Zo’n tachtig studenten van de opleiding Werktuigbouwkunde aan Hogeschool Utrecht hebben samen vijftien printkoppen ontwikkeld voor het printen van plastilineklei. Deze klei wordt gebruikt in de auto-industrie bij het vormgeven van prototypes.
De studenten hadden een half jaar de tijd om een manier te bedenken om de printkop te ontwerpen en te maken. De klei is bij kamertemperatuur zo hard dat je hem kunt raspen en frezen, met 60 graden is hij flexibel genoeg om te boetseren. Maar hij kan ook zo warm worden gemaakt dat hij vloeibaar wordt, zodat je ermee kunt gieten.
Printen en boetseren
In de auto-industrie worden automodellen met de hand geboetseerd. Rik Lafeber, die als docent en onderzoeker opdrachtgever is voor de studenten: “Deze printkoppen kunnen daar een leuke aanvulling op zijn. Je kunt onderdelen van een ontwerp printen en vervolgens met de hand bewerken. Je kunt er daarna zelfs een gietmal van maken of onderdelen inscannen om als basis van een digitaal ontwerp te gebruiken.”
Iets dat nog niet bestaat
Ieder jaar maken de tweedejaarsstudenten Werktuigbouwkunde een printkop voor een materiaal dat nog niet uit 3D-printers komt. “Omdat ze elk jaar iets ontwikkelen dat nog niet bestaat, moeten ze op zoek naar antwoorden. Ze kunnen niet iets namaken. Daarnaast is het voor hen natuurlijk superleuk dat ze echt iets nieuws hebben bijgedragen aan de mogelijkheden van 3D-printen,” aldus Lafeber.
Alles komt samen
Dit vak, met de naam Prequest, bereidt studenten voor op het maken van vernieuwende ontwerpen voor opdrachtgevers van bedrijven en organisaties. “Het is voor de studenten een leuke uitdaging, omdat ze theoretische vakken – zoals warmteleer en elektrotechniek & besturing – samenbrengen in een echte printkop. Aan zo’n printkop zitten allerlei randvoorwaarden: hij mag niet te warm worden, niet te koud, hij mag niet te zwaar zijn en niet te groot. Het is een puzzel die ze op een creatieve manier moeten oplossen.”
Frustrerend
Behalve leuk, kan het ontwerpproces ook heel frustrerend zijn. Lafeber: “Op papier ziet een ontwerp er vaak mooi uit, maar als je het dan gaat maken, blijken er toch dingen niet te werken: de klei komt niet uit je printkop, of de printkop lekt. Studenten maken dan heel snel heel veel verbeterslagen. Ze leren daardoor snel en zelfstandig. De eerste aanpassingen leveren niet altijd het gewenste effect op: want het probleem waar ze tegenaan lopen, kan meestal door verschillende dingen veroorzaakt worden. Het is natuurlijk frustrerend als pas de zesde aanpassing effect heeft, ook al is dat nu eenmaal inherent aan een ingewikkeld ontwerpproces. Halverwege Prequest zijn studenten dus niet altijd enthousiast. Achteraf meestal wel.”
Voorbereiden op opdrachtgevers
Hoe stuur je studenten zodat ze zich blijven focussen op het eindresultaat? Lafeber: “Sommige studenten kunnen in verslagen heel goed opschrijven hoe het leerproces ging. En dat is belangrijk, maar het is ook belangrijk dat we hen klaarstomen voor opdrachtgevers. Een opdrachtgever wil eigenlijk maar één ding: een werkend eindproduct dat verkocht kan worden. Het kan hem eigenlijk niet zoveel schelen hoe een student daartoe is gekomen en hoe dat is opgeschreven in een verslag. Binnen het vak Prequest speel ik, samen met een collega, opdrachtgever – naast drie collega’s die de studenten als coach begeleiden. Studenten kunnen tijdens inloopspreekuren bij ons aankloppen, maar we focussen ons in ons antwoorden steeds op het product. Studenten vinden dat in het begin, in die frustrerende fase, soms best moeilijk. Maar aan het eind van het vak zien ze vaak wel hoe belangrijk het is om op het eindproduct gericht te blijven. Als het proces niet makkelijk is geweest en de studenten hebben er echt hun best voor gedaan en het lukt: dan heb je echt voldoening van je werk.”
Lectoraat Microsysteemtechnologie
Het vak, met de naam Prequest, bereidt studenten voor op het maken van vernieuwende ontwerpen voor opdrachtgevers. Het lectoraat Microsysteemtechnologie van Hogeschool Utrecht is de bedenker van de opdrachten geweest. Het lectoraat wil met de kennis die ontwikkeld wordt de techniek van het 3D-printen verder oprekken en uitbreiden, zodat bedrijven en professionals die gebruik maken van 3D-printen met deze kennis hun voordeel kunnen doen. Lafeber: “Het leuke aan dit project is dat het over de jaren heen steeds meer ingebed is geraakt in de opleiding Werktuigbouwkunde, en dat ik hierin mag samenwerken met bijzonder leuke collega’s van de opleiding, die dit project dragen.”
Stoelen, waxine en tin
In eerdere jaren maakten studenten van de HU al printkoppen die tot wel vier kilo konden printen in tien minuten, in plaats van de toen gebruikelijke één kilo per week. Zodat er bijvoorbeeld ook grote kunststof meubelen konden worden geprint. Een andere lichting studenten maakte een printkop die fullcolour kon printen; hij mengde kleuren tijdens het printen. Ook maakten studenten waxineprintkoppen. Met waxinemodellen kun je metalen onderdelen gieten zonder daar dure machines voor te hoeven aanschaffen. In 2019 ontwierpen studenten een tinprinter. Die maakt het makkelijker om elektronica te printen.