Hele Divergent3Ds bilchassis er 3D-printet. Den fik sin offentlige debut på SLM Solutions stand på Formnext 2018 i Frankfurt, Tyskland, fra 13. til 16. november.
Hvis du har praktisk kendskab til additiv fremstilling (AM), er du sandsynligvis bekendt med 3D-printdyser til GE's Leap-jetmotorplatform. Erhvervspressen har dækket denne historie siden 2012, da det faktisk var det første velomtalte tilfælde af AM i aktion i en virkelig produktionssituation.
Brændstofdyser i ét stykke erstatter det, der tidligere var en samling med 20 dele. Den skulle også have et robust design, fordi den blev udsat for temperaturer på op til 2.400 grader Fahrenheit inde i jetmotoren. Delen modtog flyvecertificering i 2016.
GE Aviation har i dag angiveligt mere end 16.000 forpligtelser til sine Leap-motorer. På grund af stærk efterspørgsel rapporterede virksomheden, at den printede sin 30.000. 3D-printede brændstofdyse i efteråret 2018. GE Aviation fremstiller disse dele i Auburn, Alabama, hvor de driver mere end 40 metal 3D-printere til delproduktion. GE Aviation rapporterer, at hver Leap-motor har 19 3D-printede brændstofdyser.
GE-embedsmænd er måske trætte af at tale om brændstofdyser, men det banede vejen for virksomhedens succes med additiv fremstilling. Faktisk starter alle møder om nye motordesign med en diskussion om, hvordan man kan integrere additiv fremstilling i produktudviklingsindsatsen. For eksempel har den nye GE 9X-motor, der i øjeblikket er under certificering, 28 brændstofdyser og en 3D-printet forbrændingsblander. I et andet eksempel redesigner GE Aviation en turbopropmotor, som har haft næsten det samme design i omkring 50 år, og som vil have 12 3D-printede dele, der hjælper med at reducere motorvægten med 5 procent.
"Det, vi har lavet de seneste par år, er at lære at fremstille virkelig store additivt fremstillede dele," sagde Eric Gatlin, leder af additiv fremstillingsteamet hos GE Aviation, i en tale til den forsamlede menneskemængde på virksomhedens stand på Formnext 2018 i Frankfurt, Tyskland, i starten af ​​november.
Gatlin kaldte videre omfavnelsen af ​​additiv fremstilling et "paradigmeskift" for GE Aviation. Hans virksomhed er dog ikke alene. Udstillere på Formnext bemærkede, at der var flere producenter (OEM'er og Tier 1'er) på årets messe end nogensinde før. (Messerepræsentanter rapporterede, at 26.919 personer deltog i arrangementet, en stigning på 25 procent i forhold til Formnext i 2017.) Mens luftfartsproducenter har ført an i bestræbelserne på at gøre additiv fremstilling til virkelighed på fabriksgulvet, ser bil- og transportvirksomheder på teknologien på en ny måde. En langt mere seriøs måde.
På en pressekonference hos Formnext delte Ultimakers senior vicepræsident, Paul Heiden, detaljer om, hvordan Ford brugte virksomhedens 3D-printere på fabrikken i Köln, Tyskland, til at skabe produktionsværktøjer til Ford Focus. Han sagde, at virksomheden sparede omkring 1.000 euro pr. printværktøj sammenlignet med at købe det samme værktøj fra en ekstern leverandør.
Hvis produktionsingeniører står over for et behov for værktøjer, kan de indlæse designet i 3D CAD-modelleringssoftware, polere designet, sende det til en printer og få det udskrevet inden for få timer. Fremskridt inden for software, såsom inkorporering af flere materialetyper, har bidraget til at gøre designværktøjer nemmere, så selv "utrænede" kan arbejde med softwaren, sagde Heiden.
Heiden sagde, at Ford nu er i stand til at demonstrere nytten af ​​3D-printede værktøjer og inventar, at det næste skridt for virksomheden er at løse problemet med reservedelslager. I stedet for at opbevare hundredvis af dele vil 3D-printere blive brugt til at printe dem, efterhånden som de bestilles. Derfra forventes Ford at se, hvilken indflydelse teknologien kan have på produktionen af ​​dele.
Andre bilproducenter inkorporerer allerede 3D-printværktøjer på fantasifulde måder. Ultimaker giver eksempler på værktøjer, som Volkswagen bruger på sin fabrik i Palmela, Portugal:
Værktøjet, der er produceret på en Ultimaker 3D-printer, bruges til at guide boltplacering under hjulplacering på Volkswagens samlefabrik i Portugal.
Når det kommer til at redefinere bilproduktion, tænker andre meget større. Kevin Czinger fra Divergent3D er en af ​​dem.
Czinger ønsker at gentænke den måde, biler bygges på. Han ønsker at skabe en ny tilgang ved hjælp af avanceret computermodellering og AM til at skabe chassis, der er lettere end traditionelle stel, indeholder færre dele, giver højere ydeevne og er billigere at producere. Divergent3D fremviste sine 3D-printede chassis på SLM Solutions Group AG's stand på Formnext.
Chassiset, der er trykt på SLM 500-maskinen, består af selvfastgørende knuder, der alle passer sammen efter trykning. Divergent3D-embedsmænd siger, at denne tilgang til chassisdesign og -samling kan spare 250 millioner dollars ved at eliminere værktøjsomkostninger og reducere dele med 75 procent.
Virksomheden håber at kunne sælge denne type produktionsenhed til bilproducenter i fremtiden. Divergent3D og SLM har indgået et tæt strategisk partnerskab for at nå dette mål.
Senior Flexonics er ikke en virksomhed, der er velkendt i offentligheden, men den er en stor leverandør af komponenter til virksomheder inden for bil-, diesel-, medicinal-, olie- og gasindustrien samt kraftproduktionsindustrien. Virksomhedsrepræsentanter mødtes med GKN Powder Metallurgy sidste år for at diskutere mulighederne for 3D-printning, og de to delte deres succeshistorier på Formnext 2018.
Komponenter, der er redesignet for at udnytte AM, er indsugnings- og udstødningsventiler til udstødningsgasrecirkulationskølere til kommercielle lastbilapplikationer, både på og uden for motorvejen. Advanced Flexonics er interesserede i at se, om der findes mere effektive måder at skabe prototyper på, der kan modstå test i den virkelige verden og muligvis masseproduktion. Med mange års viden om produktion af dele til bil- og industrielle applikationer har GKN en dybdegående forståelse af den funktionelle porøsitet af metaldele.
Sidstnævnte er vigtigt, fordi mange ingeniører mener, at dele til visse industrielle køretøjsapplikationer kræver en densitet på 99%. I mange af disse applikationer er det ikke tilfældet, ifølge EOS' administrerende direktør Adrian Keppler, hvilket maskinteknologileverandøren og partneren bekræfter.
Efter at have udviklet og testet dele fremstillet af EOS rustfrit stål 316L VPro-materiale, fandt Senior Flexonics ud af, at additivt fremstillede dele opfyldte deres ydeevnemål og kunne fremstilles hurtigere end støbte dele. For eksempel kan portalen 3D-printes i 70% af tilfældene sammenlignet med støbeprocessen. På pressekonferencen anerkendte alle involverede parter i projektet, at dette har et stort potentiale for fremtidig serieproduktion.
"Man er nødt til at gentænke, hvordan dele fremstilles," sagde Kepler. "Man er nødt til at se anderledes på fremstilling. Det her er ikke støbegods eller smedegods."
For mange i AM-branchen er den hellige gral at se teknologien vinde udbredt anvendelse i store produktionsmiljøer. I manges øjne ville dette repræsentere fuldstændig accept.
AM Technology bruges til at producere disse indløbs- og udløbsventiler til udstødningsgasrecirkulationskølere til kommercielle lastbiler. Producenten af ​​disse prototypedele, Senior Flexonics, undersøger andre anvendelser af 3D-printning i sin virksomhed.
Med dette i tankerne arbejder materiale-, software- og maskinudviklere hårdt på at levere produkter, der muliggør dette. Materialeproducenter søger at skabe pulvere og plast, der kan opfylde ydeevneforventningerne på en gentagelig måde. Softwareudviklere forsøger at udvide deres materialedatabaser for at gøre simuleringer mere realistiske. Maskinbyggere designer celler, der kører hurtigere og har større produktionsområder for at rumme flere dele på én gang. Der er stadig arbejde at gøre, men der er stor spænding omkring fremtiden for additiv fremstilling i den virkelige verden.
"Jeg har været i denne branche i 20 år, og i den tid blev jeg ved med at høre: 'Vi er ved at få denne teknologi ind i et produktionsmiljø.' Så vi ventede og ventede," sagde direktøren for UL's Additive Manufacturing Competency Center. Paul Bates, leder og præsident for Additive Manufacturing User Group, sagde. "Men jeg tror, ​​vi endelig er ved at nå det punkt, hvor alting konvergerer, og det sker."
Dan Davis er chefredaktør for The FABRICATOR, branchens største magasin om metalbearbejdning og -formning, og dets søsterpublikationer, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal og The Welder. Han har arbejdet på disse publikationer siden april 2002.
Den additive rapport fokuserer på brugen af ​​additive fremstillingsteknologier i den virkelige verden. Producenter bruger i dag 3D-print til at fremstille værktøj og inventar, og nogle bruger endda AM til produktion i store mængder. Deres historier vil blive præsenteret her.