De oprichters van Astronaut Machines in Amersfoort vonden het hoog tijd om een nieuwe, volledig elektrische rotatiegietmachine te ontwikkelen. Deze staat inmiddels volop te draaien. De matrijzen hiervoor worden ook in eigen huis geproduceerd, mede waardoor het bedrijf hard op weg is om met haar totaalconcept een kleine revolutie in de markt van rotatiegieten te ontketenen. Er wordt hard doorgewerkt om het programma verder uit te breiden met op maat gesneden machinevarianten.

“Voor de oorsprong moeten we terug naar 2011”, vertelt Johannes Alderse Baas over de aanloop naar Astronaut Machines. “Tijdens mijn studie werktuigbouwkunde richtten we een fictief ingenieursbureau op waarbij we ervoor kozen een fiets te gaan ontwikkelen die zoveel mogelijk uit gerecycled materiaal was vervaardigd. Mijn opa was fietsenmaker dus die keuze kwam niet zomaar uit de lucht vallen. We liepen al snel tegen grote uitdagingen aan. Welke gerecyclede kunststoffen komen daarvoor in aanmerking? Wat is de beste methode om het frame, de voorvork en de wielen te maken? Spuitgieten, rotatiegieten of een combinatie daarvan? Als je dan met verschillende technieken aan de slag gaat, ontdek je wat je er wel en niet mee kunt doen. Zo kwam ik aan specifieke kennis over de mogelijkheden en onmogelijkheden van rotatiegieten. Met als gevolg dat er concrete ideeën ontstonden om hiervoor een betere machine te ontwikkelen. Maar dat zou nog even moeten wachten. Eerst gingen we fietsen maken.”

Rijwielfabriek
Samen met zijn broer Benjamin Alderse Baas richtte Johannes na zijn studie DutchFiets in Woudenberg op, dat later mtrl in Nijkerk werd. De focus lag op de ontwikkeling en productie van fietsen en fietsonderdelen uit gerecycled kunststof. Daarbij werden ook zelfgebouwde hulpmiddelen en machines ingezet voor de productie van onderdelen uit kunststof en combinaties van metaal en kunststof.

Enkele jaren na de toetreding van een investeerder, een periode waarin mtrl onderdeel werd van igus, besloten de broers hun rijwielfabriek te verkopen. Daardoor kwam tijd en geld vrij om een andere ambitie, het ontwikkelen van een nieuw type rotatiegietmachine, gestalte te gaan geven. Na een aanloopfase richtten zij begin 2024 samen met een derde compagnon, Thomas Bosschaart, Astronaut Machines op. Alle drie zijn ze voor een derde eigenaar en inmiddels telt het team naast de drie directeur-grootaandeelhouders ook twee engineers.

Rotatiegieten opnieuw uitvinden
Wat is er precies mis met conventioneel rotatiegieten? Benjamin Alderse Baas legt het uit: “We hebben het dan vooral over het
proces waarbij de matrijs zich in een hete oven bevindt (300oC). Door de matrijs te bewegen (roteren) hecht het gesmolten kunststof zich aan de wand, waarna het afkoelt en er een hol eindproduct ontstaat. Voor sommige producten blijft dit het geëigende proces, maar een nadeel is de gasgestookte oven. Los van de CO2-uitstoot weten we ook allemaal hoe hard de gasprijs kan stijgen als er ergens  in de wereld iets gebeurt. Ook heeft de matrijs bij dit proces één temperatuur waardoor je moeilijk wanddiktevariaties in het product kunt aanbrengen. Dat hebben wij ervaren met de productie van rotatie gegoten kunststof fietswielen. Daarbij haalden we ten eerste niet de vereiste nauwkeurigheid en ten tweede konden we onvoldoende diktevariaties realiseren zonder het wiel te zwaar te maken. Daardoor gingen de wielen soms scheuren of breken en om dit op te lossen was er een nauwkeuriger bestuurbaar rotatiegietproces nodig.”

Instelbare warmtezones
“De insteek was een machine te bouwen waarbij de matrijs elektrisch wordt verwarmd”, legt Thomas Bosschaart uit. “Dat is ten eerste duurzaam, omdat je dan ook van zonne- en windenergie gebruik kunt maken. Ook kun je bij elektrische, directe verwarming
afzonderlijk instelbare warmtezones creëren. Daarmee kun je veel nauwkeuriger gieten en ook wanddiktes beter controleren.”
 

‹‹ Bij de matrijzen die we bouwen zit om de paar centimeter een verwarmingselement dat afzonderlijk is aan
te sturen ››

“Al rond 2021 ben ik – met het idee van een elektrische machine – in de markt gaan speuren naar machinecomponenten en/of robots die we zouden kunnen toepassen”, zegt Johannes Alderse Baars over de start van het ontwikkelingsproces van de nieuwe machine. Maar wat ik vond en mogelijk zou kunnen gebruiken, was dermate duur dat we besloten om de machine van A tot Z zelf te gaan ontwerpen.”

5-assig frezen
“Voor de bewegingen passen we in de machine stappenmotoren met absolute encoders en planetaire overbrengingen toe”, vervolgt Thomas Bosschaart. “Daarmee kan iedere gewenste beweging worden gerealiseerd. Maar er moesten natuurlijk ook speciale matrijzen komen. Om deze te kunnen produceren hebben we een 5-assig DMG Mori 75 Monoblock bewerkingscentrum in huis gehaald. Daarmee kunnen we met hoge nauwkeurigheden zeer complexe vormen realiseren en matrijzen bouwen met geïntegreerde, verschillende apart regelbare warmtezones.”

Sneller en economischer
Het proces dat de mannen van Astronaut ontwikkelden, levert bijzondere voordelen op. Zo is het 30 procent sneller, goed te automatiseren en het verbruikt ten opzichte van een gasgestookt proces veel minder energie. Volgens een universitair onderzoek1 vergt elektrisch rotatiegieten, afhankelijk van het soort product, tot 90 procent minder energie in vergelijking met het proces in een gasoven. “Daarnaast is een ander heel groot pluspunt het formaat van onze machine”, vervolgt Johannes. “De basisversie pakken we zo met een heftruck op en daarnaast kunnen we de machine makkelijk groter maken omdat hij modulair is opgebouwd. Kwestie van een tussenstuk ertussen. En we hebben natuurlijk geen oven nodig. Bij de matrijzen die we bouwen zit om de paar centimeter een verwarmingselement dat afzonderlijk is aan te sturen. Hiermee kunnen we het smelt/ sinterproces heel nauwkeurig controleren. Door rotatie over twee assen kunnen we het poeder ook heel goed verspreiden waardoor wanddiktes goed te sturen zijn.”

Rotatiegietindustrie moderniseren
“Door de compactheid van onze machine is deze ideaal voor toeleveranciers die hun scope willen uitbreiden of voor fabrikanten die zelf onderdelen willen gaan rotatiegieten”, aldus Thomas Bosschaart. “Doordat de machine aan internet hangt, kunnen wij deze op afstand in de gaten houden, storingsanalyses doen en software aanpassingen en updates uitvoeren. Ook ondersteunen we kopers met gerichte trainingen. Belangrijk is ook dat we gasgestookte matrijzen kunnen ombouwen naar elektrische matrijzen waardoor de investering in matrijzen niet verloren gaat als je op elektrisch overstapt. Door de verschillende temperatuurzones kun je daar waar nodig versterkingen aanbrengen en op andere plekken materiaal besparen. Daardoor kun je per saldo lichter construeren. Samen met het feit dat je hiermee veel sneller, rendabeler en flexibeler kunt produceren betekent dit dat wij het fenomeen rotatiegieten naar een nieuw hoger niveau tillen.”