Divergent3D:n koko auton alusta on 3D-tulostettu. Se esiteltiin yleisölle SLM Solutionsin osastolla Formnext 2018 -messuilla Frankfurt am Mainissa, Saksassa, 13.–16. marraskuuta.
Jos sinulla on käytännön kokemusta lisäainevalmistuksesta (AM), tunnet luultavasti GE:n Leap-suihkumoottorialustan 3D-tulostussuuttimet. Talouslehdistö on käsitellyt tätä tarinaa vuodesta 2012 lähtien, sillä se oli todellakin ensimmäinen hyvin julkistettu tapaus AM:n käytöstä todellisessa tuotantoympäristössä.
Yhdestä kappaleesta valmistetut polttoainesuuttimet korvaavat aiemmin 20-osaisen kokoonpanon. Sen piti myös olla kestävä, koska se altistui jopa 2 400 Fahrenheit-asteen lämpötiloille suihkumoottorin sisällä. Osa sai lentosertifikaatin vuonna 2016.
GE Aviationilla on tällä hetkellä tiettävästi yli 16 000 sitoumusta Leap-moottoreisiinsa. Vahvan kysynnän vuoksi yhtiö ilmoitti tulostaneensa 30 000. 3D-tulostetun polttoainesuuttimensa syksyllä 2018. GE Aviation valmistaa näitä osia Auburnissa, Alabamassa, jossa sillä on yli 40 metallista 3D-tulostinta osien tuotantoon. GE Aviation raportoi, että jokaisessa Leap-moottorissa on 19 3D-tulostettua polttoainesuutinta.
GE:n virkamiehet saattavat olla kyllästyneitä puhumaan polttoainesuuttimista, mutta se tasoitti tietä yrityksen AM-menestykselle. Itse asiassa kaikki uusien moottoreiden suunnittelukokoukset alkavat keskustelulla siitä, miten lisäainevalmistus voidaan sisällyttää tuotekehitykseen. Esimerkiksi uudessa GE 9X -moottorissa, jota parhaillaan sertifioidaan, on 28 polttoainesuutinta ja 3D-tulostettu palamissekoitin. Toisessa esimerkissä GE Aviation suunnittelee uudelleen potkuriturbiinimoottoria, joka on ollut lähes sama noin 50 vuoden ajan, ja siinä on 12 3D-tulostettua osaa, jotka auttavat vähentämään moottorin painoa 5 prosentilla.
”Olemme viime vuosina oppineet valmistamaan todella suuria additiivisella valmistuksella valmistettuja osia”, sanoi Eric Gatlin, GE Aviationin additiivisen valmistuksen tiimin johtaja, puhuessaan yleisölle yrityksen osastolla Formnext 2018 -messuilla Frankfurt am Mainissa, Saksassa, marraskuun alussa.
Gatlin jatkoi kutsuen lisävalmistuksen omaksumista "paradigman muutokseksi" GE Aviationille. Hänen yrityksensä ei kuitenkaan ole ainoa. Formnext-näyttelyn näytteilleasettajat totesivat, että tämän vuoden näyttelyssä oli enemmän valmistajia (alkuperäislaitevalmistajia ja Tier 1 -yrityksiä) kuin koskaan ennen. (Messujen järjestäjät raportoivat, että tapahtumaan osallistui 26 919 ihmistä, mikä on 25 prosenttia enemmän kuin vuoden 2017 Formnextissä.) Vaikka ilmailu- ja avaruusteollisuuden valmistajat ovat johtaneet pyrkimystä tehdä lisäainevalmistuksesta totta tuotantotiloissa, auto- ja kuljetusyritykset... Teknologiaa tarkastellaan uudella tavalla. Paljon vakavammin.
Formnextin lehdistötilaisuudessa Ultimakerin varatoimitusjohtaja Paul Heiden kertoi yksityiskohtia siitä, kuinka Ford käytti yhtiön 3D-tulostimia Kölnin tehtaallaan Saksassa Ford Focuksen tuotantotyökalujen luomiseen. Hän sanoi, että yhtiö säästi noin 1 000 euroa tulostustyökalua kohden verrattuna siihen, että sama työkalu ostettaisiin ulkopuoliselta toimittajalta.
Jos valmistusinsinöörit tarvitsevat työkaluja, he voivat ladata suunnittelun 3D CAD -mallinnusohjelmistoon, viimeistellä sen, lähettää sen tulostimelle ja tulostaa sen muutamassa tunnissa. Ohjelmistojen kehitys, kuten useampien materiaalityyppien sisällyttäminen, on helpottanut suunnittelutyökalujen käyttöä, joten jopa "kouluttamattomat" voivat työskennellä ohjelmiston avulla, Heiden sanoi.
Fordin pystyttyä osoittamaan 3D-tulostettujen työkalujen ja kalusteiden hyödyllisyyden, Heiden sanoi, että yrityksen seuraava askel on varaosien varasto-ongelman ratkaiseminen. Satojen osien varastoinnin sijaan 3D-tulostimia käytetään niiden tulostamiseen tilauksen mukaisesti. Sen jälkeen Fordin odotetaan näkevän, millainen vaikutus teknologialla voi olla osien tuotannossa.
Muut autoyritykset käyttävät jo 3D-tulostustyökaluja mielikuvituksellisilla tavoilla. Ultimaker tarjoaa esimerkkejä työkaluista, joita Volkswagen käyttää Palmelan tehtaallaan Portugalissa:
Ultimakerin 3D-tulostimella tuotettu työkalu ohjaa pulttien sijoitusta vanteiden asennuksen aikana Volkswagenin kokoonpanotehtaalla Portugalissa.
Kun on kyse autonvalmistuksen uudelleenmäärittelystä, toiset ajattelevat paljon isommin. Divergent3D:n Kevin Czinger on yksi heistä.
Czinger haluaa miettiä uudelleen autojen rakennustapaa. Hän haluaa luoda uuden lähestymistavan käyttämällä edistynyttä tietokonemallinnusta ja lisätuotantoa (AM) luodakseen alustoja, jotka ovat kevyempiä kuin perinteiset rungot, sisältävät vähemmän osia, tarjoavat paremman suorituskyvyn ja ovat edullisempia valmistaa. Divergent3D esitteli 3D-tulostettuja alustojaan SLM Solutions Group AG:n osastolla Formnext-messuilla.
SLM 500 -koneella tulostettu runko koostuu itsekiinnittyvistä solmuista, jotka kaikki sopivat yhteen tulostuksen jälkeen. Divergent3D:n edustajat sanovat, että tämä lähestymistapa runkosuunnitteluun ja -kokoonpanoon voisi säästää 250 miljoonaa dollaria poistamalla työkalukustannuksia ja vähentämällä osien määrää 75 prosentilla.
Yritys toivoo myyvänsä tämän tyyppistä tuotantoyksikköä autonvalmistajille tulevaisuudessa. Divergent3D ja SLM ovat muodostaneet tiiviin strategisen kumppanuuden tämän tavoitteen saavuttamiseksi.
Senior Flexonics ei ole julkisesti tunnettu yritys, mutta se on merkittävä komponenttien toimittaja auto-, diesel-, lääke-, öljy- ja kaasu- sekä energiantuotantoalan yrityksille. Yrityksen edustajat tapasivat GKN Powder Metallurgyn viime vuonna keskustellakseen 3D-tulostuksen mahdollisuuksista, ja he jakoivat menestystarinoitaan Formnext 2018 -tapahtumassa.
AM-teknologiaa hyödyntämään uudelleensuunnitellut komponentit ovat imu- ja pakoventtiilit pakokaasujen takaisinkierrätysjäähdyttimiin kuorma-autoissa sekä maantie- että maastoajossa. Advanced Flexonics on kiinnostunut selvittämään, onko olemassa tehokkaampia tapoja luoda prototyyppejä, jotka kestävät tosielämän testauksen ja mahdollisesti massatuotannon. GKN:llä on vuosien kokemus autoteollisuuden ja teollisuuden osien valmistuksesta, ja sillä on syvällinen ymmärrys metalliosien toiminnallisesta huokoisuudesta.
Jälkimmäinen on tärkeää, koska monet insinöörit uskovat, että tiettyjen teollisuusajoneuvosovellusten osat vaativat 99 %:n tiheyden. Monissa näistä sovelluksista näin ei ole, EOS:n toimitusjohtaja Adrian Keppler sanoo, minkä koneteknologian toimittaja ja kumppani vahvistaa.
Kehitettyään ja testattuaan EOS StainlessSteel 316L VPro -materiaalista valmistettuja osia Senior Flexonics havaitsi, että additiivisesti valmistetut osat täyttivät suorituskykytavoitteensa ja ne voitiin valmistaa nopeammin kuin valetut osat. Esimerkiksi portaali voidaan tulostaa 3D-tulostuksella 70 % nopeammin kuin valuprosessissa. Lehdistötilaisuudessa kaikki projektiin osallistuneet osapuolet myönsivät, että tällä on suuri potentiaali tulevaisuuden sarjatuotannossa.
”Sinun on ajateltava uudelleen, miten osat valmistetaan”, Kepler sanoi. ”Sinun on tarkasteltava valmistusta eri tavalla. Nämä eivät ole valukappaleita tai takomuskappaleita.”
Monille lisätuotantoteollisuudessa on pyhä Graalin malja nähtävä teknologian yleistyvän suuren volyymin tuotantoympäristöissä. Monien mielestä tämä merkitsisi täydellistä hyväksyntää.
AM Technologya käytetään näiden pakokaasujen kierrätysjäähdyttimien imu- ja poistoventtiilien valmistukseen hyötykuorma-autojen sovelluksissa. Näiden prototyyppiosien valmistaja, Senior Flexonics, tutkii muita 3D-tulostuksen käyttötarkoituksia yrityksessään.
Tämän mielessä materiaali-, ohjelmisto- ja konekehittäjät työskentelevät ahkerasti toimittaakseen tuotteita, jotka mahdollistavat tämän. Materiaalivalmistajat pyrkivät luomaan jauheita ja muoveja, jotka täyttävät suorituskykyodotukset toistettavalla tavalla. Ohjelmistokehittäjät pyrkivät laajentamaan materiaalitietokantojaan simulaatioiden realistisemmiksi tekemiseksi. Koneenrakentajat suunnittelevat soluja, jotka toimivat nopeammin ja joilla on suuremmat tuotantoalueet, jotta ne voivat mahduttaa useampia osia kerralla. Työtä on vielä tehtävänä, mutta lisäainevalmistuksen tulevaisuus tosielämän valmistuksessa herättää paljon jännitystä.
”Olen ollut tällä alalla 20 vuotta, ja sinä aikana kuulin jatkuvasti sanottavan: ’Olemme saamassa tämän teknologian tuotantoympäristöön.’ Joten odotimme ja odotimme”, sanoi UL:n Additive Manufacturing Competency Centerin johtaja. Paul Bates, Additive Manufacturing User Groupin johtaja ja puheenjohtaja. ”Mutta mielestäni olemme vihdoin pääsemässä pisteeseen, jossa kaikki yhdistyy ja se tapahtuu.”
Dan Davis on alan suurimman metallintyöstö- ja muovauslehden The FABRICATORin ja sen sisarjulkaisujen STAMPING Journalin, Tube & Pipe Journalin ja The Welderin päätoimittaja. Hän on työskennellyt näiden julkaisujen parissa huhtikuusta 2002 lähtien.
Lisäainevalmistusraportti keskittyy lisäainevalmistusteknologioiden käyttöön todellisessa valmistuksessa. Valmistajat käyttävät nykyään 3D-tulostusta työkalujen ja kalusteiden valmistukseen, ja jotkut jopa käyttävät lisäainevalmistusta (AM) suuren volyymin tuotannossa. Heidän tarinansa esitellään tässä.