Vierkante meters maken

Dat moet ook wel, wil ‘nul-op-de-meter’ binnen de gestelde termijn werkelijkheid worden. Met de traditionele methoden voor het verbeteren van de isolatiewaarde – de Rc-waarde inderdaad – van bestaande woningen is dat wel uitgesloten. Daarom greep Rc Panels in 2016 na een directiewissel op de nieuwe locatie in het Overijsselse Lemelerveld al snel de kans de productie van hun isolerende gevels anders aan te gaan pakken. Met volume, standaardisatie en automatisering als sleutelbegrippen en als ultieme doel een ‘factory-to-copy’, vertelt Daniël Schotpoort, ontwerpleider Product en Productiemiddelen bij Rc Panels. ‘System integrator’ Robotize helpt Rc Panels dat doel te verwezenlijken.

‘File-to-factory’

Maar wat maken ze nu eigenlijk precies? Bij de gevels die Rc Panels maakt – inclusief ramen en deuren – gaat het om isolerende sandwichpanelen, die voor elke individuele woning op maat worden gemaakt. Afgewerkt met sierpleister, steenstrips of een combinatie van beide hebben de panelen het uiterlijk van een traditionele gevel. De fabriek werkt volgens het principe van ‘file to factory’. Elke te isoleren gevel wordt daarom met een 3D-scanner gescand. De puntenwolk die dat oplevert vormt de basis voor het productieproces van de sandwichpanelen in Lemelerveld. De puntenwolk wordt door De Haan Engineering in Staphorst verwerkt tot een BIM-model van de panelen, die tegen de gevels van het gescande huis moeten komen. Op basis van dit model worden voor Rc Panels ook alle benodigde productietekeningen en bestellijsten en andere gegevens gegeneerd, die nodig zijn om de panelen te maken.

Sandwichpanelen

De sandwichpanelen bestaan uit een kern van EPS (Expanded Polystyrene) met aan de binnenzijde van het paneel OSB-plaat, noodzakelijk om de nieuwe gevel aan de oude te kunnen monteren. De EPS-blokken worden voor gebruik op een millimeter gekalibreerd op een door Rc Panels zelf aangepaste schuurmachine . De blokken kunnen na productie in een autoclaaf door inwendige spanningen namelijk kromtrekken. Corrigeer je dat niet dan is dat vooral bij een afwerking met sierpleister heel goed zichtbaar in het eindproduct.

Na het verlijmen van de EPS-blokken, OSB-platen en polyester tot een sandwichpaneel en het uitharden van de lijm in een vacuümproces, het geheel is gepatenteerd, wordt het paneel naar een CNC-machine van imposante afmetingen getransporteerd. Op de machine worden de openingen voor ramen en deuren uitgezaagd en wordt het paneel op de juiste maat gezaagd en gefreesd, omdat elk paneel met een overmaat van 2 cm wordt gemaakt. Op de deur- en raamopeningen en de zijdes van het paneel wordt vervolgens een polyurea-coating gespoten.

‘Business case’

Het sandwichpaneel is nu klaar om geheel of gedeeltelijk te worden afgewerkt met steenstrips. In hoogtijdagen liepen in het verleden bij Rc Panels tot wel 40 plakkers rond, die dat met de hand deden. "Een goeie plakker doet op een dag zo’n 5 tot 6 m2", vertelt Schotpoort. "Dat wilden we graag geautomatiseerd hebben. Ik had van oudsher een relatie met Hollander Techniek. Die heb ik gebeld en zij vertelden over de samenwerking met Machinefabriek Geurtsen in Robotize."

En dan begint eind 2017 een gezamenlijk en dynamisch proces met de officiële opdracht. Want hoe graag je ook een machine wil hebben die alles kan, waar zit nu eigenlijk de ‘business case’? Bovendien had Robotize tot die tijd nog nooit een machine in de ‘bouw’ geleverd. Sterker nog, die gedroomde machine bestond überhaupt nog nergens. Maar met een proefopstelling die steenstrips in een halfsteens verband wist te leggen, kwamen beide werelden – bouw en machinebouw – bij elkaar en raakten overtuigd van de haalbaarheid. "We waren net kleine kinderen in een snoepwinkel", vat Schotpoort zijn ervaring en die van Rc Panels-directeur Carlos Klein van dat moment samen.

Platte vlak

Het grote verdienmodel zit voor Rc Panels met deze machine in het platte vlak – in de vierkante meters. Toch is snel steenstrips leggen maar één aspect. De strips worden bijvoorbeeld verlijmd met een minerale mortel. De mortel doet tegelijkertijd dienst als ‘voegspecie’, zodat in een keer ook een afgewerkte voeg wordt gemaakt. "Je hebt met een relatief traditioneel product te maken dat meestal handmatig opgebracht wordt, ofwel met spuitwerk nog een nabewerking krijgt", legt Schotpoort uit. "Als je zo’n paneel bekijkt dan zie je dat de structuur (van de voeg – red.) nog een keer is doorgestreken, simpel, met een kwastje. Dat moet je niet willen. Dus wij hebben het gezocht in een structuur die voor alle partijen acceptabel is maar die je niet hoeft na te bewerken. Dan heb je ook nog te maken met garanties. Zo’n steentje moet volvlak verlijmd worden want je wil niet dat daar vocht achter kan komen en dat het gaat vriezen. Zo waren er een aantal randvoorwaarden die in hun totaliteit binnen de takt moesten vallen. En in de basis was dat een element van 3 bij 6 meter in 15 minuten. Dat was de stip op de horizon."

‘SAM’

Begin 2019 komt die horizon in zicht en arriveert ‘SAM’ in Lemelerveld – de Steenstrip Applicatie Machine die Robotize in nauwe samenwerking met Rc Panels heeft ontwikkeld. In de machine liggen de elementen op kettingtransporteurs. Het paneel loopt vervolgens onder een eerste portaal door. Langs dit portaal kunnen twee lijmrobots bewegen, die gedoseerd de mortel op het sandwichpaneel aanbrengen. De installatie is uiteindelijk ontworpen voor panelen van 4 x 12,5 m.

‘SAM’ -de Steenstrip Applicatie Machine – is uitgevoerd met drie deltarobots en twee lijmrobots. 

Nadat de mortel is aangebracht, loopt het paneel onder het volgend portaal door. Hieraan zijn drie deltarobots bevestigd. Het aantal deltarobots, vertelt Robotize-projectleider Martijn Paf, is een kwestie van bereik en de door Rc Panels gewenste takt. De drie deltarobots kunnen gezamenlijk 120 steenstrips per minuut neerleggen. ‘Pick and place’ blijft nu eenmaal de troef van de deltarobot. "Als je een dergelijke snelheid wil, zit je al met een beperkte keuze en kom je al snel bij een deltarobot uit", aldus Paf. Schotpoort vult aan: "Die snelheid was voor ons een absolute voorwaarde en toen hadden we het geluk dat er net een ‘deltapicker’ met de benodigde reikwijdte voorbij kwam."

Bij het leggen drukt de robot, die uitgerust is met een verend element in de grijper, de steenstrip in de mortel. Daar komen overigens ook de ervaring en het vakmanschap van de operator om de hoek kijken. Het is de bedoeling dat rondom het stripje een kleine braam ontstaat. Dan is namelijk ook zeker dat de steenstrip volledig in de mortel is gedrukt. Hierbij speelt ook de samenstelling van de specifieke mortel een rol. Uiteindelijk ligt een strip voor meer dan 90 procent in de lijm.

Speciaal-machinebouw pur sang: het cassettesysteem dat de deltarobots van een constante stroom steenstrips van de juiste maat en kleur voorziet. 

Cassettes

Het aantal robots dat tegelijkertijd aan de slag gaat, is mede afhankelijk van de grootte van het paneel. Daar komt ook nog het verband als factor bij. In het veelvoorkomende halfsteensverband bijvoorbeeld, verspringt elke volgende laag steeds een halve steen. Maar wie rondkijkt ziet dat in metselwerk vele verbanden en patronen mogelijk zijn. Daar komt het gebruik van verschillende kleuren steenstrips en andere afmetingen zoals een halve en een driekwart steenstrip nog bij. En dat kan allemaal binnen die ene gevel.

Dat SAM over die flexibiliteit beschikt en tegelijkertijd die hoge snelheden kan halen, is volgens Paf te danken aan het cassettesysteem op de machine, speciaal-machinebouw pur sang. Het systeem is volgens Paf een cruciaal onderdeel van de machine: "Elke cassette kan een andere kleur strip of een ander formaat bevatten, waarmee je zelfs een soort ‘discopaneel’ kan bouwen. Het is hele specifieke buffer. Je plaatst cassettes met de juiste kleur en formaat steenstrips voor het paneel dat eraan komt. Als een cassette leeg is kan je die alweer vullen voor het volgende paneel. Dat is de kracht van het concept en daarmee haal je ook die hoge snelheden."

Reken maar uit

In totaal bestaat het buffersysteem uit 36 cassettes. Die hoeveelheid is geen overbodige luxe. Operator Gerrit-jan Snippe, die zelf 30 jaar ervaring als metselaar op zak heeft: "Je kunt een paneel van 3 bij 6, 18 m2, in halfsteensverband in 15 minuten en 4 seconden doen. En dan gaan er 72 stenen op 1 m2. Reken maar uit hoeveel stenen dat zijn (1296 – red.). Met de hand kon je als je het goed doet ongeveer 6 m2 per dag plakken. ‘Hij’ doet dus drie keer zo veel in een kwartier."

De machine is uitgerust met een visionsysteem met zes camera’s – zowel voor kwaliteitscontrole van de steenstrips als het bepalen van het exacte middelpunt van elke strip. 

Visionsysteem

De cassettes worden handmatig gevuld. Belangrijk voordeel hierbij is dat een pak steenstrips al door de handen van de operators is gegaan voor het in een cassette belandt. Een dergelijke ingangscontrole is niet te onderschatten. De strips hebben namelijk de neiging aan elkaar te plakken en worden door de operators verenkeld. Zij zien ook als eersten mogelijke breuk en eventueel andere beschadigingen of maat- en vormafwijkingen.

Maar die strips zou SAM anders toch zelf wel afkeuren. Robotize heeft de machine hiervoor uitgevoerd met een visionsysteem met zes camera’s. Elke camera houdt een van de zes transportbanden in de gaten. Elke transportband wordt door een deel van het cassettesysteem gevoed. De functie van de camera’s is tweeërlei. Het camera-systeem controleert de steenstrips op afmetingen, breuk of andere afwijkingen. Wordt een ontoelaatbare afwijking geregistreerd die toch nog aan het oog van de operator is ontsnapt, dan pakt de deltarobot de strip niet van de band. De afgekeurde strip valt dan uiteindelijk op een transportband die voor alle zes toevoerbanden langsloopt en wordt aan de zijkant van de machine afgevoerd.

Middelpunt

Maar de camera doet meer en dat is essentieel voor de correcte plaatsing van de steenstrip. Met het visionsysteem wordt van elk stripje afzonderlijk het exacte middelpunt bepaald en hoe de strip ligt, omdat deze ongedefinieerd uit de cassette op de band komt. Daarom zit in de kop van de deltarobot een servomotor die een rotatie toevoegt aan de grijper om de strip ‘recht’ te kunnen leggen, of onder elke gewenste hoek om tot een bepaald patroon te komen. De machine legt de steenstrips vervolgens op xyz-coördinaten, die van tevoren in XML aan de besturing zijn doorgegeven. De machine kijkt niet naar de positie van de voorgaande strip of naar voegbreedte. Dit voorkomt dat toleranties worden opgeteld en je aan het einde van het paneel, door variaties in de afmetingen van de strips, geen paneel meer hebt of juist strips tekort komt.

Is SAM klaar met een element dan volgen de nabewerkingen als het plaatsen van hoekstrips. Hierna moet het eerst 24 uur drogen voor het naar de kozijnafdeling kan voor het plaatsen van de raam- en deurkozijnen. Ook moet het railsysteem er nog op worden geschroefd. Hiermee wordt het element tegen de bestaande gevel bevestigd. Vervolgens kunnen de panelen klaar worden gemaakt voor transport.

‘Dijk van een machine’

Op dit moment worden in Lemelerveld dagelijks pakweg 20 complete elementen geproduceerd. In de komende vijf jaar gaat dit aantal flink stijgen. Het uiteindelijke doel is jaarlijks 5000 woningen op jaarbasis te kunnen isoleren en dat betekent dat je praat over ongeveer 25.000 elementen per jaar. De Steenstrip Applicatie Machine speelt in die ambitie een centrale rol. Maar Rc Panels wil meer. Lemelerveld moet een ‘factory-to-copy’ worden, een modelfabriek die de basis vormt om ‘nul-op-de-meter’ niet alleen in Nederland versneld mogelijk te maken maar ook elders in Europa en zelfs daarbuiten. De belangstelling is er. Maar de automatiseringsgraad moet daarvoor nog verder omhoog. Ook hier wil Robotize aan bijdragen. Dat is geen gelopen race, maar met SAM is wel een visitekaartje afgegeven. Schotpoort kan niet anders dan dat beamen: "Er staat een dijk van een machine."