Todo o chasis do coche de Divergent3D está impreso en 3D. Fixo a súa presentación pública no stand de SLM Solutions en Formnext 2018 en Frankfurt, Alemaña, do 13 ao 16 de novembro.
Se tes coñecementos prácticos de fabricación aditiva (AM), probablemente coñezas as boquillas de impresión 3D para a plataforma de motores a reacción Leap de GE. A prensa económica leva cubrindo esta historia desde 2012, xa que foi o primeiro caso ben publicitado de AM en acción nun entorno de produción do mundo real.
As boquillas de combustible dunha soa peza substitúen o que antes era un conxunto de 20 pezas. Tamén tiña que ter un deseño robusto porque estaba exposto a temperaturas de ata 2.400 graos Fahrenheit dentro do motor a reacción. A peza recibiu a certificación de voo en 2016.
Hoxe, segundo se informa, GE Aviation ten máis de 16 000 compromisos para os seus motores Leap. Debido á forte demanda, a empresa informou de que imprimiu a súa boquilla de combustible impresa en 3D número 30 000 no outono de 2018. GE Aviation fabrica estas pezas en Auburn, Alabama, onde opera máis de 40 impresoras 3D de metal para a produción de pezas. GE Aviation informa de que cada motor Leap ten 19 boquillas de combustible impresas en 3D.
Pode que os directivos de GE estean cansos de falar de boquillas de combustible, pero isto abriu o camiño para o éxito da empresa na fabricación aditiva. De feito, todas as reunións de deseño de motores novos comezan cun debate sobre como incorporar a fabricación aditiva nos esforzos de desenvolvemento de produtos. Por exemplo, o novo motor GE 9X que está a ser certificado actualmente ten 28 boquillas de combustible e un mesturador de combustión impreso en 3D. Noutro exemplo, GE Aviation está a redeseñar un motor turbohélice, que leva case uns 50 anos co mesmo deseño, e que terá 12 pezas impresas en 3D que axudarán a reducir o peso do motor nun 5 por cento.
«O que levamos facendo nos últimos anos é aprender a fabricar pezas fabricadas de forma aditiva de gran tamaño», dixo Eric Gatlin, xefe do equipo de fabricación aditiva de GE Aviation, falando ante a multitude reunida no posto da empresa en Formnext 2018 en Frankfurt, Alemaña, a principios de novembro.
Gatlin continuou cualificando a adopción da fabricación aditiva como un "cambio de paradigma" para GE Aviation. Non obstante, a súa empresa non está soa. Os expositores de Formnext sinalaron que houbo máis fabricantes (OEM e Tier 1) na feira deste ano que nunca. (Os responsables da feira informaron de que asistiron ao evento 26.919 persoas, un aumento do 25 por cento con respecto á Formnext de 2017). Mentres que os fabricantes aeroespaciais lideraron o impulso para facer realidade a fabricación aditiva na planta de produción, as empresas de automoción e transporte están a ver a tecnoloxía dun xeito novo, dun xeito moito máis serio.
Nunha rolda de prensa de Formnext, o vicepresidente sénior de Ultimaker, Paul Heiden, compartiu detalles de como Ford empregou as impresoras 3D da compañía na súa planta de Colonia, Alemaña, para crear ferramentas de produción para o Ford Focus. Dixo que a compañía aforrou uns 1.000 euros por ferramenta de impresión en comparación coa compra da mesma ferramenta a un provedor externo.
Se os enxeñeiros de fabricación precisan ferramentas, poden cargar o deseño nun software de modelado CAD 3D, pulilo, envialo a unha impresora e imprimilo en cuestión de horas. Os avances no software, como a incorporación de máis tipos de materiais, axudaron a facilitar o uso das ferramentas de deseño, polo que mesmo os "sen formación" poden traballar co software, dixo Heiden.
Unha vez que Ford pode demostrar a utilidade das ferramentas e os accesorios impresos en 3D, Heiden dixo que o seguinte paso para a empresa é abordar o problema do inventario de pezas de reposto. En lugar de almacenar centos de pezas, usaranse impresoras 3D para imprimilas segundo se vaian pedindo. A partir de aí, espérase que Ford vexa que tipo de impacto pode ter a tecnoloxía na produción de pezas.
Outras empresas automobilísticas xa están a incorporar ferramentas de impresión 3D de xeitos imaxinativos. Ultimaker ofrece exemplos de ferramentas que Volkswagen usa na súa planta de Palmela, Portugal:
Producida nunha impresora 3D Ultimaker, a ferramenta utilízase para guiar a colocación dos parafusos durante a colocación das rodas na planta de montaxe de Volkswagen en Portugal.
Cando se trata de redefinir a fabricación de automóbiles, outros pensan en moito máis grande. Kevin Czinger, de Divergent3D, é un deles.
Czinger quere repensar a forma en que se constrúen os coches. Quere crear unha nova estratexia empregando a modelaxe avanzada por computadora e a fabricación aditiva para crear chasis que sexan máis lixeiros que os cadros tradicionais, que conteñan menos pezas, que ofrezan un maior rendemento e que sexan menos custosos de producir. Divergent3D presentou os seus chasis impresos en 3D no posto de SLM Solutions Group AG en Formnext.
O chasis impreso na máquina SLM 500 consta de nós autofixantes que encaixan entre si despois da impresión. Os responsables de Divergent3D din que esta estratexia de deseño e montaxe do chasis podería aforrar 250 millóns de dólares ao eliminar os custos das ferramentas e reducir as pezas nun 75 por cento.
A empresa espera vender este tipo de unidade de fabricación a fabricantes de automóbiles no futuro. Divergent3D e SLM estableceron unha estreita colaboración estratéxica para acadar este obxectivo.
Senior Flexonics non é unha empresa moi coñecida polo público, pero é un importante provedor de compoñentes para empresas dos sectores da automoción, diésel, médico, petróleo e gas, e xeración de enerxía. Representantes da empresa reuníronse con GKN Powder Metallurgy o ano pasado para falar sobre as posibilidades da impresión 3D, e ambos compartiron as súas historias de éxito en Formnext 2018.
Os compoñentes redeseñados para aproveitar a fabricación aditiva son as válvulas de admisión e escape para os refrixeradores de recirculación de gases de escape para aplicacións de camións comerciais, tanto en estrada como fóra dela. Advanced Flexonics está interesada en ver se existen formas máis eficientes de crear prototipos que poidan soportar probas no mundo real e posiblemente a produción en masa. Con anos de coñecemento na produción de pezas para aplicacións automotrices e industriais, GKN ten un coñecemento profundo da porosidade funcional das pezas metálicas.
Isto último é importante porque moitos enxeñeiros cren que as pezas para certas aplicacións de vehículos industriais requiren unha densidade do 99 %. En moitas destas aplicacións, ese non é o caso, segundo o CEO de EOS, Adrian Keppler, do que o provedor de tecnoloxía de máquinas e socio dá fe.
Tras desenvolver e probar pezas fabricadas con material EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics descubriu que as pezas fabricadas de forma aditiva cumprían os seus obxectivos de rendemento e podían fabricarse máis rápido que as pezas fundidas. Por exemplo, o portal pódese imprimir en 3D nun 70 % do tempo en comparación co proceso de fundición. Na rolda de prensa, todas as partes implicadas no proxecto recoñeceron que isto ten un gran potencial para a futura produción en serie.
«Hai que repensar como se fabrican as pezas», dixo Kepler. «Hai que ver a fabricación doutro xeito. Non se trata de pezas fundidas nin forxadas».
Para moitos na industria da fabricación aditiva, o santo grial é ver como a tecnoloxía gaña unha adopción xeneralizada en contornas de fabricación de alto volume. Aos ollos de moitos, isto representaría unha aceptación completa.
A tecnoloxía AM utilízase para producir estas válvulas de entrada e saída para refrixeradores de recirculación de gases de escape para aplicacións de camións comerciais. O fabricante destas pezas prototipo, Senior Flexonics, está a investigar outros usos para a impresión 3D dentro da súa empresa.
Con isto en mente, os desenvolvedores de materiais, software e máquinas están a traballar arreo para ofrecer produtos que o permitan. Os fabricantes de materiais buscan crear pos e plásticos que poidan cumprir as expectativas de rendemento dun xeito repetible. Os desenvolvedores de software están a tentar ampliar as súas bases de datos de materiais para facer as simulacións máis realistas. Os construtores de máquinas están a deseñar celas que funcionan máis rápido e teñen rangos de produción máis grandes para acomodar máis pezas á vez. Aínda queda traballo por facer, pero hai moita emoción sobre o futuro da fabricación aditiva na fabricación do mundo real.
«Levo 20 anos nesta industria e, durante ese tempo, escoitei unha e outra vez: "Estamos a piques de levar esta tecnoloxía a un entorno de produción". Así que agardamos e agardamos», dixo o director do Centro de Competencias de Fabricación Aditiva de UL. Paul Bates, xerente e presidente do Grupo de Usuarios de Fabricación Aditiva, afirmou: «Pero creo que finalmente estamos a chegar ao punto no que todo converxe e está a suceder».
Dan Davis é o editor xefe de The FABRICATOR, a revista de fabricación e conformado de metais de maior circulación do sector, e das súas publicacións irmás, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal e The Welder. Leva traballando nestas publicacións desde abril de 2002.
O Informe Aditivo céntrase no uso de tecnoloxías de fabricación aditiva na fabricación no mundo real. Os fabricantes actuais empregan a impresión 3D para fabricar ferramentas e accesorios, e algúns incluso empregan a fabricación aditiva para traballos de produción de alto volume. As súas historias presentaranse aquí.