Allur bílundirvagn Divergent3D er þrívíddarprentaður. Hann var frumsýndur opinberlega í bás SLM Solutions á Formnext 2018 í Frankfurt í Þýskalandi, frá 13. til 16. nóvember.
Ef þú hefur einhverja þekkingu á aukefnisframleiðslu (AM), þá þekkir þú líklega þrívíddarprentunarstúta fyrir Leap þotuhreyflapall GE. Viðskiptablöð hafa fjallað um þessa sögu síðan 2012, þar sem þetta var í raun fyrsta vel kynnta tilfellið af aukefnisframleiðslu í raunverulegum framleiðsluumhverfi.
Eldsneytisstútar í einu stykki komu í stað þess sem áður var 20 íhluta samsetning. Hún þurfti einnig að vera sterkbyggð því hún varð fyrir allt að 2.400 gráðum Fahrenheit í hita inni í þotuhreyflinum. Íhluturinn fékk flugvottun árið 2016.
Í dag er greint frá því að GE Aviation hafi skuldbundið sig til meira en 16.000 verkefna vegna Leap-véla sinna. Vegna mikillar eftirspurnar tilkynnti fyrirtækið að það hefði prentað sinn 30.000. þrívíddarprentaða eldsneytisstút haustið 2018. GE Aviation framleiðir þessa hluti í Auburn, Alabama, þar sem það rekur meira en 40 málmprentara fyrir framleiðslu á hlutum. GE Aviation greinir frá því að hver Leap-vél hafi 19 þrívíddarprentaða eldsneytisstúta.
Embættismenn GE eru kannski orðnir þreyttir á að tala um eldsneytisstúta, en það ruddi brautina fyrir velgengni fyrirtækisins í aukefnaframleiðslu. Reyndar hefjast allir fundir um hönnun nýrra véla með umræðum um hvernig hægt er að fella aukefnaframleiðslu inn í vöruþróunarstarf. Til dæmis hefur nýja GE 9X vélin, sem nú er í vottun, 28 eldsneytisstúta og þrívíddarprentaðan brunablöndunartæki. Í öðru dæmi er GE Aviation að endurhanna skrúfuþotuhreyfil, sem hefur verið nánast eins í um 50 ár, og mun hafa 12 þrívíddarprentaða hluti sem hjálpa til við að draga úr þyngd vélarinnar um 5 prósent.
„Það sem við höfum verið að gera undanfarin ár er að læra að framleiða mjög stóra hluti sem eru framleiddir með aukefnisframleiðslu,“ sagði Eric Gatlin, yfirmaður aukefnisframleiðsluteymisins hjá GE Aviation, þegar hann ávarpaði samankomna mannfjöldann í bás fyrirtækisins á Formnext 2018 í Frankfurt í Þýskalandi í byrjun nóvember.
Gatlin hélt áfram og kallaði að aukefnaframleiðsla (AM) hefði verið „breyting á hugmyndafræði“ fyrir GE Aviation. Fyrirtæki hans er þó ekki eitt. Sýnendur á Formnext tóku fram að fleiri framleiðendur (OEMs og Tier 1) væru á sýningunni í ár en nokkru sinni fyrr. (Sýningarfulltrúar greindu frá því að 26.919 manns hefðu sótt viðburðinn, sem er 25 prósenta aukning frá Formnext árið 2017.) Þó að flug- og geimframleiðendur hafi leitt baráttuna gegn aukefnaframleiðslu á verksmiðjugólfinu, þá eru bíla- og flutningafyrirtæki að skoða tæknina á nýjan hátt. Mun alvarlegri hátt.
Á blaðamannafundi Formnext deildi Paul Heiden, framkvæmdastjóri Ultimaker, upplýsingum um hvernig Ford notaði þrívíddarprentara fyrirtækisins í verksmiðju sinni í Köln í Þýskalandi til að búa til framleiðslutæki fyrir Ford Focus. Hann sagði að fyrirtækið hefði sparað um 1.000 evrur á hvert prenttæki samanborið við að kaupa sama tækið frá utanaðkomandi birgja.
Ef framleiðsluverkfræðingar þurfa verkfæri geta þeir hlaðið hönnuninni inn í 3D CAD líkanahugbúnað, fínpússað hönnunina, sent hana í prentara og prentað hana innan nokkurra klukkustunda. Framfarir í hugbúnaði, svo sem að fella inn fleiri efnisgerðir, hafa hjálpað til við að gera hönnunartól auðveldari, svo jafnvel „óþjálfaðir“ geta unnið með hugbúnaðinn, sagði Heiden.
Þar sem Ford hefur getað sýnt fram á notagildi þrívíddarprentaðra verkfæra og innréttinga, sagði Heiden að næsta skref fyrirtækisins væri að takast á við birgðavandamál varahluta. Í stað þess að geyma hundruð hluta verða þrívíddarprentarar notaðir til að prenta þá eftir því sem þeir eru pantaðir. Þaðan er búist við að Ford sjái hvaða áhrif tæknin getur haft á framleiðslu hluta.
Önnur bílafyrirtæki eru þegar farin að fella þrívíddarprentunartæki inn á hugmyndaríkan hátt. Ultimaker gefur dæmi um verkfæri sem Volkswagen notar í verksmiðju sinni í Palmela í Portúgal:
Tólið, sem er framleitt í þrívíddarprentara frá Ultimaker, er notað til að leiðbeina staðsetningu bolta við hjólasetningu í samsetningarverksmiðju Volkswagen í Portúgal.
Þegar kemur að því að endurskilgreina bílaframleiðslu hugsa aðrir miklu stærra. Kevin Czinger hjá Divergent3D er einn af þeim.
Czinger vill endurhugsa hvernig bílar eru smíðaðir. Hann vill skapa nýja nálgun með því að nota háþróaða tölvulíkön og AM til að búa til undirvagna sem eru léttari en hefðbundnir rammar, innihalda færri hluti, veita meiri afköst og eru ódýrari í framleiðslu. Divergent3D sýndi fram á þrívíddarprentaða undirvagna sína í bás SLM Solutions Group AG á Formnext.
Undirvagninn sem prentaður er á SLM 500 vélina samanstendur af sjálffestandi hnútum sem passa allir saman eftir prentun. Fulltrúar Divergent3D segja að þessi aðferð við hönnun og samsetningu undirvagna gæti sparað 250 milljónir dala með því að útrýma verkfærakostnaði og fækka hlutum um 75 prósent.
Fyrirtækið vonast til að selja þessa tegund framleiðslueiningar til bílaframleiðenda í framtíðinni. Divergent3D og SLM hafa myndað náið stefnumótandi samstarf til að ná þessu markmiði.
Senior Flexonics er ekki vel þekkt fyrirtæki almennings, en það er stór birgir íhluta til fyrirtækja í bílaiðnaði, dísilolíu, læknisfræði, olíu- og gasiðnaði og orkuframleiðslu. Fulltrúar fyrirtækisins hittu GKN Powder Metallurgy á síðasta ári til að ræða möguleika á þrívíddarprentun og þeir tveir deildu velgengnissögum sínum á Formnext 2018.
Íhlutir sem hafa verið endurhannaðir til að nýta sér AM eru inntaks- og útblástursventlar fyrir útblásturskæli fyrir atvinnubíla, bæði á og utan vega. Advanced Flexonics hefur áhuga á að kanna hvort til séu skilvirkari leiðir til að búa til frumgerðir sem þola raunverulegar prófanir og hugsanlega fjöldaframleiðslu. Með áralanga þekkingu á framleiðslu hluta fyrir bíla- og iðnaðarnotkun hefur GKN ítarlega skilning á virkni gegndræpi málmhluta.
Hið síðarnefnda er mikilvægt því margir verkfræðingar telja að hlutar fyrir ákveðnar iðnaðarökutæki þurfi 99% þéttleika. Í mörgum af þessum forritum er það ekki raunin, að sögn Adrian Keppler, forstjóra EOS, sem vélatæknifyrirtækið og samstarfsaðilinn staðfestir.
Eftir að hafa þróað og prófað hluti úr EOS ryðfríu stáli 316L VPro efni, komst Senior Flexonics að því að hlutar sem framleiddir voru með viðbótarframleiðslu uppfylltu afkastamarkmið sín og hægt var að framleiða þá hraðar en steyptir hlutar. Til dæmis er hægt að þrívíddarprenta gáttina í 70% tilfella samanborið við steypuferlið. Á blaðamannafundinum viðurkenndu allir aðilar sem komu að verkefninu að þetta hefði mikla möguleika fyrir framtíðarframleiðslu.
„Þú verður að endurhugsa hvernig hlutar eru framleiddir,“ sagði Kepler. „Þú verður að líta á framleiðslu á annan hátt. Þetta eru ekki steypur eða smíðaðar.“
Fyrir marga í framleiðslugeiranum er heilagur gral að sjá tæknina ná útbreiddri notkun í framleiðsluumhverfum með miklu magni. Í augum margra væri þetta algjör viðurkenning.
AM Technology er notuð til að framleiða þessa inntaks- og úttaksloka fyrir útblásturskælara fyrir atvinnuflutningabíla. Framleiðandi þessara frumgerða, Senior Flexonics, er að kanna aðra notkun fyrir 3D prentun innan fyrirtækis síns.
Með þetta í huga vinna efnis-, hugbúnaðar- og vélaframleiðendur hörðum höndum að því að skila vörum sem gera þetta mögulegt. Efnisframleiðendur eru að leita að því að búa til duft og plast sem geta uppfyllt afkastakröfur á endurtekningarhæfan hátt. Hugbúnaðarframleiðendur eru að reyna að stækka efnisgagnagrunna sína til að gera hermir raunverulegri. Vélasmiðir eru að hanna frumur sem ganga hraðar og hafa stærra framleiðslusvið til að rúma fleiri hluti í einu. Enn er vinna óunnin, en mikil spenna ríkir varðandi framtíð aukefnaframleiðslu í raunverulegri framleiðslu.
„Ég hef starfað í þessum iðnaði í 20 ár og á þeim tíma heyrði ég stöðugt: ,Við erum að fara að koma þessari tækni í framleiðsluumhverfi.‘ Svo við biðum og biðum,“ sagði forstöðumaður hæfnismiðstöðvar aukefnisframleiðslu hjá UL. Paul Bates, framkvæmdastjóri og forseti notendahóps aukefnisframleiðslu, sagði. „En ég held að við séum loksins að komast á þann stað þar sem allt er að sameinast og það er að gerast.“
Dan Davis er aðalritstjóri The FABRICATOR, stærsta tímarits í greininni um málmsmíði og mótun, og systurútgáfna þess, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal og The Welder. Hann hefur unnið að þessum ritum frá apríl 2002.
Skýrslan um aukefnisframleiðslu fjallar um notkun aukefnisframleiðslutækni í raunverulegri framleiðslu. Framleiðendur nota í dag þrívíddarprentun til að búa til verkfæri og innréttingar, og sumir nota jafnvel aukefnisframleiðslu (AM) fyrir framleiðslu í miklu magni. Sögur þeirra verða kynntar hér.