- 19 oktober 2023
- Leestijd: 12 minuten
Steeds meer hightech OEM's omarmen Model Based Definition
Model Based Definition (MBD) is niet langer iets dat alleen bij ASML speelt. Meerdere Nederlandse OEM’s hebben de transitie richting werken met 3D modellen met PMI informatie ingezet. Ze hebben zich aangesloten bij het MBD netwerk van Mikrocentrum, vooral om gezamenlijk als Nederlandse hightech industrie een signaal af te geven richting de softwareontwikkelaars. “Wij zien de toekomst voor model based werken, maar dan moet de software-industrie wel de urgentie gaan voelen”, zegt Teus van Vianen van Rademaker; een van de vier OEM’s van het MBD netwerk.
Vijf jaar geleden is ASML intern live gegaan met Model Based Definition en is het concept uitgerold richting de supply chain. Just do it, was toen het motto. “Ik ben nog steeds blij dat ik dat destijds gezegd heb: “We gaan het nu doen. Daar leer je het meeste van”, zegt Leo Broers, programmamanager MBD bij de chipmachinefabrikant. Hij heeft in die eerste jaren tientallen presentaties gegeven en stond tijdens de 2023 editie ook weer op het podium, tijdens het MBD Solutions Event (op 30 november 2023 in Veldhoven).
Nog steeds stappen vooruit
Het is niet altijd gemakkelijk geweest, geeft Leo Broers toe. Zeker niet voor suppliers als het er om gaat de voordelen van MBD te verzilveren. Maar hij is overtuigd dat de benefits voor hen gaan komen. “Het duurt misschien allemaal iets langer, maar we maken stappen vooruit. We zitten dicht tegen het punt aan waarop alle nieuwe designs van mechanische onderdelen verwerkt worden met 3D PMI. En we zijn begonnen de toeleveranciers te ondersteunen hoe ze de voordelen voor hen kunnen binnenhalen”, zo schetst Leo Broers de stand van zaken.
“We werken naar een Industrie 4.0 model toe waarin alles in PLM vastligt. Dan kunnen we veel gemakkelijker en sneller simulaties en analyses doen, bijvoorbeeld een tolerantie- of flowanalyse. ” Peter Schets, PLM Architect bij Thermo Fisher Scientific
Waarom zijn OEM’s met MBD gestart?
ASML staat niet meer alleen als het om MBD gaat. Meerdere OEM’s in Nederland zijn deze weg ingeslagen: Rademaker (machines voor de voedingsmiddelenindustrie), Thermo Fisher Scientific (elektronenmicroscopie) en Raith (fabrikant van lithografiesystemen). Ze zijn gaandeweg alle drie de voordelen ervan gaan inzien. “We werken naar een Industrie 4.0 model toe waarin alles in PLM vastligt. Dan kunnen we veel gemakkelijker en sneller simulaties en analyses doen, bijvoorbeeld een tolerantie- of flowanalyse. Je hebt de data toch al”, zegt Peter Schets, PLM architect bij Thermo Fisher Scientific.
Voor Rademaker ligt de reden om over te stappen met name in het automatiseren van de processen na het engineeren. “We maken veel plaatwerk en draai en frees onderdelen zelf. Bij lasersnijden en zetten halen we de maten al direct vanuit het 3D model naar de lasersnijmachine. Bij draaien en frezen hebben we nog 2D tekeningen nodig”, zegt Teus van Vianen, manager R&D en Engineering bij Rademaker.
De drijfveer hierachter is dat komende jaren nogal wat werkvoorbereiders met pensioen gaan. Nieuwe vakmensen vinden is lastig. “En je wilt de kennis die in de hoofden zit in modellen krijgen, dan kun je verder automatiseren. Daarom zien wij een sterke noodzaak om te investeren in MBD.” Raith in Best, dat lithografiesystemen bouwt voor het aanbrengen van nanostructuren voor onder andere semiconductor, medische- en ruimtevaarttoepassingen, besteedt de hele productie en engineering werk van modules uit. De eindassemblage gebeurt in eigen huis.
We maken veel plaatwerk en draai en frees onderdelen zelf. Bij lasersnijden en zetten halen we de maten al direct vanuit het 3D model naar de lasersnijmachine.” Teun van Vianen, Manager R&D en Engineering bij Rademaker
“Wij doen het top level design werk en kunnen MBD gebruiken om designcontroles te doen, passingen te controleren en virtueel te testen. Bovendien besparen we hiermee dat we alle toleranties voor onze toeleveranciers handmatig moeten inbrengen”, legt Piet Kaars uit, project manager bij Raith. Een ander voordeel voor deze machinebouwer is dat de 3D modellen met PMI data gebruikt kunnen worden voor het maken van modellen voor service en instructie. “Voorheen was dat veel gedoe met plaatjes maken; nu kunnen we vanuit CAD een 3D model halen dat mensen kunnen draaien.” In de service wordt zelfs VR gebruikt om vanuit Best de servicemonteurs in het veld te ondersteunen. Hiervoor maakt men overigens wel een light model, omdat anders de bestanden te zwaar zijn.
Engineeringproces automatiseren
ASML heeft tot nog toe de meeste ervaring met MBD opgedaan. In het begin ging de aandacht veel uit naar de toeleverketen. Leo broers ziet inmiddels een verschuiving naar de interne engineeringprocessen. “Wereldwijd zie ik dit bij OEM’s die er al langer mee bezig zijn. Bedrijven gebruiken een PMI model niet alleen omdat het handig is voor de toeleveringsindustrie, maar omdat ze hiermee automatisering in de engineering kunnen brengen.” Hij geeft enkele voorbeelden: het vroeg in het engineeringproces analyseren van de performance of de kostprijs van een model; of geautomatiseerde tolerantie analyse; of maakbaarheidsanalyses. “Hierdoor gaan we meer first time right werken. We hebben minder prototypes nodig en we versnellen en verbeteren het engineeringproces.
Toeleveranciers krijgen minder modellen met fouten; hun ingangscontrole van de 3D modellen vereenvoudigt dus. “Er ontstaan voor de toeleverancier minder problemen in de opstart van een nieuw project. Dat laten we op MBD Solutions Event zien”, zegt Broers.
Bedrijven gebruiken een PMI model niet alleen omdat het handig is voor de toeleveringsindustrie, maar omdat ze hiermee automatisering in de engineering kunnen brengen.” Leo Broers, Programmamanager MBD bij ASML
STEP file nog onvoldoende
De grootste meerwaarde die MBD en PMI de toeleveranciers moeten opleveren, is het automatisch programmeren van hun machines. Dat voordeel valt in de verspanende bewerkingen nog niet of moeilijk te halen, constateert Teus van Vianen van Rademaker. “Wij sturen de 3D modellen door naar toeleveranciers of naar onze eigen machinefabriek, maar er bestaat nog geen garantie dat alle informatie uit het model er uit komt. De 2D tekening blijft voor ons daarom leidend.” Het probleem zit met name in het herkennen van de toleranties. Zodra native CAD bestanden geconverteerd worden naar een STEP formaat, kan het zijn dat toleranties niet goed herkend worden. Deze moeten dus handmatig gecontroleerd worden, wat extra werk en foutkansen oplevert.
Piet Kaars herkent dit. Raith is al in 2000 begonnen met een voorloper van MBD; in de begin jaren kostte het nog veel handwerk om de STEP files te combineren en geschikt te maken voor controles en latere service toepassing. Inmiddels is dat wel verbeterd, maar Piet Kaars merkt dat de uitwisseling van PMI modellen met de vijf grote toeleveranciers, die verschillende CAD pakketten hebben, voor problemen zorgt. “Dat is de reden waarom we in het MBD netwerk van Mikrocentrum zijn gestapt. We willen samen een meer eenduidig specificatiepakket neerleggen bij de softwareleveranciers.” Hij wil samen met de anderen tot een specificatie komen waarmee de CAD-ontwikkelaars aan de slag kunnen. “Door een grotere groep rond MBD bijeen te brengen, kunnen we een sterkere positie innemen. Want nu merk je toch wel een beetje de opstelling moet je maar ons hele pakket kopen.”
We willen samen een meer eenduidig specificatiepakket neerleggen bij de softwareleveranciers” Piet Kaars, Engineering Manager bij Raith
A-symmetrisch of symmetrisch
Teus van Vianen wijst ook nog op een ander punt waar het misgaat bij converteren. Engineers werken veelal met a-symmetrische toleranties, terwijl men in de productie gewend is met symmetrische toleranties te werken. Als je in een model een as maakt van 20 mm rond met een grensmaatafwijking h7 dan blijft die in de stepfile 20 mm terwijl je eigenlijk voor de productie een maat wilt van 19,995 mm +/- de tolerantie. “Deze conversie zou automatisch moeten gebeuren. We zijn daar nu een hele tijd mee bezig. De softwareontwikkelaars begrijpen de noodzaak niet, ze voelen de urgentie niet. Dat is waar de industrie behoefte aan heeft om concurrerend te zijn in de wereld.”
Bij Thermo Fisher Scientific, dat pas later is ingestapt, speelt dit nog niet. Er worden slechts met enkele suppliers 3D modellen met PMI uitgewisseld. Peter Schets onderschrijft echter de urgentie om tot een standaard te komen, want op termijn gaat ook deze hightech OEM in de supply chain met MBD werken. Daarom heeft het aansluiting gezocht bij het Mikrocentrum MBD netwerk. “We willen niet dat we anderen voor de voeten lopen met een eigen standaard. Standaardisatie is voor de supply chain belangrijk. Ook richting software-ontwikkelaars willen we een signaal geven dat de STEP file nog niet helemaal klaar is. Processen en tooling zijn voor ons nog de grootste uitdaging.” Dit neemt niet weg dat de software-ontwikkelaars grote stappen hebben gezet. “Daarom zijn we enkele jaren geleden serieus met MBD aan de slag gegaan.”
We willen niet dat we anderen voor de voeten lopen met een eigen standaard. Standaardisatie is voor de supply chain belangrijk” Peter Schets, PLM Architect bij Thermo Fisher Scientific
Nieuwe STEP 242 is beter
Leo Broers vindt dat de CAD-ontwikkelaars en ook de ISO commissie die de STEP file ontwikkelt, grote stappen maken op dit vlak. Tot nog toe kan vooral het meten op een CMM vergaand automatisch geprogrammeerd worden met de PMI data uit het 3D model. “De stap die we nu moeten zetten, is dat we softwaremodellen maken die toeleveranciers echt kunnen gebruiken om hun processen te automatiseren.” De nieuwste versie van STEP242 als standaard en de nieuwste software die de CAD files vertalen naar STEP zijn enorm verbeterd.
ASML heeft al volop testen hiermee gedaan. Leo Broers schat dat 95% van de informatie uit het 3D PMI model correct geconverteerd wordt. “Dit STEP 2.4.2 formaat is bruikbaar. Nog niet perfect maar we zien dat de standaard behoorlijk volwassen wordt.” Wat bijvoorbeeld nog niet geconverteerd wordt, zijn de ruwheidsdata in het 3D model. Met de STEP file wordt eveneens het probleem opgelost dat de programmeer software steeds ge-update moet worden om met de nieuwste versie van het native CAD programma te werken. Leo broers verwacht dat ASML, mede door deze ontwikkeling, begin volgend jaar volledig de slag heeft gemaakt naar 100% MBD voor de mechanische mono-delen.
De stap die we nu moeten zetten, is dat we softwaremodellen maken die toeleveranciers echt kunnen gebruiken om hun processen te automatiseren.” Leo Broers, Programmamanager MBD bij ASML
Kansen voor de hele keten
Deze stap is belangrijk, want dan pas zullen de toeleveranciers de vruchten kunnen gaan plukken van werken met Model Based Definition. ASML is daarom begonnen met toeleveranciers te ondersteunen bij de verdere implementatie van MBD, onder andere door ze de mogelijkheden van verschillende pakketten te tonen. “We ondersteunen ze met welke software te gebruiken om processen te automatiseren, viewers beter gebruiken. We laten voorbeelden zien, maar staan neutraal in de pakketkeuze”, zegt Broers.
Peter Schets van Thermo Fisher Scientific vindt dat iedereen in de keten nu wel aan de slag moet met MBD en PMI. Voor de toekomst is dat noodzakelijk. “Met smart tooling, de doorbraak van AI en big data liggen hier kansen die we moeten pakken. We kunnen niet bezig blijven met data die alleen door mensen leesbaar is. Door nu in te stappen kun je een vormende rol hebben in deze ontwikkelingen.” Dat het niet altijd gemakkelijk is om de oude manier van werken te veranderen, gelooft hij zeker. “Maar zoveel anders is deze manier van werken niet. Het heeft tijd nodig, maar wij zien geen belemmeringen.”
We kunnen niet bezig blijven met data die alleen door mensen leesbaar is” Peter Schets, PLM Architect bij Thermo Fisher Scientific
Urgentie aangeven
Teus van Vianen denkt dat toeleveranciers, met de juiste manier van MBD en PMI gebruiken, straks capaciteitsknelpunten kunnen wegnemen doordat ze hun machines veel meer geautomatiseerd programmeren. “Nu zijn medewerkers bezig CAM programma’s te maken. Maar het aantal programmeurs is beperkt. Niet alleen in Nederland, ook in Slowakije (waar Rademaker een fabriek heeft) worden vakmensen schaarser. Ook van daaruit komt de noodzaak om te automatiseren.” In zijn presentatie op MBD Solutions Event wil de Rademaker engineer vooral de urgentie overbrengen. Als de software-industrie de ontwikkeling van een goede conversie niet oppakt, zouden OEM’s dat misschien zelf gaan doen. “Maar dat willen we niet.”
Als de software-industrie de ontwikkeling van een goede conversie niet oppakt, zouden OEM’s dat misschien zelf gaan doen. “Maar dat willen we niet.” Teun van Vianen, Manager R&D en Engineering bij Rademaker
Hele keten
Hoewel Model Based Definition tot nog toe vooral speelt bij de tier 1 suppliers, benadrukt iedereen het belang voor de hele keten. Leo Broers zegt dat ASML niemand zal dwingen om over te stappen. “Dat laten we aan de tier 1 suppliers over. Maar met de juiste viewer kun je zelf al veel zaken aanpassen en kunnen er 2D tekeningen uit gehaald worden. Je hoeft dus geen tekeningen meer te maken voor subcontractors.” Daarom is het MBD Solutions Event ook voor kleinere toeleveranciers interessant om te bezoeken. Teus van Vianen denkt dat kleinere maakbedrijven de noodzaak nog niet voelen omdat er veel werk is. “Maar als de hele industrie in deze richting gaat, moet je er wel in investeren. Anders heb je straks geen werk meer.”
Kom meer te weten over het MBD Solutions Event
Hoe haal je het maximale uit deze manier van werken? Waar begin je? En hoe passen grotere bedrijven als Rademaker en Thermo Fisher Scientific dit toe? Dit en meer ontdek je tijdens het MBD Solutions Event wat ook het aankomende jaar weer georganiseerd wordt
Meer informatieNieuws
Lees ook deze blogs
- ZIE 2024 stimuleert samenwerking en inclusiviteit voor Nederlandse innovators
- Automatisering, digitalisering en AI: gamechangers voor maakindustrie, maar alleen met juiste kennis in huis
- Projectteam Verspanen 4.0 onderzoekt relatie oppervlakteruwheid en cleanliness | Mikrocentrum
- Trends in Robotics en AI volgens Jesse Scholtes, Program Manager Robotics bij Vanderlande
- Innovatie in de techniek is niet alleen te vinden bij hightechbedrijven