Цялото шаси на автомобила на Divergent3D е отпечатано на 3D принтер. То направи публичния си дебют на щанда на SLM Solutions на Formnext 2018 във Франкфурт, Германия, от 13 до 16 ноември.
Ако имате някакви практически познания за адитивно производство (AM), вероятно сте запознати с дюзите за 3D печат за платформата за реактивни двигатели Leap на GE. Бизнес пресата отразява тази история от 2012 г., тъй като това наистина е първият добре отразен случай на AM в действие в реална производствена среда.
Еднокомпонентните дюзи за гориво заменят това, което преди беше сглобка от 20 части. Тя също така трябваше да има здрава конструкция, тъй като беше изложена на температури до 2400 градуса по Фаренхайт вътре в реактивния двигател. Частта получи летателен сертификат през 2016 г.
Днес GE Aviation има над 16 000 ангажимента за своите двигатели Leap. Поради силното търсене, компанията съобщи, че е отпечатала 30 000-ната си 3D-принтирана горивна дюза през есента на 2018 г. GE Aviation произвежда тези части в Обърн, Алабама, където използва над 40 метални 3D принтера за производство на части. GE Aviation съобщава, че всеки двигател Leap има 19 3D-принтирани горивни дюзи.
Служителите на GE може да са уморени да говорят за горивни дюзи, но това проправи пътя за успеха на компанията в областта на адитивното производство. Всъщност всички срещи за проектиране на нови двигатели започват с дискусия за това как да се включи адитивно производство в усилията за разработване на продукти. Например, новият двигател GE 9X, който в момента е в процес на сертифициране, има 28 горивни дюзи и 3D-принтиран горивен смесител. В друг пример, GE Aviation препроектира турбовитлов двигател, който е с почти същия дизайн от около 50 години, и ще има 12 3D-принтирани части, които помагат за намаляване на теглото на двигателя с 5 процента.
„Това, което правим през последните няколко години, е да се учим да произвеждаме наистина големи адитивно произведени части“, каза Ерик Гатлин, ръководител на екипа за адитивно производство в GE Aviation, говорейки пред събралата се тълпа на щанда на компанията на Formnext 2018 във Франкфурт, Германия, в началото на ноември.
Гатлин продължи да нарича приемането на адитивното производство „промяна на парадигмата“ за GE Aviation. Неговата компания обаче не е сама. Изложителите на Formnext отбелязаха, че на тазгодишното изложение е имало повече производители (OEM и Tier 1) от всякога. (Представители на търговското изложение съобщиха, че 26 919 души са посетили събитието, което е с 25% повече от Formnext през 2017 г.) Докато производителите на аерокосмическа индустрия са повели стремежа да направят адитивното производство реалност в производствените цехове, автомобилните и транспортните компании разглеждат технологията по нов начин. Много по-сериозен начин.
На пресконференция на Formnext, старши вицепрезидентът на Ultimaker Пол Хайден сподели подробности за това как Ford е използвал 3D принтерите на компанията в завода си в Кьолн, Германия, за да създаде производствени инструменти за Ford Focus. Той каза, че компанията е спестила около 1000 евро на инструмент за печат в сравнение със закупуването на същия инструмент от външен доставчик.
Ако производствените инженери се сблъскат с нужда от инструменти, те могат да заредят дизайна в софтуер за 3D CAD моделиране, да го шлифират, да го изпратят на принтер и да го отпечатат в рамките на часове. Напредъкът в софтуера, като например включването на повече видове материали, е помогнал за улесняване на инструментите за проектиране, така че дори „необучените“ могат да работят със софтуера, каза Хайдън.
След като Ford успя да демонстрира полезността на 3D-принтираните инструменти и приспособления, Хайдън каза, че следващата стъпка за компанията е да се справи с проблема със запасите от резервни части. Вместо да съхранява стотици части, 3D принтери ще бъдат използвани за отпечатването им при поръчка. Оттам се очаква Ford да види какво въздействие може да окаже технологията върху производството на части.
Други автомобилни компании вече внедряват инструменти за 3D печат по изобретателни начини. Ultimaker предоставя примери за инструменти, които Volkswagen използва в завода си в Палмела, Португалия:
Произведен на 3D принтер Ultimaker, инструментът се използва за насочване на поставянето на болтове по време на монтажа на колела в завода за монтаж на Volkswagen в Португалия.
Когато става въпрос за предефиниране на производството на автомобили, други мислят много по-мащабно. Кевин Чинджър от Divergent3D е един от тях.
Цингер иска да преосмисли начина, по който се строят автомобилите. Той иска да създаде нов подход, използващ усъвършенствано компютърно моделиране и адитивно производство, за да създаде шасита, които са по-леки от традиционните рамки, съдържат по-малко части, осигуряват по-висока производителност и са по-евтини за производство. Divergent3D представи своите 3D принтирани шасита на щанда на SLM Solutions Group AG на Formnext.
Шасито, отпечатано на машината SLM 500, се състои от самофиксиращи се възли, които се сглобяват след отпечатване. Представители на Divergent3D казват, че този подход към проектирането и сглобяването на шасито може да спести 250 милиона долара, като елиминира разходите за инструменти и намали броя на частите със 75%.
Компанията се надява да продава този тип производствена единица на автомобилни производители в бъдеще. Divergent3D и SLM са сключили тясно стратегическо партньорство за постигане на тази цел.
Senior Flexonics не е добре позната компания на обществеността, но е основен доставчик на компоненти за компании в автомобилната, дизеловата, медицинската, нефтената и газовата промишленост, както и в производството на електроенергия. Представители на компанията се срещнаха с GKN Powder Metallurgy миналата година, за да обсъдят възможностите на 3D печата, и двамата споделиха своите истории за успех на Formnext 2018.
Компонентите, преработени, за да се възползват от предимствата на адитивно-производствената обработка (AM), са всмукателни и изпускателни клапани за охладители за рециркулация на отработените газове за приложения в търговски камиони, както на магистрала, така и извън нея. Advanced Flexonics се интересува от това дали има по-ефективни начини за създаване на прототипи, които могат да издържат на реални тестове и евентуално масово производство. С дългогодишен опит в производството на части за автомобилни и промишлени приложения, GKN има задълбочено разбиране за функционалната порьозност на металните части.
Последното е важно, защото много инженери смятат, че частите за определени приложения в индустриалните превозни средства изискват 99% плътност. В много от тези приложения това не е така, според главния изпълнителен директор на EOS Адриан Кеплер, което доставчикът и партньор на машинни технологии потвърждава.
След разработване и тестване на части, изработени от материала EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics установи, че адитивно произведените части отговарят на целите си за производителност и могат да бъдат произведени по-бързо от отливаните части. Например, порталът може да бъде отпечатан на 3D принтер за 70% по-бързо в сравнение с процеса на леене. На пресконференцията всички участващи в проекта страни признаха, че това има голям потенциал за бъдещо серийно производство.
„Трябва да преосмислите как се правят частите“, каза Кеплер. „Трябва да погледнете на производството по различен начин. Това не са отливки или изковки.“
За мнозина в индустрията за адитивно производство, свещеният граал е да видят как технологията получава широко разпространение в среди с голям обем производство. В очите на мнозина това би представлявало пълно приемане.
AM Technology се използва за производството на тези входни и изходни клапани за охладители за рециркулация на отработените газове за приложения в търговски камиони. Производителят на тези прототипи, Senior Flexonics, проучва други приложения на 3D печата в своята компания.
Имайки това предвид, разработчиците на материали, софтуер и машини работят усилено, за да предоставят продукти, които позволяват това. Производителите на материали се стремят да създават прахове и пластмаси, които могат да отговорят на очакванията за производителност по повтаряем начин. Разработчиците на софтуер се опитват да разширят своите бази данни за материали, за да направят симулациите по-реалистични. Машиностроителите проектират клетки, които работят по-бързо и имат по-големи производствени диапазони, за да поберат повече части едновременно. Все още има работа, но има много вълнение относно бъдещето на адитивното производство в реалното производство.
„Работя в тази индустрия от 20 години и през това време непрекъснато чувах: „Предстои ни да внедрим тази технология в производствена среда.“ Така че чакахме и чакахме“, каза директорът на Центъра за компетентност в адитивно производство на UL. Пол Бейтс, мениджър и президент на Потребителската група за адитивно производство, каза: „Но мисля, че най-накрая стигаме до точката, в която всичко се сближава и това се случва.“
Дан Дейвис е главен редактор на The FABRICATOR, най-голямото списание в индустрията за металообработване и формоване, както и на неговите сродни издания STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal и The Welder. Той работи по тези издания от април 2002 г.
Докладът за адитивното производство се фокусира върху използването на технологии за адитивно производство в реалното производство. Производителите днес използват 3D печат, за да създават инструменти и приспособления, а някои дори използват адитивно производство за работа с големи обеми. Техните истории ще бъдат представени тук.