Hoe Eindhovense 3D-printers de ontwikkeling van Alfa Romeo versnellen

Sinds het seizoen 2017 werkt het Formule 1-team van Sauber Alfa Romeo samen met Additive Industries. Het bedrijf bouwt machines waarmee verschillende metalen kunnen worden ge-3D-print. De MetalFAB1, zoals de modulaire machine heet, bouwt producten op uit metaalpoeder. Met meerdere lasers wordt het metaal versmolten en zo worden de onderdelen laag voor laag opgebouwd. 

De samenwerking begon met de aanschaf van twee ‘kleine’ printers, maar tegenwoordig staan er al drie grote machines bij Sauber Engineering, het bedrijf dat grotendeels de onderdelen voor de auto en windtunneltesten produceert. Een vierde machine is in aantocht en wordt momenteel in Eindhoven samengesteld.

Één van de MetaLFAB1 3D-printers zoals Sauber Engineering die gebruikt.

Foto: Additive Industries

De eerste stappen

3D printen, of additive manufacturing, was niet compleet nieuw voor Sauber Engineering, zo legt Additive Industries CEO Daan Kersten aan Motorsport.com uit. “Ze waren zelf al tien jaar bezig met 3D printen in kunststof, maar printen in metaal besteedden ze nog uit”, vertelt hij over de totstandkoming van de samenwerking. “Op een beurs in 2016 hebben we elkaar ontmoet. Kijkend naar onze machines zagen ze heel veel terug van hun eigen werkwijze: een hoge automatiseringsgraad om voorspelbaarheid en productiesnelheid te verbeteren en dat viel in de smaak.”

Een ander belangrijk speerpunt van de grote 3D-printmachine is dat het volledige productieproces op één plek plaatsvindt en bijna volledig geautomatiseerd is. Hierdoor is Sauber Engineering dus minder afhankelijk van externe bedrijven. “Die machine is zo gemaakt dat allerlei productiestappen elkaar opvolgen. De bedoeling is dat onze machine uiteindelijk een compleet afgewerkt eindproduct kan maken. Zo ver zijn we nu nog niet helemaal, maar wel bijna. Na het printen wordt dus bijvoorbeeld ook al direct de noodzakelijke warmtebehandeling verricht in een geïntegreerde oven.”

Christoph Hansen, hoofd technische ontwikkeling bij de organisatie achter het Formule 1-team, benadrukt de betrokkenheid van Additive Industries, zo vertelt hij in gesprek met Motorsport.com. “Eén van de belangrijkste redenen voor ons om met Additive Industries in zee te gaan was het feit dat het nog een jong bedrijf was. Dat betekent ook dat we als klant een uitstekende behandeling krijgen en direct contact hebben. We kunnen bijna 24/7 bij hen terecht voor ondersteuning.” Daarnaast is de wijze van technische implementatie voor Sauber Engineering waardevol. “Het belangrijkste voor ons is dat we een productieve en efficiënte machine hebben die ons complexe onderdelen laat produceren.”

In het voorjaar van 2017 werd de samenwerking bekrachtigd in de vorm van een langjarige ‘technology partnership’. Voor wie zich het niet helemaal meer herinnert: het was een roerige tijd voor, destijds nog, het Sauber F1 Team. Men had net de samenwerking met motorleverancier Honda aangekondigd, die overigens niet veel later teniet zou worden gedaan.

De entree van Frédéric Vasseur als teambaas, en later Charles Leclerc als coureur, wordt algemeen gezien als de ommekeer voor het team. Al moeten we volgens Kersten niet vergeten dat ook Additive Industries effectief vanaf 2017 zijn steentje bijdroeg. “Wij zeggen natuurlijk altijd dat dat voor een groot deel te danken is aan onze machines”, zegt de oprichter lachend. “Maar de resultaten worden wel beter en wij zijn natuurlijk een van de verschillen tussen toen en nu”, refereert Kersten naar de tijd dat Additive Industries instapte bij Sauber.

Marcus Ericsson en Charles Leclerc flankeren het logo van Additive Industries op de Sauber Alfa Romeo F1-wagen

Foto: Additive Industries

Van één jaar productietijd naar zes weken

Het Zwitserse bedrijf besefte al snel dat het de mogelijkheden van de MetalFAB1 had onderschat. “Sauber Engineering had zelf een ronde gemaakt in de markt om te onderzoeken hoe snel deze technologie gebruikt zou kunnen worden op de manier waarop men dat wilde. Men zei dat dit minimaal een jaar zou duren, maar binnen zes weken hadden ze de eerste producten al. Daar waren ze wel van onder de indruk”, beschrijft Daan Kersten hoe de samenwerking een snelle start maakte.

Naast een aantal grote onderdelen, zoals een deel van de uitlaat en de roll hoop, en kleine complexere onderdelen, wordt de 3D-printtechniek vooral ingezet om tijd te winnen in de windtunnel. “Enerzijds kun je heel snel verschillende productvarianten maken. Bijvoorbeeld voor windtunnelmodellen. Daarmee kunnen ze heel snel itereren”, legt Kersten uit. “In het verleden werd alles van koolstof-versterkte kunststoffen gemaakt en daarmee kun je vanwege de langere doorlooptijd nooit zo vaak itereren.”

Vraag groter dan verwacht

“Ik had nooit gedacht dat de interne vraag zo snel zo groot zou worden", erkent Hansen over hoe additive manufacturing binnen Sauber Engineering steeds een grotere rol speelt. "Dat heeft met name te maken met de aerodynamische ontwikkeling en het gebruik van metalen onderdelen. Maar ook met de testkwaliteit en de snelheid waarmee kan worden geïtereerd. Ook voor de engineers van de racewagen is de technologie heel welkom”, erkent Hansen, die bevestigt dat het zelfs in raceweekenden nog zijn weerslag heeft. “Soms kan er dan iets van aluminium gemaakt worden dat nodig is om te testen, in plaats van dat er eerst gelamineerd moet worden.”

Toch is het gros van de onderdelen bestemd voor de windtunnel. “Ik denk dat we al heel veel onderdelen maken voor de racewagen”, reageert Hansen als we hem vragen in hoeverre de aandacht van additive manufacturing in de toekomst wordt verschoven richting de Formule 1-wagens van Alfa Romeo. “Bepaalde onderdelen die anders bijvoorbeeld gegoten zouden worden, kunnen we nu veel lichter bouwen”, stelt Hansen. “Deze productiemethode levert complexe metalen delen voor de racewagen, een hogere iteratiesnelheid en grotere designvrijheid voor de Aero Designer en aerodynamici. We bouwen natuurlijk ook veel meer onderdelen voor de windtunnel dan voor de auto.”

2021

Recent onthulde de FIA een schaalmodel naar aanleiding van de beoogde reglementswijzigingen voor de Formule 1 voor 2021. Getest in de windtunnel van Sauber, maar ook voor een groot deel gebouwd door Sauber Engineering. Gevraagd naar de betrokkenheid van zijn bedrijf bij het project, bevestigt Hansen dat Additive Industries daarin ook een rol in speelde: "Het grootste deel van die wagen is door Sauber Engineering gemaakt en de metalen onderdelen zijn ook vervaardigd met behulp van Additive Industries’ machine."

Bezoekjes

Één keer per jaar adopteert Additive Industries een race en mag Kersten klanten meenemen naar het team. Na België en de VS zal dat dit jaar in Singapore zijn. Komend seizoen moet het natuurlijk Zandvoort worden. De betrokkenheid bij het team is ook terug te zien bij de werknemers op de werkvloer, waar overigens een gigantisch doek hangt met een afbeelding van de Alfa Romeo van Charles Leclerc uit 2018.

Marcus Ericsson in actie tijdens de GP van de Verenigde Staten in 2018.

Foto: Manuel Goria / Sutton Images

“De race wordt met meer dan gemiddelde interesse gevolgd”, geeft Kersten toe. “We zitten nog niet met z’n allen voor de beamer in de kantine. Maar ik kijk zeker meer dan ik in het verleden deed.” En als de CEO dan toekijkt, juicht hij net wat minder hard voor Max Verstappen dan hij voor Kimi Raikkonen doet, moet hij toegeven. “Dan kies ik toch voor Kimi”, zegt hij lachend.