כל שלדת הרכב של Divergent3D מודפסת בתלת מימד. היא הוצגה לראשונה לציבור בביתן של SLM Solutions בתערוכת Formnext 2018 בפרנקפורט, גרמניה, בין ה-13 ל-16 בנובמבר.
אם יש לכם ידע מעשי בייצור תוספי (AM), אתם כנראה מכירים חרירי הדפסה תלת-ממדיים עבור פלטפורמת מנועי הסילון Leap של GE. עיתונות עסקית מסקרת את הסיפור הזה מאז 2012, שכן זה היה אכן המקרה המתוקשר הראשון של ייצור תוספי בפעולה בסביבת ייצור אמיתית.
פיות דלק מקשה אחת מחליפות את מה שהיה בעבר מכלול של 20 חלקים. כמו כן, היה עליו להיות בעל עיצוב חזק מכיוון שהוא נחשף לטמפרטורות גבוהות של עד 2,400 מעלות פרנהייט בתוך מנוע הסילון. החלק קיבל אישור טיסה בשנת 2016.
כיום, ל-GE Aviation יש, על פי הדיווחים, יותר מ-16,000 התחייבויות עבור מנועי Leap שלה. עקב ביקוש חזק, החברה דיווחה כי הדפיסה את פיית הדלק ה-30,000 המודפסת בתלת-ממד שלה בסתיו 2018. GE Aviation מייצרת חלקים אלה באובורן, אלבמה, שם היא מפעילה יותר מ-40 מדפסות תלת-ממד ממתכת לייצור חלקים. GE Aviation מדווחת כי לכל מנוע Leap יש 19 פייות דלק מודפסות בתלת-ממד.
ייתכן שפקידי GE עייפים מלדבר על פיות דלק, אך זה סלל את הדרך להצלחת החברה בתחום ייצור תוספים. למעשה, כל פגישות תכנון מנועים חדשים מתחילות בדיון כיצד לשלב ייצור תוספים במאמצי פיתוח המוצר. לדוגמה, למנוע GE 9X החדש שעובר כעת הסמכה כולל 28 פיות דלק ומערבל בעירה מודפס בתלת-ממד. בדוגמה נוספת, GE Aviation מעצבת מחדש מנוע טורבו-פרופ, שהיה כמעט אותו עיצוב במשך כ-50 שנה, ויהיו לו 12 חלקים מודפסים בתלת-ממד המסייעים להפחית את משקל המנוע ב-5 אחוזים.
"מה שאנחנו עושים בשנים האחרונות זה ללמוד לייצר חלקים גדולים באמת המיוצרים באופן אדיטיבי", אמר אריק גאטלין, ראש צוות הייצור האדיטיבי ב-GE Aviation, כשדיבר לקהל שהתאסף בדוכן של החברה בתערוכת Formnext 2018 בפרנקפורט, גרמניה, בתחילת נובמבר.
גטלין המשיך וכינה את אימוץ הייצור התוספי "שינוי פרדיגמה" עבור GE Aviation. עם זאת, החברה שלו אינה לבד. מציגים ב-Formnext ציינו כי היו יותר יצרנים (יצרני ציוד מקורי ויצרני Tier 1) בתערוכה השנה מאי פעם. (פקידי תערוכה דיווחו כי 26,919 איש השתתפו באירוע, עלייה של 25 אחוזים לעומת Formnext בשנת 2017.) בעוד שיצרני התעופה והחלל הובילו את הדחיפה להפוך את הייצור התוספי למציאות ברצפת הייצור, חברות רכב ותחבורה בוחנות את הטכנולוגיה בצורה חדשה. בצורה רצינית הרבה יותר.
במסיבת עיתונאים של Formnext, סגן נשיא בכיר של Ultimaker, פול היידן, שיתף פרטים על האופן שבו פורד השתמשה במדפסות התלת-ממד של החברה במפעל שלה בקלן, גרמניה, כדי ליצור כלי ייצור עבור פורד פוקוס. הוא אמר שהחברה חסכה כ-1,000 יורו לכל כלי הדפסה בהשוואה לרכישת אותו כלי מספק חיצוני.
אם מהנדסי ייצור צריכים כלים, הם יכולים לטעון את העיצוב לתוכנת מידול תלת-ממדית של CAD, ללטש את העיצוב, לשלוח אותו למדפסת ולהדפיס אותו תוך שעות. התקדמות בתוכנה, כמו שילוב סוגי חומרים נוספים, עזרה להפוך את כלי העיצוב לקלים יותר, כך שגם "אנשים לא מיומנים" יכולים לעבוד באמצעות התוכנה, אמר היידן.
לאחר שפורד הצליחה להדגים את התועלת של כלים ואביזרים מודפסים בתלת-ממד, אמר היידן שהצעד הבא של החברה הוא לטפל בבעיית מלאי חלקי החילוף. במקום לאחסן מאות חלקים, מדפסות תלת-ממד ישמשו להדפסתם עם הזמנה. משם, פורד צפויה לראות איזו השפעה יכולה להיות לטכנולוגיה על ייצור חלקים.
חברות רכב אחרות כבר משלבות כלי הדפסה תלת-ממדית בדרכים יצירתיות. Ultimaker מספקת דוגמאות לכלים בהם משתמשת פולקסווגן במפעל שלה בפלמלה, פורטוגל:
הכלי, המיוצר במדפסת תלת-ממד של Ultimaker, משמש להנחיית מיקום הברגים במהלך מיקום הגלגלים במפעל ההרכבה של פולקסווגן בפורטוגל.
כשמדובר בהגדרה מחדש של ייצור מכוניות, אחרים חושבים בגדול. קווין צ'ינגר מ-Divergent3D הוא אחד מהם.
צ'ינגר רוצה לחשוב מחדש על האופן שבו מכוניות בנויות. הוא רוצה ליצור גישה חדשה באמצעות מידול ממוחשב מתקדם ו-AM כדי ליצור שלדות קלות יותר משלדות מסורתיות, מכילות פחות חלקים, מספקות ביצועים גבוהים יותר וזולות יותר לייצור. Divergent3D הציגה את השלדות המודפסות בתלת מימד שלה בביתן של SLM Solutions Group AG בתערוכת Formnext.
השלדה המודפסת על מכונת SLM 500 מורכבת מצמתים בעלי יכולת תיקון עצמי שכולם מתאימים זה לזה לאחר ההדפסה. גורמים ב-Divergent3D אומרים שגישה זו לתכנון והרכבת שלדות עשויה לחסוך 250 מיליון דולר בביטול עלויות כלים ובהפחתת חלקים ב-75 אחוז.
החברה מקווה למכור יחידת ייצור מסוג זה ליצרניות רכב בעתיד. Divergent3D ו-SLM יצרו שותפות אסטרטגית הדוקה כדי להשיג מטרה זו.
חברת Senior Flexonics אינה חברה מוכרת לציבור, אך היא ספקית מרכזית של רכיבים לחברות בתעשיות הרכב, הדיזל, הרפואה, הנפט והגז וייצור החשמל. נציגי החברה נפגשו עם GKN Powder Metallurgy בשנה שעברה כדי לדון באפשרויות של הדפסה תלת-ממדית, והשניים שיתפו את סיפורי ההצלחה שלהם בכנס Formnext 2018.
רכיבים שעוצבו מחדש כדי לנצל את היתרונות של AM הם שסתומי יניקה ופליטה עבור מקררי מיחזור גזי פליטה עבור יישומי משאיות מסחריות, הן בכבישים מהירים והן בשטח. חברת Advanced Flexonics מעוניינת לראות אם ישנן דרכים יעילות יותר ליצור אבות טיפוס שיכולים לעמוד בבדיקות בעולם האמיתי ואולי גם בייצור המוני. עם שנים של ניסיון בייצור חלקים עבור יישומי רכב ותעשייה, ל-GKN יש הבנה מעמיקה של הנקבוביות התפקודית של חלקי מתכת.
האחרון חשוב משום שמהנדסים רבים מאמינים שחלקים עבור יישומים מסוימים של כלי רכב תעשייתיים דורשים צפיפות של 99%. ברבים מהיישומים הללו, זה לא המקרה, לדברי מנכ"ל EOS, אדריאן קפלר, עליו מעיד ספקית טכנולוגיית המכונות והשותף.
לאחר פיתוח ובדיקה של חלקים העשויים מפלדת אל-חלד EOS 316L VPro, גילתה חברת Flexonics הבכירה כי חלקים המיוצרים באופן אדיטיבי עמדו ביעדי הביצועים שלהם וניתן לייצר אותם מהר יותר מאשר חלקים יצוקים. לדוגמה, ניתן להדפיס את הפורטל בתלת-ממד ב-70% מהזמן בהשוואה לתהליך היציקה. במסיבת העיתונאים, כל הצדדים המעורבים בפרויקט הודו כי יש לכך פוטנציאל גדול לייצור סדרתי עתידי.
"צריך לחשוב מחדש על איך מייצרים חלקים", אמר קפלר. "צריך להסתכל על ייצור בצורה שונה. אלה לא יציקות או חישולים."
עבור רבים בתעשיית ה-AM, הגביע הקדוש הוא לראות את הטכנולוגיה זוכה לאימוץ נרחב בסביבות ייצור בנפח גבוה. בעיני רבים, זה מייצג קבלה מלאה.
טכנולוגיית AM משמשת לייצור שסתומי כניסה ויציאה אלה עבור מקררי מיחזור גזי פליטה עבור יישומי משאיות מסחריות. יצרנית חלקי האבטיפוס הללו, Senior Flexonics, חוקרת שימושים אחרים להדפסה תלת-ממדית בתוך החברה שלה.
מתוך מחשבה זו, מפתחי חומרים, תוכנה ומכונות עובדים קשה כדי לספק מוצרים המאפשרים זאת. יצרני חומרים מחפשים ליצור אבקות ופלסטיק שיכולים לעמוד בציפיות הביצועים בצורה חוזרת ונשנית. מפתחי תוכנה מנסים להרחיב את מסדי הנתונים של החומרים שלהם כדי להפוך את הסימולציות לריאליסטיות יותר. בוני מכונות מתכננים תאים הפועלים מהר יותר ובעלי טווחי ייצור גדולים יותר כדי להכיל יותר חלקים בבת אחת. העבודה עדיין צריכה להיעשות, אך ישנה התרגשות רבה לגבי עתיד הייצור התוספי בייצור בעולם האמיתי.
"אני בתעשייה הזאת כבר 20 שנה, ובמהלך הזמן הזה, שמעתי שוב ושוב, 'אנחנו עומדים להביא את הטכנולוגיה הזו לסביבת ייצור'. אז חיכינו וחיכינו", אמר מנהל מרכז המומחיות לייצור תוספי של UL. פול בייטס, מנהל ונשיא קבוצת המשתמשים בייצור תוספי, אמר. "אבל אני חושב שאנחנו סוף סוף מגיעים לנקודה שבה הכל מתכנס וזה קורה."
דן דייוויס הוא העורך הראשי של The FABRICATOR, מגזין ייצור ועיצוב מתכת בתפוצה הגדולה ביותר בתעשייה, ושל פרסומי האחות שלו, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal ו-The Welder. הוא עובד על פרסומים אלה מאז אפריל 2002.
הדו"ח התוסף מתמקד בשימוש בטכנולוגיות ייצור תוספי בייצור בעולם האמיתי. יצרנים כיום משתמשים בהדפסה תלת-ממדית לייצור כלים ומתקנים, וחלקם אף משתמשים בטכנולוגיית ייצור תוספי (AM) לייצור בנפח גבוה. סיפוריהם יוצגו כאן.