کل شاسی ماشین Divergent3D با چاپ سه بعدی ساخته شده است. این محصول اولین نمایش عمومی خود را در غرفه SLM Solutions در Formnext 2018 در فرانکفورت، آلمان، از ۱۳ تا ۱۶ نوامبر تجربه کرد.
اگر از تولید افزایشی (AM) اطلاعی دارید، احتمالاً با نازل‌های چاپ سه‌بعدی برای پلتفرم موتور جت Leap شرکت GE آشنا هستید. مطبوعات تجاری از سال ۲۰۱۲ این داستان را پوشش می‌دهند، زیرا در واقع اولین مورد کاملاً عمومی‌شده از تولید افزایشی در عمل در یک محیط تولید واقعی بود.
نازل‌های سوخت یک تکه جایگزین چیزی شدند که قبلاً یک مجموعه ۲۰ قسمتی بود. همچنین باید طراحی محکمی می‌داشت زیرا در معرض دمایی تا ۲۴۰۰ درجه فارنهایت در داخل موتور جت قرار می‌گرفت. این قطعه در سال ۲۰۱۶ گواهینامه پرواز دریافت کرد.
امروزه، طبق گزارش‌ها، شرکت GE Aviation بیش از ۱۶۰۰۰ سفارش برای موتورهای Leap خود دارد. به دلیل تقاضای زیاد، این شرکت گزارش داد که در پاییز ۲۰۱۸، سی هزارمین نازل سوخت چاپ سه‌بعدی خود را چاپ کرده است. GE Aviation این قطعات را در آبرن، آلاباما، جایی که بیش از ۴۰ چاپگر سه‌بعدی فلزی برای تولید قطعات دارد، تولید می‌کند. GE Aviation گزارش می‌دهد که هر موتور Leap دارای ۱۹ نازل سوخت چاپ سه‌بعدی است.
مقامات GE ممکن است از صحبت در مورد نازل‌های سوخت خسته شده باشند، اما این موضوع راه را برای موفقیت AM این شرکت هموار کرد. در واقع، تمام جلسات طراحی موتور جدید در واقع با بحثی در مورد چگونگی ادغام تولید افزایشی در تلاش‌های توسعه محصول آغاز می‌شوند. به عنوان مثال، موتور جدید GE 9X که در حال حاضر در حال گذراندن مراحل صدور گواهینامه است، دارای 28 نازل سوخت و یک میکسر احتراق چاپ سه‌بعدی است. در مثالی دیگر، GE Aviation در حال طراحی مجدد یک موتور توربوپراپ است که تقریباً 50 سال است که طراحی یکسانی داشته است و 12 قطعه چاپ سه‌بعدی خواهد داشت که به کاهش 5 درصدی وزن موتور کمک می‌کند.
اریک گاتلین، رئیس تیم تولید افزایشی در شرکت GE Aviation، در اوایل نوامبر، در غرفه این شرکت در نمایشگاه Formnext 2018 در فرانکفورت آلمان، خطاب به جمعیت حاضر در غرفه گفت: «کاری که ما در چند سال گذشته انجام داده‌ایم، یادگیری ساخت قطعات بسیار بزرگ به روش تولید افزایشی است.»
گاتلین در ادامه، پذیرش تولید افزایشی را یک «تغییر الگو» برای GE Aviation خواند. با این حال، شرکت او تنها نیست. غرفه‌داران در Formnext خاطرنشان کردند که در نمایشگاه امسال، تولیدکنندگان بیشتری (OEMها و Tier 1ها) نسبت به گذشته حضور داشتند. (مقامات نمایشگاه تجاری گزارش دادند که ۲۶۹۱۹ نفر در این رویداد شرکت کردند که ۲۵ درصد افزایش نسبت به Formnext سال ۲۰۱۷ را نشان می‌دهد.) در حالی که تولیدکنندگان هوافضا، پیشگام تلاش برای تحقق تولید افزایشی در کارگاه‌ها بوده‌اند، شرکت‌های خودروسازی و حمل و نقل به این فناوری به شیوه‌ای جدید نگاه می‌کنند. شیوه‌ای بسیار جدی‌تر.
در یک کنفرانس مطبوعاتی Formnext، پاول هایدن، معاون ارشد Ultimaker، جزئیاتی از نحوه استفاده فورد از چاپگرهای سه‌بعدی این شرکت در کارخانه کلن آلمان برای ساخت ابزارهای تولید برای فورد فوکوس را به اشتراک گذاشت. او گفت که این شرکت در مقایسه با خرید همان ابزار از یک تأمین‌کننده خارجی، حدود ۱۰۰۰ یورو برای هر ابزار چاپ صرفه‌جویی کرده است.
اگر مهندسان تولید با نیاز به ابزار مواجه شوند، می‌توانند طرح را در نرم‌افزار مدل‌سازی سه‌بعدی CAD بارگذاری کنند، طرح را اصلاح کنند، آن را به چاپگر ارسال کنند و ظرف چند ساعت آن را چاپ کنند. هایدن گفت، پیشرفت‌ها در نرم‌افزار، مانند گنجاندن انواع مواد بیشتر، به آسان‌تر شدن ابزارهای طراحی کمک کرده است، بنابراین حتی «افراد آموزش ندیده» نیز می‌توانند از طریق نرم‌افزار کار کنند.
هایدن گفت با توجه به اینکه فورد توانست سودمندی ابزارها و وسایل چاپ سه‌بعدی را نشان دهد، گام بعدی برای این شرکت، رسیدگی به مشکل موجودی قطعات یدکی است. به جای انبار کردن صدها قطعه، از چاپگرهای سه‌بعدی برای چاپ آنها طبق سفارش استفاده خواهد شد. از آنجا، انتظار می‌رود فورد ببیند که این فناوری چه نوع تأثیری می‌تواند در تولید قطعات داشته باشد.
سایر شرکت‌های خودروسازی در حال حاضر ابزارهای چاپ سه‌بعدی را به روش‌های خلاقانه‌ای در محصولات خود به کار می‌گیرند. Ultimaker نمونه‌هایی از ابزارهایی را که فولکس واگن در کارخانه خود در پالملا، پرتغال استفاده می‌کند، ارائه می‌دهد:
این ابزار که با چاپگر سه‌بعدی Ultimaker تولید شده است، برای هدایت جایگذاری پیچ‌ها در حین قرار دادن چرخ در کارخانه مونتاژ فولکس واگن در پرتغال استفاده می‌شود.
وقتی صحبت از بازتعریف تولید خودرو می‌شود، دیگران خیلی بزرگ‌تر فکر می‌کنند. کوین زینگر از Divergent3D یکی از آنهاست.
زینگر می‌خواهد در نحوه ساخت خودروها تجدید نظر کند. او می‌خواهد با استفاده از مدل‌سازی کامپیوتری پیشرفته و ساخت افزایشی، رویکرد جدیدی ایجاد کند تا شاسی‌هایی بسازد که از فریم‌های سنتی سبک‌تر باشند، قطعات کمتری داشته باشند، عملکرد بالاتری ارائه دهند و تولید آنها ارزان‌تر باشد. شرکت Divergent3D شاسی‌های چاپ سه‌بعدی خود را در غرفه SLM Solutions Group AG در Formnext به نمایش گذاشت.
شاسی چاپ شده با دستگاه SLM 500 از گره‌های خود-تعمیرشونده‌ای تشکیل شده است که همگی پس از چاپ در کنار هم قرار می‌گیرند. مقامات Divergent3D می‌گویند این رویکرد در طراحی و مونتاژ شاسی می‌تواند با حذف هزینه‌های ابزار و کاهش ۷۵ درصدی قطعات، ۲۵۰ میلیون دلار صرفه‌جویی کند.
این شرکت امیدوار است که در آینده این نوع واحد تولیدی را به خودروسازان بفروشد. Divergent3D و SLM برای دستیابی به این هدف، یک همکاری استراتژیک نزدیک تشکیل داده‌اند.
شرکت Senior Flexonics برای عموم شناخته شده نیست، اما تأمین‌کننده اصلی قطعات برای شرکت‌های فعال در صنایع خودرو، دیزل، پزشکی، نفت و گاز و تولید برق است. نمایندگان این شرکت سال گذشته با شرکت GKN Powder Metallurgy دیدار کردند تا در مورد امکانات چاپ سه‌بعدی صحبت کنند و این دو نفر داستان‌های موفقیت خود را در Formnext 2018 به اشتراک گذاشتند.
اجزایی که برای بهره‌گیری از AM بازطراحی شده‌اند، شیرهای ورودی و خروجی برای خنک‌کننده‌های گردش مجدد گاز اگزوز برای کاربردهای کامیون‌های تجاری، چه در داخل و چه در خارج از بزرگراه، هستند. Advanced Flexonics علاقه‌مند است ببیند آیا روش‌های کارآمدتری برای ایجاد نمونه‌های اولیه وجود دارد که بتوانند در آزمایش‌های دنیای واقعی و احتمالاً تولید انبوه مقاومت کنند یا خیر. GKN با سال‌ها دانش در زمینه تولید قطعات برای کاربردهای خودرو و صنعتی، درک عمیقی از تخلخل عملکردی قطعات فلزی دارد.
مورد دوم مهم است زیرا بسیاری از مهندسان معتقدند که قطعات برای برخی از کاربردهای خودروهای صنعتی به چگالی ۹۹٪ نیاز دارند. به گفته آدریان کپلر، مدیرعامل EOS، که ارائه دهنده فناوری ماشین و شریک آن نیز به آن گواهی می‌دهد، در بسیاری از این کاربردها، این مورد صدق نمی‌کند.
پس از توسعه و آزمایش قطعات ساخته شده از مواد EOS StainlessSteel 316L VPro، Senior Flexonics دریافت که قطعات تولید شده به روش افزایشی به اهداف عملکردی خود رسیده و می‌توانند سریع‌تر از قطعات ریخته‌گری تولید شوند. به عنوان مثال، پورتال را می‌توان در ۷۰٪ زمان نسبت به فرآیند ریخته‌گری، به صورت سه‌بعدی چاپ کرد. در کنفرانس مطبوعاتی، همه طرف‌های درگیر در این پروژه اذعان کردند که این روش پتانسیل بالایی برای تولید سری‌های آینده دارد.
کپلر گفت: «شما باید در مورد نحوه ساخت قطعات تجدید نظر کنید.» «شما باید به تولید به طور متفاوتی نگاه کنید. اینها ریخته‌گری یا آهنگری نیستند.»
برای بسیاری در صنعت تولید افزایشی، هدف نهایی، پذیرش گسترده این فناوری در محیط‌های تولیدی با حجم بالا است. از نظر بسیاری، این به معنای پذیرش کامل آن خواهد بود.
از فناوری AM برای تولید این شیرهای ورودی و خروجی برای خنک‌کننده‌های گردش مجدد گاز اگزوز برای کاربردهای کامیون‌های تجاری استفاده می‌شود. سازنده این قطعات نمونه اولیه، Senior Flexonics، در حال بررسی کاربردهای دیگر چاپ سه‌بعدی در شرکت خود است.
با توجه به این موضوع، توسعه‌دهندگان مواد، نرم‌افزار و ماشین‌آلات سخت تلاش می‌کنند تا محصولاتی را ارائه دهند که این امر را ممکن سازند. تولیدکنندگان مواد به دنبال ایجاد پودرها و پلاستیک‌هایی هستند که بتوانند انتظارات عملکردی را به شیوه‌ای تکرارپذیر برآورده کنند. توسعه‌دهندگان نرم‌افزار در تلاشند تا پایگاه‌های داده مواد خود را گسترش دهند تا شبیه‌سازی‌ها را واقع‌بینانه‌تر کنند. سازندگان ماشین‌آلات در حال طراحی سلول‌هایی هستند که سریع‌تر کار می‌کنند و دامنه تولید بزرگ‌تری دارند تا قطعات بیشتری را به طور همزمان در خود جای دهند. هنوز کارهایی برای انجام دادن وجود دارد، اما هیجان زیادی در مورد آینده تولید افزایشی در تولید در دنیای واقعی وجود دارد.
پاول بیتس، مدیر و رئیس گروه کاربران تولید افزایشی، گفت: «من 20 سال است که در این صنعت هستم و در این مدت، مدام می‌شنیدم که 'ما در شرف دستیابی به این فناوری در محیط تولید هستیم.' بنابراین ما منتظر ماندیم و منتظر ماندیم.» این گفته‌ی مدیر مرکز شایستگی تولید افزایشی UL است. «اما فکر می‌کنم بالاخره به نقطه‌ای رسیده‌ایم که همه چیز در حال همگرایی است و این اتفاق در حال رخ دادن است.»
دن دیویس سردبیر مجله The FABRICATOR، بزرگترین مجله تیراژ صنعت ساخت و شکل‌دهی فلزات، و نشریات خواهر آن، STAMPING Journal، Tube & Pipe Journal و The Welder است. او از آوریل ۲۰۰۲ روی این نشریات کار می‌کند.
گزارش افزایشی بر استفاده از فناوری‌های تولید افزایشی در تولید در دنیای واقعی تمرکز دارد. تولیدکنندگان امروزه از چاپ سه‌بعدی برای ساخت ابزار و وسایل استفاده می‌کنند و برخی حتی از AM برای کارهای تولیدی با حجم بالا استفاده می‌کنند. داستان‌های آنها در اینجا ارائه خواهد شد.