Presented at the 11th International Conference on ICT in Education, Research and Industrial Applications: Integration, Harmonization and Knowledge Transfer Lviv, Ukraine, May 14-16, 2015. Author supplied: Abstract. User requirements and low-cost small quantity production are new challenges for the modern manufacturing industry. This means that small batch sizes or even the manufacturing of one single product should be affordable. To make such a system cost-effective it should be capable to use the available production resources for many different products in parallel. This paper gives a description of the requirements and architecture of an end-user driven production system. The end-user communicates with the production system by a web interface, so this manufacturing system can be characterized in terms of cloud comput- ing as the implementation of manufacturing as a service, abbreviated to MaaS.
DOCUMENT
Elke periode kent zijn eigen revolutie en elke revolutie brengt zijn eigen organisatorische model met zich mee. We bevinden ons nu in de 4e industri¨ele revolutie, waar het internet van dingen ons verbindt met autonome embedded systemen. Deze systemen zijn actief in de virtuele ’cyber’ wereld, alsook in de echte ’fysieke’ wereld om ons heen. Deze zogenoemde ’Cyber-Fysieke’ Systemen volgen daarmee een modern organisatorisch model, namelijk zelfmanagement, en zijn dan ook in staat zelf proactieve acties te ondernemen. Dit proefschrift belicht productiesystemen vanuit het Cyber-Fysieke perspectief. De productiesystemen zijn hier herconfigureerbaar, autonoom en zeer flexibel. Dit kan enkel worden bereikt door het ontwikkelen van nieuwe methodes en het toepassen van nieuwe technologie¨en die flexibiliteit verder bevorderen. Echter, effici¨entie is ook van belang, bijvoorbeeld door productassemblage zo flexibel te maken dat het daardoor kosteneffici¨ent is om de productie van diverse producten met een lage oplage, zogenaamde high-mix, low volume producten, te automatiseren. De mogelijkheid om zo flexibel te kunnen produceren moet bereikt worden door de creatie van nieuwe methoden en middelen, waarbij nieuwe technologie¨en worden gecombineerd; een belangrijk aspect hierbij is dat dit toepasbaar getest moet worden door gebruik van simulatoren en speciaal hiervoor ontwikkelde productiesystemen. Dit onderzoek zal beginnen met het introduceren van het concept achter de bijbehorende productiemethodologie, welke Grid Manufacturing is genoemd. Grid Manufacturing wordt uitgevoerd door autonome entiteiten (agenten) die zowel de productiesystemen zelf, als de producten representeren. Producten leven dan al in de virtuele cyber wereld voordat zij daadwerkelijk zijn gebouwd, en zijn zich bewust uit welke onderdelen zij gemaakt moeten worden. De producten communiceren en overleggen met de autonome herconfigureerbare productiesystemen, de zogenaamde equiplets. Deze equiplets leveren generieke diensten aan een grote diversiteit aan producten, die hierdoor op elk moment geproduceerd kunnen worden. Het onderzoek focust hierbij specifiek op de equiplets en de technische uitdagingen om dynamisch geautomatiseerde productie mogelijk te maken. Om Grid Manufacturing mogelijk te maken is er een set van technologische uitdagingen onderzocht. De achtergrond, onderzoeksaanpak en concepten zijn dan ook de eerste drie inleidende hoofdstukken. Daarna begint het onderzoek met Hoofdstuk 4 Object Awareness. Dit hoofdstuk beschrijft een dynamische manier waarop informatie uit verschillende autonome systemen gecombineerd wordt om objecten te herkennen, lokaliseren en daarmee te kunnen manipuleren. Hoofdstuk 5 Herconfiguratie beschrijft hoe producten communiceren met de equiplets en welke achterliggende systemen ervoor zorgen dat, ondanks | Dutch Summary 232 dat het product niet bekend is met de hardware van de equiplet, deze toch in staat is acties uit te voeren. Tevens beschrijft het hoofdstuk hoe de equiplets omgaan met verschillende hardwareconfiguraties en ondanks de aanpassingen zichzelf toch kunnen besturen. De equiplet kan dan ook aangepast worden zonder dat deze opnieuw geprogrammeerd hoeft te worden. In Hoofdstuk 6 Architectuur wordt vervolgens dieper ingegaan op de bovenliggende architectuur van de equiplets. Hier worden prestaties gecombineerd met flexibiliteit, waarvoor een hybride architectuur is ontwikkeld die het grid van equiplets controleert door het gebruik van twee platformen: Multi-Agent System (MAS) en Robot Operating System (ROS). Nadat de architectuur is vastgesteld, wordt er in Hoofdstuk 7 onderzocht hoe deze veilig ingezet kan worden. Hierbij wordt een controlesysteem ingevoerd dat het systeemgedrag bepaalt, waarmee het gedrag van de equiplets transparant wordt gemaakt. Tevens zal een simulatie met input van de sensoren uit de fysieke wereld ’live’ controleren of alle bewegingen veilig uitgevoerd kunnen worden. Nadat de basisfunctionaliteit van het Grid nu compleet is, wordt in Hoofdstuk 8 Validatie en Utilisatie gekeken naar hoe Grid Manufacturing gebruikt kan worden en welke nieuwe mogelijkheden deze kan opleveren. Zo wordt er besproken hoe zowel een hi¨erarchische als een heterarchische aanpak, waar alle systemen gelijk zijn, gebruikt kan worden. Daarnaast laat het hoofdstuk o.a. aan de hand van enkele voorbeelden en simulaties zien welke effecten herconfiguratie kan hebben, en welke voordelen deze aanpak zoal kan bieden.. Het proefschrift laat zien hoe met technische middelen geautomatiseerde flexibiliteit mogelijk wordt gemaakt. Hoewel het gehele concept nog volwassen zal moeten worden, worden er enkele aspecten getoond die op de korte termijn toepasbaar zijn in de industrie. Enkele voorbeelden hiervan zijn: (1) het combineren van gegevens uit diverse (autonome) bronnen voor 6D-lokalisatie; (2) een data-gedreven systeem, de zogeheten hardware-abstractielaag, die herconfigureerbare systemen controleert en de mogelijkheid biedt om deze productiesystemen aan te passen zonder deze te hoeven herprogrammeren; en (3) het gebruik van Cyber-Fysieke systemen om de veiligheid te verhogen.
MULTIFILE
De laatste decennia is tijd een strategische concurrentiefactor geworden in de maakindustrie (Demeter, 2013; Godinho Filho et al., 2017a; Gromova, 2020). Naast tijdige levering verwacht de klant ook keuze, maatwerk, hoge kwaliteit en een lage prijs (Siong et al., 2018; Suri, 2020). Om de door de klant gewenste korte doorlooptijd te kunnen realiseren en daarbij ook te voldoen aan zijn andere eisen, zijn flexibiliteit en aanpassingsvermogen essentieel geworden (Godinho Filho et al., 2017b; Siong et al., 2018). Quick Response Manufacturing (QRM) heeft als doel de doorlooptijd te verkorten in productieomgevingen die gekenmerkt worden door een hoge variëteit in producten en maatwerk (Suri, 2020; Siong et al., 2018). QRM kent zijn oorsprong begin jaren negentig van de vorige eeuw (Suri, 2020) en vertoont sterke gelijkenis met lean manufacturing. Het verschil met lean manufacturing is echter dat QRM zich richt op bedrijven in een omgeving met veel productvariatie. Daarnaast heeft QRM nieuwe elementen toegevoegd, zoals Paired-cell Overlapping Loops of Cards with Authorization (POLCA) en Manufacturing Critical Path Time’ (MCT)’ (Godinho Filho et al., 2017b).
DOCUMENT
Printplaten (PCB's) zijn essentieel in elektronische producten. Ze bestaan uit een drager, geleidende kopersporen en een beschermende soldermask-laag. PCB's worden geproduceerd via fotolithografie en etstechnieken, wat kostenefficiënt is voor massaproductie, maar niet voor kleine oplages. Dit vormt een probleem wanneer bedrijven één PCB nodig hebben, bijvoorbeeld in de ontwerp- of prototypefase en bij eenmalige installaties. Bedrijven zoals 100%FAT en Edulogics bestellen dan meerdere PCB's, waarvan ze slechts één gebruiken. PCB-productiebedrijf DeltaProto beaamt dat bijna al hun klanten op deze manier werken. Dit leidt tot verspilling. Bovendien maken bedrijven zich, bij uitbesteding van PCB-productie, zorgen over veiligheid van hun ontwerpen en ecologische voetafdruk van productie en verzending. Digital manufacturing maakt het mogelijk om in-house PCB’s te maken. Dit biedt flexibiliteit en snelheid, maar het ontbreekt aan een methode om een kwalitatief goede soldermask-laag aan te brengen. Deze PCB’s voldoen niet aan industrie-standaarden, waardoor bedrijven deze methode niet gebruiken. Dit project richt zich op de ontwikkeling van een methode voor additive manufacturing, zoals inkjet-printing, van soldermask op PCB's, zodat ze voldoen aan industrie-standaarden. Additive manufacturing wordt digitaal gestuurd dus maakt snelle ontwerpwijzigingen mogelijk en materiaal wordt alleen aangebracht waar nodig. Dit minimaliseert verspilling, verlaagt opstartkosten en maakt in-house productie van prototype-PCB’s geschikt voor professioneel gebruik. Een eenjarig verkennend onderzoek is nodig om technische uitdagingen en eisen voor het aanbrengen van een soldermask-laag te begrijpen en een prototype te ontwikkelen als proof-of-concept. Wanneer deze technologie wordt ontwikkeld, zal in-house PCB-productie bijdragen aan sneller, beter en verantwoord ontwerpen van elektronica. Dit projectvoorstel past binnen het innovatiedomein Smart Industry door de focus op flexibele en duurzame productie van prototype-PCB's. Het draagt bij aan technologieontwikkeling en heeft een duidelijke maatschappelijke impact. Daarnaast sluit het aan bij innovatiedomeinen Mechatronics en Optomechatronics en sleutel technologieën Advanced Materials en Engineering and fabrication technologies, wat de relevantie verder onderstreept.
Currently, many novel innovative materials and manufacturing methods are developed in order to help businesses for improving their performance, developing new products, and also implement more sustainability into their current processes. For this purpose, additive manufacturing (AM) technology has been very successful in the fabrication of complex shape products, that cannot be manufactured by conventional approaches, and also using novel high-performance materials with more sustainable aspects. The application of bioplastics and biopolymers is growing fast in the 3D printing industry. Since they are good alternatives to petrochemical products that have negative impacts on environments, therefore, many research studies have been exploring and developing new biopolymers and 3D printing techniques for the fabrication of fully biobased products. In particular, 3D printing of smart biopolymers has attracted much attention due to the specific functionalities of the fabricated products. They have a unique ability to recover their original shape from a significant plastic deformation when a particular stimulus, like temperature, is applied. Therefore, the application of smart biopolymers in the 3D printing process gives an additional dimension (time) to this technology, called four-dimensional (4D) printing, and it highlights the promise for further development of 4D printing in the design and fabrication of smart structures and products. This performance in combination with specific complex designs, such as sandwich structures, allows the production of for example impact-resistant, stress-absorber panels, lightweight products for sporting goods, automotive, or many other applications. In this study, an experimental approach will be applied to fabricate a suitable biopolymer with a shape memory behavior and also investigate the impact of design and operational parameters on the functionality of 4D printed sandwich structures, especially, stress absorption rate and shape recovery behavior.
The textile and clothing sector belongs to the world’s biggest economic activities. Producing textiles is highly energy-, water- and chemical-intensive and consequently the textile industry has a strong impact on environment and is regarded as the second greatest polluter of clean water. The European textile industry has taken significant steps taken in developing sustainable manufacturing processes and materials for example in water treatment and the development of biobased and recycled fibres. However, the large amount of harmful and toxic chemicals necessary, especially the synthetic colourants, i.e. the pigments and dyes used to colour the textile fibres and fabrics remains a serious concern. The limited range of alternative natural colourants that is available often fail the desired intensity and light stability and also are not provided at the affordable cost . The industrial partners and the branch organisations Modint and Contactgroep Textiel are actively searching for sustainable alternatives and have approached Avans to assist in the development of the colourants which led to the project Beauti-Fully Biobased Fibres project proposal. The objective of the Beauti-Fully Biobased Fibres project is to develop sustainable, renewable colourants with improved light fastness and colour intensity for colouration of (biobased) man-made textile fibres Avans University of Applied Science, Zuyd University of Applied Sciences, Wageningen University & Research, Maastricht University and representatives from the textile industry will actively collaborate in the project. Specific approaches have been identified which build on knowledge developed by the knowledge partners in earlier projects. These will now be used for designing sustainable, renewable colourants with the improved quality aspects of light fastness and intensity as required in the textile industry. The selected approaches include refining natural extracts, encapsulation and novel chemical modification of nano-particle surfaces with chromophores.
