Все шасси автомобиля Divergent3D напечатано на 3D-принтере. Публичная премьера состоялась на стенде SLM Solutions на выставке Formnext 2018 во Франкфурте, Германия, с 13 по 16 ноября.
Если у вас есть практические навыки аддитивного производства (AM), вы, вероятно, знакомы с соплами для 3D-печати для платформы реактивного двигателя Leap компании GE. Деловая пресса освещает эту историю с 2012 года, поскольку это действительно первый широко разрекламированный случай применения AM в реальных производственных условиях.
Цельные топливные форсунки заменяют узел из 20 деталей. Они также должны были иметь прочную конструкцию, поскольку внутри реактивного двигателя подвергались воздействию температур до 2400 градусов по Фаренгейту. Деталь получила летную сертификацию в 2016 году.
На сегодняшний день GE Aviation, как сообщается, имеет более 16 000 обязательств по своим двигателям Leap. Из-за высокого спроса компания сообщила, что осенью 2018 года она напечатала 30 000-ю топливную форсунку на 3D-принтере. GE Aviation производит эти детали в Оберне, штат Алабама, где для производства деталей используется более 40 металлических 3D-принтеров. GE Aviation сообщает, что каждый двигатель Leap имеет 19 топливных форсунок, напечатанных на 3D-принтере.
Должностные лица GE, возможно, устали говорить о топливных форсунках, но они проложили путь к успеху компании в области AM. Фактически, все совещания по проектированию новых двигателей фактически начинаются с обсуждения того, как включить аддитивное производство в процесс разработки продукта. Например, новый двигатель GE 9X, который в настоящее время проходит сертификацию, имеет 28 топливных форсунок и смеситель сгорания, напечатанный на 3D-принтере. В другом примере GE Aviation перепроектирует турбовинтовой двигатель, конструкция которого практически не менялась на протяжении около 50 лет, и будет иметь 12 деталей, напечатанных на 3D-принтере, что поможет снизить вес двигателя на 5 процентов.
«Последние несколько лет мы учились изготавливать действительно крупные детали методом аддитивного производства», — сказал Эрик Гатлин, руководитель группы аддитивного производства в GE Aviation, выступая перед собравшейся толпой у стенда компании на выставке Formnext 2018 во Франкфурте, Германия, в начале ноября.
Гэтлин продолжил называть принятие AM «сдвигом парадигмы» для GE Aviation. Однако его компания не одинока. Экспоненты на Formnext отметили, что в этом году на выставке было больше производителей (OEM и Tier 1), чем когда-либо прежде. (Официальные лица выставки сообщили, что мероприятие посетили 26 919 человек, что на 25 процентов больше, чем на Formnext 2017 года.) В то время как производители аэрокосмической техники лидируют в стремлении сделать аддитивное производство реальностью на производственных площадках, автомобильные и транспортные компании рассматривают эту технологию по-новому. Гораздо более серьезно.
На пресс-конференции Formnext старший вице-президент Ultimaker Пол Хайден рассказал о том, как Ford использовал 3D-принтеры компании на своем заводе в Кельне (Германия) для создания производственной оснастки для Ford Focus. Он сказал, что компания сэкономила около 1000 евро на каждой печатной оснастке по сравнению с покупкой той же оснастки у стороннего поставщика.
Если инженерам-технологам потребуются инструменты, они могут загрузить проект в программное обеспечение для 3D-моделирования САПР, отшлифовать его, отправить на принтер и распечатать в течение нескольких часов. Достижения в области программного обеспечения, такие как включение большего количества типов материалов, помогли упростить инструменты проектирования, так что даже «неподготовленные» люди могут работать с программным обеспечением, сказал Хайден.
Хайден заявил, что Ford сможет продемонстрировать полезность инструментов и приспособлений, напечатанных на 3D-принтере, и следующим шагом для компании станет решение проблемы запасных частей. Вместо того чтобы хранить сотни деталей, 3D-принтеры будут использоваться для их печати по мере поступления заказов. Ожидается, что Ford увидит, какое влияние эта технология может оказать на производство деталей.
Другие автомобильные компании уже внедряют инструменты 3D-печати самыми разными способами. Ultimaker приводит примеры инструментов, которые Volkswagen использует на своем заводе в Палмеле, Португалия:
Инструмент, изготовленный на 3D-принтере Ultimaker, используется для направления размещения болтов при установке колес на сборочном заводе Volkswagen в Португалии.
Когда речь заходит о переосмыслении производства автомобилей, другие мыслят гораздо масштабнее. Кевин Цзингер из Divergent3D — один из них.
Цингер хочет переосмыслить способ производства автомобилей. Он хочет создать новый подход с использованием передового компьютерного моделирования и AM для создания шасси, которые будут легче традиционных рам, будут содержать меньше деталей, обеспечивать более высокую производительность и будут менее затратными в производстве. Компания Divergent3D продемонстрировала свое шасси, напечатанное на 3D-принтере, на стенде SLM Solutions Group AG на выставке Formnext.
Шасси, напечатанное на машине SLM 500, состоит из самофиксирующихся узлов, которые соединяются вместе после печати. ​​Представители Divergent3D утверждают, что такой подход к проектированию и сборке шасси может сэкономить 250 миллионов долларов за счет исключения затрат на оснастку и сокращения количества деталей на 75 процентов.
Компания надеется в будущем продавать этот тип производственных установок автопроизводителям. Divergent3D и SLM сформировали тесное стратегическое партнерство для достижения этой цели.
Senior Flexonics — компания, не очень известная широкой публике, но она является крупным поставщиком компонентов для компаний в автомобильной, дизельной, медицинской, нефтегазовой и энергетической отраслях. Представители компании встречались с GKN Powder Metallurgy в прошлом году, чтобы обсудить возможности 3D-печати, и обе компании поделились своими историями успеха на выставке Formnext 2018.
Компоненты, переработанные с целью использования преимуществ AM, включают впускные и выпускные клапаны для охладителей рециркуляции выхлопных газов для коммерческих грузовиков, как на шоссе, так и внедорожных. Компания Advanced Flexonics заинтересована в том, чтобы выяснить, существуют ли более эффективные способы создания прототипов, которые могут выдержать реальные испытания и, возможно, массовое производство. Обладая многолетним опытом производства деталей для автомобильной и промышленной сферы, GKN обладает глубоким пониманием функциональной пористости металлических деталей.
Последнее важно, поскольку многие инженеры считают, что для деталей определенных промышленных транспортных средств требуется плотность 99%. По словам генерального директора EOS Адриана Кепплера, во многих из этих применений это не так, что подтверждает поставщик машинных технологий и партнер.
После разработки и тестирования деталей из материала EOS StainlessSteel 316L VPro компания Senior Flexonics обнаружила, что детали, изготовленные методом аддитивного производства, соответствуют поставленным эксплуатационным характеристикам и могут изготавливаться быстрее, чем литые детали. Например, портал можно напечатать на 3D-принтере за 70% меньше времени по сравнению с процессом литья. На пресс-конференции все стороны, участвующие в проекте, признали, что это имеет большой потенциал для будущего серийного производства.
«Вам нужно переосмыслить, как изготавливаются детали», — сказал Кеплер. «Вам нужно по-другому взглянуть на производство. Это не литье и не ковка».
Для многих в отрасли AM святым Граалем является повсеместное внедрение технологии в крупносерийное производство. В глазах многих это означало бы полное принятие.
Технология AM используется для производства впускных и выпускных клапанов для охладителей рециркуляции выхлопных газов для коммерческих грузовиков. Производитель этих прототипов деталей, Senior Flexonics, изучает другие возможности использования 3D-печати в своей компании.
Учитывая это, разработчики материалов, программного обеспечения и машин усердно работают над созданием продуктов, которые позволят это сделать. Производители материалов стремятся создавать порошки и пластики, которые могут соответствовать ожиданиям по производительности воспроизводимым образом. Разработчики программного обеспечения пытаются расширить свои базы данных материалов, чтобы сделать моделирование более реалистичным. Производители машин проектируют ячейки, которые работают быстрее и имеют более широкие производственные диапазоны, чтобы одновременно обрабатывать больше деталей. Работа еще предстоит, но будущее аддитивного производства в реальном производстве вызывает большой интерес.
«Я работаю в этой отрасли уже 20 лет, и все это время я постоянно слышал: «Мы собираемся внедрить эту технологию в производственную среду». Поэтому мы ждали и ждали», — сказал директор Центра компетенции по аддитивному производству UL. Пол Бейтс, менеджер и президент Группы пользователей аддитивного производства, сказал: «Но я думаю, что мы наконец-то приближаемся к точке, когда все сходится и это происходит».
Дэн Дэвис — главный редактор журнала The FABRICATOR, самого тиражного журнала по изготовлению и формовке металлов, а также родственных ему изданий STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal и The Welder. Он работает над этими изданиями с апреля 2002 года.
Отчет Additive Report посвящен использованию технологий аддитивного производства в реальном производстве. Сегодня производители используют 3D-печать для изготовления инструментов и приспособлений, а некоторые даже используют AM для крупносерийного производства. Их истории будут представлены здесь.