Reportage 3D-printers

Hoe de 3D-printer de reserves bij de spoorwegen en het leger opbouwt

In de revisie: de dubbeldekkers waarvoor de NS reserveonderdelen laat maken met een 3D-printer. Foto Arie Kievit

Wat hebben de Nederlandse spoorwegen en de Nederlandse strijdkrachten met elkaar gemeen? Ze experimenteren met 3D-printers om sneller reserveonderdelen in huis te hebben. Of aan het front. 

Ruim 30 duizend verschillende reserveonderdelen koopt de Nederlandse Spoorwegen elk jaar in om zijn treinen in beweging te houden. Ongeveer 12 duizend daarvan komen terecht bij de NS-werkplaats in Berkel-Enschot. Dat klinkt als een indrukwekkend aantal. ‘Maar’, zegt strategisch inkoper Joris van de Sande, ‘je zult altijd zien dat er iets stuk gaat dat je nou net niet op voorraad hebt.’ De NS moet dan lang duimendraaien. ‘Een levertijd van negen maanden is heel gebruikelijk in de spoorbranche.’

Op bijna 4.000 kilometer ten zuiden van Berkel-Enschot, in het oosten van Mali, kampt het Nederlandse leger met een soortgelijk vraagstuk. In een woestijn gaat materieel sneller stuk. ‘Maar we kunnen niet hebben dat een voertuig dagen stilstaat’, zegt majoor Tjeerd Dijkstra door de telefoon vanuit kamp Castor, bij Goa. Zo ruim zit de VN-vredesmissie niet in haar spullen. De reguliere aanvoer van goederen uit Nederland duurt doorgaans twee weken. ‘Als er geen vlucht uitvalt.’

Op hetzelfde probleem hebben de Nederlandse Spoorwegen en de Nederlandse strijdkrachten hetzelfde antwoord gevonden. Ze experimenteren sinds een jaar met 3D-printers, machines die tastbare objecten maken door ze laagje voor laagje uit kunststof of metaal op te bouwen.

Een van de 3D-printers van het leger in Mali. Foto Jasper Verolme/Ministerie van Defensie
Voor het leger met de 3D-printer gemaakte onderdelen. Foto Jasper Verolme/Ministerie van Defensie

Kerntaak

In Berkel-Enschot staan geen 3D-printers te zoemen. De NS besteedt het printwerk uit. Een van de redenen daarvoor is dat de technologie zich in hoog tempo ontwikkelt. Een hypermoderne 3D-printer die vandaag wordt besteld is al achterhaald als-ie de drempel wordt over getild. Dat niet alleen, zegt mechanisch constructeur Roel Tabak: ‘We zijn een vervoersbedrijf. Onze kerntaak is treinen laten rijden.’

Daar komt de 3D-printer wel bij van pas. Treinen gaan lang mee – heel lang. Twintig jaar is heel normaal, veertig jaar niet eens zo’n grote uitzondering. De laatste ‘Hondekop’ bijvoorbeeld, werd in 1996 van de rails gehaald, veertig jaar nadat de NS de eerste treinen uit de Mat’54-serie bestelde. Zo’n lange levensduur is mooi, maar heeft ook een keerzijde. ‘Als je pech hebt, bestaat de fabrikant niet meer’, zegt Tabak. Probeer dan maar eens aan onderdelen te komen die het begeven.

Zelfs als de maker van een specifiek type trein nog bestaat, wil dat niet zeggen dat de NS gemakkelijk onderdelen kan bestellen. ‘Treinen worden voor elke klant op maat gemaakt’, legt Tabak uit. ‘Fabrikanten houden een productielijn alleen in stand als ze nog flink wat exemplaren verwachten te verkopen. Niet omdat jij twintig jaar later nog iets nodig hebt.’

‘Namaak’

Dat probleem stak de kop toen de NS twee jaar geleden besloot zijn 81 VIRM-dubbeldekstreinen op te knappen en aan te passen aan de moderne tijd. Heel specifieke onderdelen zijn soms niet meer verkrijgbaar. Tabak laat een kunststof raampje zien dat rond het scherm zit van de boordradio waarmee machinisten met de verkeersleiding communiceren. Na tien, twintig jaar wordt dit materiaal broos, ontstaan er scheurtjes in en moet het worden vervangen.

De NS liet dit onderdeel met succes ‘namaken’ op een 3D-printer. ‘Je ziet amper een verschil’, zegt Tabak, ‘tot je in het handen neemt. Het materiaal voelt anders aan. En het is lichter.’

Niet alles kan met de 3D-printer worden gekopieerd. Treinonderdelen moeten strenge Europese normen voor de brandveiligheid doorstaan en niet alle grondstoffen van 3D-printers voldoen daaraan. Een trein stelt ook specifiekere eisen. ‘Zo moet je op reflectie letten. In een bestuurderscabine mogen oppervlakken niet schitteren in de zon’, zegt Tabak. ‘Je wilt niet dat een machinist op een cruciaal moment verblind raakt.’

Ook de fabrikant moet willen meewerken. Op onderdelen, of het ontwerp ervan, kan het auteursrecht rusten. 

Schroefdraad

Soms is de techniek domweg nog niet klaar voor elke toepassing. Tabak laat een blok metaal zien met een veelheid aan gaten van verschillende grootte, sommige voorzien van schroefdraad. ‘Zo’n schroefdraad luistert heel nauw. Dat lukt de 3D-printer nog niet. Je kunt zo’n blok maken en de schroefdraad er daarna in aanbrengen. Maar dat leidt tot hogere kosten. Dan is 3D-printen niet rendabel.’

De NS heeft vorig jaar tien onderdelen laten produceren met 3D-printers, om te zien wat werkt en wat niet. Dit jaar moeten dat er vijftig worden, zegt Joris van de Sande. ‘Wij dachten aanvankelijk dat met behulp van onze database onderdelen konden selecteren die geschikt zijn om te printen. Maar dat ging niet.’ Vandaar dat er een oproep is gedaan aan het personeel in de werkplaatsen, om met suggesties te komen. ‘Op de werkvloer weten ze beter waar behoefte aan is’, stelt Van de Sande.

De montage door de ontwerper. Foto Jasper Verolme/Ministerie van Defensie
Het eindresultaat: een wapenbeugel. Foto Jasper Verolme/Ministerie van Defensie

Proeftuin Mali

Ook in Mali leggen de techneuten hun oren te luisteren ‘op de vloer’, bij de militairen die op verkenningsmissies gaan. Zo is er inmiddels een beugel van kunststof gemaakt waarmee militairen hun wapen aan de buitenkant van een portier van een jeep hangen. ‘Als je tien dagen op patrouille gaat, moet je van alles meenemen. Het wordt ook behoorlijk vol in zo’n voertuig’, zegt majoor Dijkstra. ‘Dat is geen probleem. Maar je wilt je wapen voor het grijpen hebben.’

Ook mallen voor montagerubber zijn al uit de 3D-printer gerold, net als een handigheidje om een vizier op een geweer weg te klappen en een voetje voor een gps-toestel. Het experiment van het leger in Mali is kleinschalig – een specialist, die ontwerpen voorlegt aan Den Haag voor hij ze op een van de twee printers fabriceert. ‘Serieuze toepassing laat nog wel twintig jaar op zich wachten’, schat Dijkstra in. Maar Defensie ziet kansen voor een kleinere goederenstroom naar het inzetgebied, als reservedelen daar zelf geprint kunnen worden. Mali is een prima proeftuin, om te zien of de 3D-printers bestand zijn tegen de hitte en het stof van een Afrikaanse woestijn.

Juist deze week bekijken de specialisten in Mali of er filament, de ‘inkt’ voor 3D-printers, valt te maken van de PET-waterflessen. Daarvan jaagt kamp Castor er duizenden op een week doorheen. De plastic flessen worden vermalen tot kleine korrels, die worden gesmolten en tot draden worden ‘gesponnen’. Zo ontstaat het oprolbare filament dat in de 3D-printer vloeibaar wordt gemaakt en in laagjes tot een object wordt ‘opgespoten’.

Niet de hele PET-fles is bruikbaar, zegt Dijkstra. ‘De dop is van ander materiaal gemaakt, net als het etiket. Ook moeten we de etiketlijm verwijderen, om de chemische samenstelling zuiver te houden.’ Als het lukt slaat het leger in Mali twee vliegen in een klap. Altijd inkt voor de printer en een minder grote aanslag op het milieu. Dijkstra: ‘In Mali doen ze nog niet aan plastic inzamelen.’

Hype en handwerk

Nadat in 2009 een aantal cruciale octrooien was verlopen, heeft de 3D-printer een stormachtige ontwikkeling kunnen doormaken. De technologie maakt de fabricage mogelijk van objecten op maat en op bestelling, zonder dat er een hele productielijn moet worden opgetuigd. Een kleine tien jaar droomden pioniers zelfs van een 3D-printer in elk huis. Afgebroken deurklink? Die ging de consument zelf ‘fabriceren’.

Zo’n vaart loopt het nog niet. In Nederland, constateerden ABN Amro en consultant Berenschot vorig jaar in een gezamenlijk marktonderzoek, wordt het meeste geld in deze sector verdiend aan de verkoop van de machines. Die zijn goed voor meer dan de helft van de totale omzet; de producten die uit de 3D-printer rollen pas voor een kwart. De markt heeft een nog bescheiden omvang: 120 miljoen euro in 2017.

Een van de obstakels voor een grote doorbraak was tot nu toe dat 3D-prints veel handmatige nabewerkingen vereisen, stelt analist David Kemps van ABN Amro. ‘Zoals schoonspuiten, hittebehandeling, bijslijpen of polijsten en als laatste nog het loszagen of knippen van de bouwplaat. Bij de nieuwe generatie 3D-printers zijn nu veel handmatige nabewerkingen geïntegreerd en geautomatiseerd, zodat er seriematig en continue geproduceerd kan worden.’ 

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@volkskrant.nl.