Pentas: one-stop-shop voor rotatiegieten

Een kunststofproduct ontwikkelen en produceren vraagt om meer dan alleen een goede matrijs en een rotatiegietmachine. Bij Pentas komen engineering, matrijzenbouw, rotatiegieten, nabewerking, assemblage en kwaliteitscontrole samen onder één dak. Daardoor kunnen we het volledige proces van idee tot eindproduct begeleiden.

Dat noemen we een one-stop-shop. Niet omdat we zoveel mogelijk verschillende diensten aanbieden, maar omdat alle stappen binnen één samenhangend proces plaatsvinden. Voor OEM’s betekent dit korte lijnen, directe communicatie en één partner die het volledige productieproces overziet.

Een goed rotatiegietproduct begint bij de ontwikkeling

Een succesvol rotatiegietproduct begint al voordat de eerste matrijs wordt gebouwd. Bij Pentas starten we daarom met het in kaart brengen van het Program of Requirements. Daarin worden niet alleen afmetingen en functie vastgelegd, maar ook materiaalkeuze, mechanische belasting, aansluitpunten, montage, uiterlijk, normen, traceerbaarheid, levensduur en recyclebaarheid.

Vanuit deze eisen werken onze engineers aan het productontwerp. Daarbij kijken we niet alleen naar wat technisch mogelijk is, maar ook naar de manier waarop het product geproduceerd gaat worden. Waar nodig worden FEM-berekeningen, risicoanalyses en andere engineeringtools ingezet om het ontwerp verder te optimaliseren. Ook FMEA, control plans en foutpreventie worden al vóór de serieproductie meegenomen. Zo wordt een product niet eerst getekend en pas later maakbaar gemaakt. Ontwerp en proces worden tegelijk ontwikkeld.

Rotatiegieten heeft namelijk zijn eigen ontwerpregels. Wanddiktes, lossingshoeken, radiussen, ribben, inserts en de stroming van het kunststofpoeder zijn slechts enkele van de vele variabelen die invloed hebben op het uiteindelijke product. Een kleine wijziging kan gevolgen hebben voor stijfheid, gewicht, cyclustijd en reproduceerbaarheid. Door die afweging intern te maken, kan Pentas eerder bepalen of een eis met geometrie, materiaal, lokale wanddikte of een andere constructie moet worden opgelost.

Door engineering en productie dicht bij elkaar te houden, kunnen deze keuzes al vroeg in het ontwikkelproces worden gemaakt.

CLAAS: minder materiaal zonder functieverlies

Een mooi praktijkvoorbeeld is de ontwikkeling van een brandstoftank van meer dan 1.000 liter voor CLAAS. De vraag was duidelijk: niet zomaar een tank maken, maar het gewicht van de tank verlagen zonder dat dit ten koste gaat van de stabiliteit.

Met een gerichte wanddikteverdeling en een ontwerp dat rekening hield met de belasting, werd de tank 25 procent lichter. Dit project laat goed zien waarom engineering en productie bij een functioneel rotatiegietproduct moeilijk van elkaar te scheiden zijn. Voor deze samenwerking werd Pentas door CLAAS uitgeroepen tot Supplier of the Year 2019.

Eigen matrijzenbouw

Wanneer het ontwerp staat, volgt de vertaling naar de matrijs. Pentas bouwt deze matrijzen in eigen huis in Almelo. De rotatiegietmatrijzen worden uit massief aluminium geproduceerd.

Daarbij kijken we verder dan alleen de vorm van de matrijs. Ook warmteoverdracht, krimp, deelvlakken, ontluchting, sluitingen en het gebruik van de matrijs op de rotatiegietmachine spelen een belangrijke rol. Een goed productontwerp kan nog steeds instabiel worden als de matrijs thermisch of mechanisch niet goed is uitgewerkt.

Onze eigen freesafdeling beschikt over acht freesmachines, waaronder 3-assige en 5-assige machines. De grote 5-assige Fooke-freesmachine maakt het mogelijk om omvangrijke matrijsdelen uit één stuk te bewerken. Hierdoor kan bij geschikte projecten de bewerkingstijd aanzienlijk worden verkort, soms zelfs gehalveerd, en is minder handmatig naslijpen nodig.

Het grootste voordeel van een eigen matrijzenbouw is de korte lijn tussen engineering, matrijzenbouw en productie. Wanneer tijdens een proefproductie blijkt dat bijvoorbeeld een radius, insertpositie of deelvlak aangepast moet worden, kunnen we snel schakelen.

Productie op elf rotatiegietmachines

Na de ontwikkeling en matrijzenbouw volgt het daadwerkelijke rotatiegieten. Pentas beschikt over elf rotatiegietmachines en heeft ervaring met meer dan 1.500 verschillende producten. Deze producten variëren in afmetingen, van kleine producten van ongeveer 500 gram en 100 × 100 mm tot grote producten met een diameter van circa 2.500 millimeter en een lengte van 4.000 millimeter.

Afhankelijk van het product en de toepassing werken we met verschillende kunststofmaterialen, waaronder verschillende typen polyethyleen, zoals LLDPE, HDPE en vernet PE. Daarnaast verwerken we onder meer polypropyleen wanneer de toepassing en het proces dat toelaten. De juiste materiaalkeuze hangt af van de eisen die aan het product worden gesteld. Denk bijvoorbeeld aan slagvastheid, chemische bestendigheid, temperatuur, stijfheid, gewicht en levensduur.

Ook binnen de productie wordt steeds verder geautomatiseerd. Automatisering wordt vooral ingezet waar herhaalbaarheid of arbeidsbelasting daarom vraagt. Robots kunnen materiaal wegen, doseren en vullen en worden gebruikt voor boor-, frees- en lijmbewerkingen.

Automatisering neemt daarbij het vakmanschap niet over. Operators blijven een belangrijke rol spelen bij procesbewaking, het omstellen van machines en het beoordelen van producten op afwijkingen. De combinatie van mens en robot is juist bedoeld om repeterende stappen constanter uit te voeren en vakmensen op de product- en proceskwaliteit te laten sturen.

Een eigen laboratorium voor materiaal en product

Een belangrijk onderdeel van onze one-stop-shop werkwijze is ons eigen laboratorium. Hier kunnen we niet alleen een gereed product beoordelen, maar ook het aangeleverde materiaal of poeder en het gesmolten materiaal analyseren.

Dat geeft ons de mogelijkheid om afwijkingen gericht te analyseren. Ligt de oorzaak in het uitgangsmateriaal, de opslag of voorbereiding, het temperatuurverloop, de verwerking of de geometrie van het product? Die vraag is belangrijker dan alleen vaststellen dat een eindproduct wel of niet aan de maat voldoet.

Afhankelijk van de toepassing kunnen verschillende testen worden uitgevoerd. Denk aan druktesten, trekproeven, slag- of mechanische belasting, temperatuurgedrag, chemische bestendigheid, maatvoering en lekdichtheid.

De kennis uit het laboratorium wordt vervolgens weer gebruikt binnen engineering en productie. Bij een nieuwe grondstof, gewijzigde leverancier of onverwachte productafwijking kan daardoor gerichter worden vergeleken en bijgestuurd. Voor inkopers verkleint dit de afhankelijkheid van externe laboratoria voor iedere eerste analyse. Voor engineers levert het een kortere leercirkel op. Externe of geaccrediteerde beproeving kan uiteraard nog steeds nodig zijn wanneer een norm of klant dat voorschrijft.

Kwaliteit gedurende het hele proces

Kwaliteit begint bij Pentas niet pas wanneer een product van de machine komt. Al tijdens de ontwikkeling en productie worden de kritische eigenschappen van een product bepaald en gecontroleerd.

Bij een First Article Approval wordt het eerste product uitgebreid gecontroleerd aan de hand van de afgesproken eisen. Voor complexe geometrieën kan daarbij gebruik worden gemaakt van 3D-scanning. Onze HandySCAN-opstelling kan met een nauwkeurigheid tot 0,15 millimeter meten. De scan kan vervolgens worden ingezet bij eerste-productinspecties, seriemetingen en reverse engineering.

Daarnaast worden onder andere mallen, meetmiddelen en digitale GO- en NO-GO-controles ingezet wanneer dit voor het product nodig is.

Ook traceerbaarheid speelt een belangrijke rol. Producten kunnen bijvoorbeeld worden voorzien van een unieke lasercode. Hieraan kunnen beschikbare productie- en controlegegevens worden gekoppeld, zoals gewicht, kritische afmetingen, lektestresultaten en oventemperatuur. Zo kunnen we niet alleen controleren of een product aan de eisen voldoet, maar ook terugkijken naar het productieproces wanneer daar aanleiding toe is.

Niet ieder product vraagt dezelfde registratie. De kritische kenmerken worden vanuit risico en klanteis bepaald. De systematiek ondersteunt zowel vrijgave als onderzoek wanneer later een afwijking wordt gemeld. Pentas werkt al meer dan 25 jaar volgens een ISO 9001-gecertificeerd kwaliteitsmanagementsysteem.

Van kunststofproduct naar compleet onderdeel

Een rotatiegegoten product is voor een OEM vaak slechts een tussenproduct. Na het rotatiegieten volgen regelmatig verschillende nabewerkingen en assemblagestappen. Openingen worden gefreesd, inserts en aansluitingen worden gemonteerd en onderdelen worden gelast of gelijmd. Ook kunnen bijvoorbeeld sensoren, slangen, koppelingen, doppen en bevestigingsonderdelen worden toegevoegd.

Pentas voert deze werkzaamheden in eigen huis uit. Ook schuimvulling behoort tot de mogelijkheden, bijvoorbeeld wanneer isolatie, drijfvermogen, geluidsdemping of extra stijfheid nodig is. Het schuimen van producten doen we met verschillende schuimsystemen, waaronder PE-, PU- en PP-oplossingen.

Voor de inkoper verschuift daarmee het inkoopartikel: niet een kunststof schaal met meerdere vervolgorders, maar een getest en geassembleerd product op het afgesproken niveau. Dat kan voorraad, interne werkvoorbereiding en het aantal leveranciers verminderen.

De afweging moet per product worden gemaakt. Eenvoudige standaarddelen hoeven niet altijd door een geïntegreerde ontwikkelpartner te worden gemaakt. De meerwaarde ontstaat vooral bij producten waarbij ontwerp, proces, onderdelen en kwaliteitsborging daadwerkelijk samenhangen.

Van productie tot aan de productielijn

Ook logistiek maakt deel uit van onze one-stop-shop aanpak. We kunnen producten just-in-time leveren en, wanneer de productie van de klant daarom vraagt, ook just-in-sequence.

Bij just-in-sequence wordt niet alleen het juiste aantal geleverd, maar ook in de volgorde waarin de OEM de producten aan de productielijn nodig heeft.

Dat vraagt om betrouwbare artikeldata, EDI-koppelingen, productieplanning, verpakking, identificatie en traceerbaarheid. Logistiek is daarmee geen los transportvraagstuk, maar een vervolg op de manier waarop het product en de serie zijn ingericht.

Samenwerken aan meerdere producten

Pentas richt zich bij voorkeur op producten met een afname vanaf ongeveer 300 tot 100.000 stuks per jaar. Nog beter past een portfolio van meerdere producten of productfamilies bij dezelfde klant.

Die voorkeur heeft een logische reden. Bij complexe rotatiegietproducten gaat veel kennis zitten in de eerste productdefinitie, materiaalkeuze, matrijs, proefproductie, meetmethode, automatisering en logistieke inrichting. Bij een stabiele serie kan die investering over de levensduur van het product worden benut. Bij meerdere productfamilies kunnen bovendien kennis, materialen, onderdelen, meetprincipes en logistieke afspraken worden hergebruikt.

Voor de klant heeft een portfolio-aanpak nog een tweede effect: de leverancier leert het platform, de montageomgeving, het gebruik en de kwaliteitsverwachtingen beter kennen.

Daardoor hoeft niet elk nieuw onderdeel vanaf nul te worden besproken. Het maakt ook standaardisatie mogelijk, bijvoorbeeld in aansluitingen, inserts, grondstoffen, identificatie of verpakkingen.

Voor welk werk past Pentas het beste?

De werkwijze van Pentas past vooral bij functionele OEM-kunststofproducten met een duidelijke functie, een langere levensduur en voldoende herhaling om product- en procesontwikkeling terug te verdienen.

We produceren uiteenlopende kunststofproducten voor verschillende markten en toepassingen. Van landbouw en automotive tot transport, logistiek, bouw, offshore, maritieme toepassingen en windenergie. Ook voor recreatie, consumentenproducten en verpakkingen ontwikkelen en produceren we kunststofoplossingen. Voorbeelden zijn brandstoftanks, luchtkanalen, afschermingen, technische behuizingen, drijvers en diverse andere kunststofonderdelen. Producten met complexe aansluitingen, inserts, assemblage, schuimvulling, kritische maatvoering of uitgebreide traceerbaarheid passen eveneens goed binnen onze mogelijkheden. Of het nu gaat om een eenvoudig product in grote aantallen of een complex technisch product met specifieke eisen, we denken graag mee over een passende en efficiënte productoplossing.

Tegelijkertijd is rotatiegieten niet automatisch voor ieder product de beste productietechniek. Bij eenmalige projecten zonder vervolg of zeer kleine series waarbij de ontwikkelinspanning niet in verhouding staat tot het volume, kan een andere aanpak beter passen. Voor eenvoudige producten en grote series kan rotatiegieten juist zeer interessant zijn. Door onze kennis van automatisering kunnen we dergelijke producten zeer efficiënt produceren. Zo produceerden we voor bloempotten in volumes van circa 100.000 stuks per jaar, waarbij nauwelijks handmatige arbeid nodig was. Ook producten met een relatief lage marge kunnen daardoor bij hoge aantallen een interessante toepassing voor rotatiegieten zijn.

Soms sluit bijvoorbeeld blaasgieten, spuitgieten, plaatwerk of een samengestelde constructie beter aan bij de gewenste aantallen, toleranties, materialen of vorm. De waarde van een ontwikkelpartner zit juist in het vroeg maken van die afweging.

De kracht zit in de verbinding tussen disciplines

Engineering, matrijzenbouw, rotatiegieten, nabewerking en kwaliteitscontrole zijn op zichzelf niet uniek. Ook andere rotatiegietbedrijven beschikken over een deel van deze capaciteiten.

Het onderscheidende vermogen van Pentas zit in de combinatie op één locatie en in de terugkoppeling tussen de verschillende stappen. Een laboratoriumanalyse kan leiden tot een procesaanpassing. Een 3D-scan kan leiden tot een matrijscorrectie. Een assemblageprobleem kan aanleiding geven tot een ontwerpwijziging. Een logistieke eis kan leiden tot een andere identificatie of verpakking.

Dat zijn korte lijnen en snelle terugkoppelingen in plaats van overdrachten tussen losse leveranciers.

Technologie als ondersteuning van het proces

Naast vakmanschap investeert Pentas continu in digitalisering en automatisering. Daarbij wordt onder andere gewerkt aan koppelingen tussen ERP-systemen, machines, sensoren en kwaliteitsgegevens.

Binnen een innovatieproject met Oost NL wordt bijvoorbeeld gewerkt aan AI-ondersteuning voor productieplanning en energieoptimalisatie.

Technologie is daarbij geen doel op zichzelf. Het gaat uiteindelijk om het resultaat: een stabieler productieproces, lager energiegebruik, betere inzichten en een betrouwbare levering aan de klant.

One-stop-shop als werkwijze

One-stop-shop betekent bij Pentas niet dat iedere klant alle mogelijke diensten moet afnemen. Het betekent dat alle kennis en disciplines die nodig zijn om een rotatiegietproduct succesvol te ontwikkelen en produceren, binnen één samenhangend proces beschikbaar zijn. De verantwoordelijkheid stopt niet zodra het kunststofdeel uit de matrijs komt.

Voor engineers betekent dit één ontwikkelroute waarin materiaal, geometrie, matrijs en productie op elkaar worden afgestemd. Voor inkopers geeft dat de mogelijkheid om totale ketenkosten, risico en leverprestatie te sturen. En voor de OEM betekent het uiteindelijk vooral één ding: een reproduceerbaar, getest en zo nodig geassembleerd product dat op het juiste moment aan de productielijn kan worden geleverd.

De one-stop-shop aanpak komt het best tot zijn recht bij terugkerende series vanaf ongeveer 300 stuks per jaar en bij klanten die meerdere producten of productfamilies willen onderbrengen. Niet omdat groter altijd beter is, maar omdat Pentas dan de opgebouwde kennis over toepassing, materiaal, productie en logistiek over een langere periode kan inzetten.

Daarmee is de term one-stop-shop geen marketingbelofte op zichzelf, maar een beschrijving van hoe we binnen Pentas ontwikkeling en productie samenbrengen.

Daan Buitenhuis

Communicatie

d.buitenhuis@pentas.nlDaan Buitenhuis