Całe podwozie samochodu firmy Divergent3D jest drukowane w technologii 3D. Jego publiczna premiera miała miejsce na stoisku SLM Solutions na targach Formnext 2018 we Frankfurcie w Niemczech, w dniach od 13 do 16 listopada.
Jeśli masz jakąkolwiek wiedzę praktyczną na temat wytwarzania przyrostowego (AM), prawdopodobnie znasz dysze do druku 3D wykorzystywane w platformie silnika odrzutowego Leap firmy GE. Prasa biznesowa zajmuje się tą historią od 2012 r., gdyż był to rzeczywiście pierwszy nagłośniony przypadek zastosowania technologii AM w rzeczywistych warunkach produkcyjnych.
Jednoczęściowe dysze paliwowe zastępują dotychczasowe zespoły składające się z 20 części. Musiały mieć solidną konstrukcję, ponieważ wewnątrz silnika odrzutowego były wystawione na działanie temperatur sięgających 2400 stopni Fahrenheita. Część otrzymała certyfikat lotniczy w 2016 r.
Według doniesień, obecnie firma GE Aviation ma ponad 16 000 zobowiązań dotyczących silników Leap. Ze względu na duży popyt firma poinformowała, że ​​jesienią 2018 roku wydrukowała w technologii 3D 30 000. dyszę paliwową. Firma GE Aviation produkuje te części w Auburn w stanie Alabama, gdzie wykorzystuje ponad 40 metalowych drukarek 3D do produkcji części. Firma GE Aviation informuje, że każdy silnik Leap ma 19 dysz paliwowych wydrukowanych w technologii 3D.
Przedstawiciele GE mogą mieć już dość rozmów o dyszach paliwowych, ale utorowały one drogę do sukcesu firmy w dziedzinie wytwarzania przyrostowego. W rzeczywistości wszystkie spotkania poświęcone projektowaniu nowych silników rozpoczynają się od dyskusji na temat tego, jak włączyć produkcję addytywną do działań związanych z rozwojem produktu. Na przykład nowy silnik GE 9X, który obecnie przechodzi certyfikację, ma 28 dysz paliwowych i mieszalnik spalania drukowany w technologii 3D. W innym przykładzie GE Aviation przeprojektowuje silnik turbośmigłowy, którego konstrukcja jest niemal taka sama od około 50 lat, i będzie miał 12 części drukowanych w technologii 3D, co pomoże zmniejszyć masę silnika o 5 procent.
„Przez ostatnie kilka lat uczyliśmy się, jak wytwarzać naprawdę duże części metodą wytwarzania addytywnego” — powiedział Eric Gatlin, szef zespołu ds. wytwarzania addytywnego w GE Aviation, przemawiając do tłumu zgromadzonego przy stoisku firmy na targach Formnext 2018 we Frankfurcie w Niemczech, na początku listopada.
Gatlin nazwał przyjęcie technologii AM „zmianą paradygmatu” dla GE Aviation. Jednak jego firma nie jest w tym odosobniona. Wystawcy na targach Formnext zauważyli, że na tegorocznych targach było więcej producentów (OEM i Tier 1) niż kiedykolwiek wcześniej. (Oficjalnodowodzący targów poinformowali, że w wydarzeniu wzięło udział 26 919 osób, co stanowi wzrost o 25 procent w porównaniu z Formnext w 2017 r.) Podczas gdy producenci sprzętu lotniczego przewodzą działaniom mającym na celu uczynienie produkcji addytywnej rzeczywistością na hali produkcyjnej, firmy motoryzacyjne i transportowe postrzegają tę technologię w nowy sposób. Znacznie poważniejszy.
Na konferencji prasowej Formnext, Paul Heiden, starszy wiceprezes Ultimaker, podzielił się szczegółami na temat tego, w jaki sposób Ford wykorzystał drukarki 3D tej firmy w swojej fabryce w Kolonii w Niemczech do stworzenia narzędzi produkcyjnych dla Forda Focusa. Dodał, że firma zaoszczędziła około 1000 euro na każdym narzędziu do drukowania w porównaniu do zakupu takiego samego narzędzia od zewnętrznego dostawcy.
Jeśli inżynierowie produkcji staną przed koniecznością użycia narzędzi, mogą załadować projekt do oprogramowania do modelowania 3D CAD, dopracować go, wysłać do drukarki i wydrukować w ciągu kilku godzin. Postęp w oprogramowaniu, taki jak włączanie większej liczby typów materiałów, pomógł uczynić narzędzia projektowe łatwiejszymi, więc nawet „nieprzeszkoleni” mogą sobie z nimi poradzić, powiedział Heiden.
Heiden powiedział, że po tym, jak Ford zademonstrował przydatność narzędzi i osprzętu drukowanych w technologii 3D, kolejnym krokiem dla firmy będzie rozwiązanie problemu zapasów części zamiennych. Zamiast magazynować setki części, drukarki 3D będą używane do drukowania ich w miarę ich zamawiania. Oczekuje się, że Ford sprawdzi na tej podstawie, jaki wpływ technologia ta może mieć na produkcję części.
Inne firmy motoryzacyjne już w pomysłowy sposób wdrażają narzędzia druku 3D. Ultimaker podaje przykłady narzędzi, z których Volkswagen korzysta w swoim zakładzie w Palmela w Portugalii:
Narzędzie wyprodukowane na drukarce 3D Ultimaker służy do kierowania rozmieszczeniem śrub podczas montażu kół w zakładzie montażowym Volkswagena w Portugalii.
Jeśli chodzi o redefinicję produkcji samochodów, inni myślą o znacznie większej skali. Jednym z nich jest Kevin Czinger z Divergent3D.
Czinger chce zmienić sposób, w jaki produkuje się samochody. Chce opracować nowe podejście wykorzystujące zaawansowane modelowanie komputerowe i technologię AM, aby tworzyć podwozia lżejsze od tradycyjnych, zawierające mniej części, zapewniające wyższą wydajność i tańsze w produkcji. Firma Divergent3D zaprezentowała swoje podwozie drukowane w technologii 3D na stoisku SLM Solutions Group AG na targach Formnext.
Podwozie wydrukowane na maszynie SLM 500 składa się z samonaprawiających się węzłów, które po wydrukowaniu pasują do siebie. Przedstawiciele Divergent3D twierdzą, że takie podejście do projektowania i montażu podwozia może przynieść oszczędności rzędu 250 milionów dolarów dzięki wyeliminowaniu kosztów oprzyrządowania i zmniejszeniu liczby części o 75 procent.
Firma ma nadzieję w przyszłości sprzedać ten typ jednostki produkcyjnej producentom samochodów. Aby osiągnąć ten cel, Divergent3D i SLM nawiązały bliską współpracę strategiczną.
Senior Flexonics nie jest firmą powszechnie znaną, jest jednak znaczącym dostawcą podzespołów dla przedsiębiorstw z branży motoryzacyjnej, paliwowej, medycznej, naftowo-gazowej i energetycznej. Przedstawiciele firmy spotkali się z GKN Powder Metallurgy w zeszłym roku, aby omówić możliwości druku 3D. Obie firmy podzieliły się swoimi historiami sukcesu na targach Formnext 2018.
Komponenty przeprojektowane z myślą o wykorzystaniu technologii AM to zawory dolotowe i wydechowe chłodnic układu recyrkulacji spalin w pojazdach ciężarowych, zarówno drogowych, jak i terenowych. Firma Advanced Flexonics jest zainteresowana sprawdzeniem, czy istnieją bardziej wydajne sposoby tworzenia prototypów, które wytrzymałyby testy w warunkach rzeczywistych, a potencjalnie także produkcję masową. Dzięki wieloletniemu doświadczeniu w produkcji części do zastosowań motoryzacyjnych i przemysłowych firma GKN posiada dogłębną wiedzę na temat porowatości funkcjonalnej części metalowych.
To ostatnie jest ważne, ponieważ wielu inżynierów uważa, że ​​części do niektórych zastosowań w pojazdach przemysłowych wymagają gęstości 99%. W wielu z tych zastosowań tak nie jest, według dyrektora generalnego EOS Adriana Kepplera, co potwierdza ten dostawca technologii maszynowej i partner.
Po opracowaniu i przetestowaniu części wykonanych z materiału EOS StainlessSteel 316L VPro firma Senior Flexonics stwierdziła, że ​​części wytwarzane metodą przyrostową spełniają swoje cele wydajnościowe i mogą być produkowane szybciej niż części odlewane. Na przykład portal można wydrukować w technologii 3D w czasie o 70% krótszym niż w przypadku procesu odlewania. Na konferencji prasowej wszystkie strony zaangażowane w projekt potwierdziły, że ma on ogromny potencjał w kontekście przyszłej produkcji seryjnej.
„Trzeba przemyśleć na nowo, jak powstają części” – powiedział Kepler. „Trzeba inaczej patrzeć na produkcję. To nie są odlewy ani odkuwki”.
Dla wielu osób działających w branży AM świętym Graalem jest upowszechnienie tej technologii w środowiskach produkcji masowej. W oczach wielu osób oznaczałoby to całkowitą akceptację.
Technologia AM jest wykorzystywana do produkcji zaworów wlotowych i wylotowych do chłodnic z recyrkulacją spalin w pojazdach ciężarowych. Producent tych prototypowych części, Senior Flexonics, bada inne możliwości wykorzystania druku 3D w swojej firmie.
Mając to na uwadze, twórcy materiałów, oprogramowania i maszyn ciężko pracują, aby dostarczać produkty, które to umożliwią. Producenci materiałów starają się tworzyć proszki i tworzywa sztuczne, które będą w stanie powtarzalnie spełniać oczekiwania dotyczące wydajności. Twórcy oprogramowania starają się rozszerzyć swoje bazy danych materiałów, aby symulacje były bardziej realistyczne. Konstruktorzy maszyn projektują ogniwa, które działają szybciej i mają większe zakresy produkcji, aby móc jednocześnie wytwarzać więcej części. Nadal jest wiele do zrobienia, ale panuje duże podekscytowanie przyszłością produkcji addytywnej w produkcji w świecie rzeczywistym.
„Pracuję w tej branży od 20 lat i przez cały ten czas słyszałem: 'Zaraz wprowadzimy tę technologię do środowiska produkcyjnego'. Więc czekaliśmy i czekaliśmy” — powiedział dyrektor Centrum Kompetencji Produkcji Addytywnej UL. Paul Bates, kierownik i prezes grupy użytkowników produkcji addytywnej. „Ale myślę, że w końcu dochodzimy do punktu, w którym wszystko się zbiega i to się dzieje”.
Dan Davis jest redaktorem naczelnym The FABRICATOR, największego w branży magazynu poświęconego obróbce metalu i jego formowaniu, a także powiązanych z nim publikacji: STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal i The Welder. Pracuje w tych wydawnictwach od kwietnia 2002 r.
Raport Additive Report koncentruje się na wykorzystaniu technologii wytwarzania addytywnego w produkcji rzeczywistej. Obecnie producenci stosują druk 3D do wytwarzania narzędzi i oprzyrządowania, a niektórzy stosują technologię AM nawet w produkcji wielkoseryjnej. Ich historie zostaną tutaj przedstawione.