Celý podvozek automobilu od Divergent3D je vytištěn na 3D tiskárně. Svou veřejnou premiéru měl na stánku SLM Solutions na veletrhu Formnext 2018 ve Frankfurtu nad Mohanem v Německu od 13. do 16. listopadu.
Pokud máte nějaké praktické znalosti o aditivní výrobě (AM), pravděpodobně znáte trysky pro 3D tisk pro platformu proudových motorů Leap od společnosti GE. Obchodní tisk se o tomto příběhu píše od roku 2012, protože se skutečně jednalo o první dobře medializovaný případ aditivní výroby v praxi v reálném výrobním prostředí.
Jednodílné palivové trysky nahrazují to, co bývalo sestavou s 20 díly. Musely mít také robustní konstrukci, protože byly uvnitř proudového motoru vystaveny teplotám až 2 400 stupňů Fahrenheita. Tato součástka získala letovou certifikaci v roce 2016.
Společnost GE Aviation má dnes údajně více než 16 000 objednávek na své motory Leap. Vzhledem k silné poptávce společnost oznámila, že na podzim roku 2018 vytiskla svou 30 000. palivovou trysku vytištěnou na 3D tiskárně. Společnost GE Aviation vyrábí tyto díly v Auburnu v Alabamě, kde provozuje více než 40 kovových 3D tiskáren pro výrobu dílů. Společnost GE Aviation uvádí, že každý motor Leap má 19 palivových trysek vytištěných na 3D tiskárně.
Zástupci společnosti GE už možná unavují mluvit o palivových tryskách, ale vydláždilo to cestu k úspěchu společnosti v oblasti aditivní výroby. Ve skutečnosti všechny schůzky o návrhu nových motorů začínají diskusí o tom, jak začlenit aditivní výrobu do vývoje produktů. Například nový motor GE 9X, který v současné době prochází certifikací, má 28 palivových trysek a 3D tištěný směšovač spalin. V dalším příkladu společnost GE Aviation přepracovává turbovrtulový motor, který má téměř stejnou konstrukci již asi 50 let, a bude mít 12 3D tištěných dílů, které pomohou snížit hmotnost motoru o 5 procent.
„Posledních několik let se učíme vyrábět opravdu velké aditivní díly,“ řekl Eric Gatlin, vedoucí týmu aditivní výroby ve společnosti GE Aviation, když hovořil k shromážděnému davu na stánku společnosti na veletrhu Formnext 2018 ve Frankfurtu nad Mohanem v Německu začátkem listopadu.
Gatlin dále označil přijetí aditivní výroby za „změnu paradigmatu“ pro GE Aviation. Jeho společnost však není sama. Vystavovatelé na Formnextu poznamenali, že na letošním veletrhu bylo více výrobců (OEM a Tier 1) než kdykoli předtím. (Úředníci veletrhu uvedli, že se akce zúčastnilo 26 919 lidí, což je o 25 procent více než na Formnextu v roce 2017.) Zatímco výrobci v leteckém průmyslu vedli úsilí o to, aby se aditivní výroba stala realitou ve výrobních závodech, automobilové a dopravní společnosti se na tuto technologii dívají novým způsobem. Mnohem vážnějším způsobem.
Na tiskové konferenci Formnext senior viceprezident společnosti Ultimaker Paul Heiden podělil o podrobnosti o tom, jak Ford využil 3D tiskárny společnosti ve svém závodě v Kolíně nad Rýnem v Německu k vytvoření výrobních nástrojů pro Ford Focus. Uvedl, že společnost ušetřila přibližně 1 000 eur na tiskovém nástroji ve srovnání s nákupem stejného nástroje od externího dodavatele.
Pokud výrobní inženýři potřebují nástroje, mohou návrh načíst do 3D CAD modelovacího softwaru, vyleštit ho, odeslat do tiskárny a nechat vytisknout během několika hodin. Pokroky v softwaru, jako je například začlenění více typů materiálů, pomohly zjednodušit používání konstrukčních nástrojů, takže i „neškolení“ mohou se softwarem pracovat, uvedl Heiden.
Vzhledem k tomu, že Ford dokáže prokázat užitečnost 3D tištěných nástrojů a přípravků, Heiden uvedl, že dalším krokem pro společnost je řešení problému se zásobami náhradních dílů. Místo skladování stovek dílů budou k jejich tisku po objednání použity 3D tiskárny. Očekává se, že Ford poté uvidí, jaký dopad může mít tato technologie na výrobu dílů.
Jiné automobilky již nápaditými způsoby využívají nástroje pro 3D tisk. Společnost Ultimaker uvádí příklady nástrojů, které Volkswagen používá ve svém závodě v portugalské Palmele:
Nástroj, vyrobený na 3D tiskárně Ultimaker, se používá k vedení šroubů při osazování kol v portugalském montážním závodě Volkswagenu.
Pokud jde o předefinování výroby automobilů, jiní přemýšlejí ve větším měřítku. Kevin Czinger ze společnosti Divergent3D je jedním z nich.
Czinger chce přehodnotit způsob, jakým se automobily staví. Chce vytvořit nový přístup s využitím pokročilého počítačového modelování a aditivní výroby k vytvoření podvozků, které jsou lehčí než tradiční rámy, obsahují méně dílů, poskytují vyšší výkon a jejichž výroba je levnější. Společnost Divergent3D představila své podvozky vytištěné 3D tiskárnou na stánku společnosti SLM Solutions Group AG na veletrhu Formnext.
Šasi vytištěné na stroji SLM 500 se skládá ze samoupevňovacích uzlů, které se po tisku všechny spojí. Zástupci společnosti Divergent3D tvrdí, že tento přístup k návrhu a montáži šasi by mohl ušetřit 250 milionů dolarů eliminací nákladů na nástroje a snížením počtu dílů o 75 procent.
Společnost doufá, že v budoucnu bude moci tento typ výrobní jednotky prodávat automobilkám. Společnosti Divergent3D a SLM vytvořily úzké strategické partnerství, aby tohoto cíle dosáhly.
Společnost Senior Flexonics není veřejnosti příliš známá, ale je významným dodavatelem komponentů pro společnosti v automobilovém, naftovém, zdravotnickém, ropném a plynárenském průmyslu a energetickém průmyslu. Zástupci společnosti se loni setkali se společností GKN Powder Metallurgy, aby prodiskutovali možnosti 3D tisku, a oba se na konferenci Formnext 2018 podělili o své úspěšné příběhy.
Mezi komponenty přepracované s cílem využít výhod aditivní výroby patří sací a výfukové ventily pro chladiče recirkulace výfukových plynů pro aplikace v komerčních nákladních vozidlech, a to jak na silnicích, tak i v terénu. Společnost Advanced Flexonics se zajímá o to, zda existují efektivnější způsoby, jak vytvářet prototypy, které by odolaly testování v reálném světě a případně i hromadné výrobě. Společnost GKN má dlouholeté zkušenosti s výrobou dílů pro automobilové a průmyslové aplikace a má hluboké znalosti o funkční poréznosti kovových dílů.
To druhé je důležité, protože mnoho inženýrů se domnívá, že díly pro určité aplikace v průmyslových vozidlech vyžadují 99% hustotu. V mnoha z těchto aplikací tomu tak není, tvrdí generální ředitel společnosti EOS Adrian Keppler, což potvrzuje i tento poskytovatel a partner v oblasti strojírenských technologií.
Po vývoji a testování dílů vyrobených z materiálu EOS StainlessSteel 316L VPro společnost Senior Flexonics zjistila, že aditivně vyráběné díly splňují své výkonnostní cíle a lze je vyrobit rychleji než odlévané díly. Například portál lze vytisknout 3D tiskárnou za 70 % času ve srovnání s procesem odlévání. Na tiskové konferenci všechny strany zapojené do projektu uznaly, že to má velký potenciál pro budoucí sériovou výrobu.
„Musíte přehodnotit, jak se součástky vyrábějí,“ řekl Kepler. „Musíte se na výrobu dívat jinak. Nejedná se o odlitky ani výkovky.“
Pro mnoho lidí v odvětví aditivní výroby je svatým grálem vidět, jak se tato technologie rozšíří ve velkoobjemové výrobě. V očích mnohých by to znamenalo úplné přijetí.
Technologie AM se používá k výrobě těchto vstupních a výstupních ventilů pro chladiče recirkulace výfukových plynů pro užitková vozidla. Výrobce těchto prototypových dílů, společnost Senior Flexonics, zkoumá ve své společnosti další možnosti 3D tisku.
S ohledem na to vývojáři materiálů, softwaru a strojů usilovně pracují na vývoji produktů, které to umožňují. Výrobci materiálů se snaží vytvářet prášky a plasty, které dokáží splňovat očekávání ohledně výkonu opakovatelným způsobem. Vývojáři softwaru se snaží rozšířit své databáze materiálů, aby simulace byly realističtější. Výrobci strojů navrhují buňky, které běží rychleji a mají větší výrobní rozsahy, aby se do nich najednou vešel větší počet dílů. Práce je stále před námi, ale ohledně budoucnosti aditivní výroby v reálném světě panuje velké nadšení.
„V tomto odvětví pracuji 20 let a během té doby jsem pořád slýchával: ‚Tuto technologii brzy dostaneme do výrobního prostředí.‘ Tak jsme čekali a čekali,“ řekl ředitel Centra kompetencí pro aditivní výrobu na UL. Paul Bates, manažer a prezident Uživatelské skupiny aditivní výroby, řekl: „Myslím si ale, že se konečně dostáváme do bodu, kdy se všechno sbližuje a děje se to.“
Dan Davis je šéfredaktorem časopisu The FABRICATOR, největšího časopisu o kovovýrobě a tváření v oboru, a jeho sesterských publikací STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal a The Welder. Na těchto publikacích pracuje od dubna 2002.
Zpráva o aditivní výrobě se zaměřuje na využití technologií aditivní výroby v reálném světě výroby. Výrobci dnes používají 3D tisk k výrobě nástrojů a přípravků a někteří dokonce používají aditivní výrobu pro velkoobjemovou výrobu. Jejich příběhy zde budou prezentovány.