 2019 opende het een 300 miljoen dollar kostende state-of-the-art recyclingfabriek. In Ohio wordt op jaarbasis 54 miljoen kilo aan PP verwerkt tot geurloze, heldere plastickorrels. Dankzij purificatie kan het op moleculair niveau bijna alle plastic producten aan, van tapijten tot speelgoed en van verpakkingsmateriaal tot wegwerpluiers. Zelfs dashboards en vloermatten zijn niet veilig.
PP wordt ook veel gebruikt als verpakkingsmateriaal. Bijvoorbeeld voor shampooflessen. Slechts drie procent wordt gerecycled, omdat het plastic geuren vasthoudt en na recycling zwart of grijs wordt. Voor auto-onderdelen meestal geen probleem, maar voor een nieuwe fles shampoo wel. Het Amerikaanse PureCycle Technologies weet hier raad mee. In de zomer van 2019 opende het een 300 miljoen dollar kostende state-of-the-art recyclingfabriek. In Ohio wordt op jaarbasis 54 miljoen kilo aan PP verwerkt tot geurloze, heldere plastickorrels. Dankzij purificatie kan het op moleculair niveau bijna alle plastic producten aan, van tapijten tot speelgoed en van verpakkingsmateriaal tot wegwerpluiers. Zelfs dashboards en vloermatten zijn niet veilig.
3D geprinte gereedschappen
Diverse automerken – zoals Audi en Ford – gebruiken 3D geprinte gereedschappen in hun productiefaciliteiten. Bij Ford in de fabriek in het Duitse Keulen zijn ze gemaakt van 100% gerecycled nylon. De gereedschappen zijn de helft lichter en bovendien relatief snel te produceren. Waar in het verleden soms acht weken gewacht moest worden op een nieuw stuk gereedschap is nu in vijf dagen een 3D geprint exemplaar gebruiksklaar. Ford verwacht dat dit proces nog veel sneller kan.
