Celý podvozok auta od spoločnosti Divergent3D je vytlačený 3D tlačou. Verejná premiéra sa konala na stánku spoločnosti SLM Solutions na veľtrhu Formnext 2018 vo Frankfurte nad Mohanom v Nemecku od 13. do 16. novembra.
Ak máte nejaké praktické znalosti o aditívnej výrobe (AM), pravdepodobne poznáte 3D tlačové trysky pre platformu prúdových motorov Leap od spoločnosti GE. Obchodná tlač sa o tomto príbehu píše už od roku 2012, pretože išlo skutočne o prvý dobre medializovaný prípad aditívnej výroby v praxi v reálnom výrobnom prostredí.
Jednodielne palivové trysky nahrádzajú to, čo bývala 20-dielna zostava. Musela mať tiež robustnú konštrukciu, pretože bola vystavená teplotám až 2 400 stupňov Fahrenheita vo vnútri prúdového motora. Diel získal letovú certifikáciu v roku 2016.
Spoločnosť GE Aviation má dnes údajne viac ako 16 000 zákaziek na svoje motory Leap. Vzhľadom na silný dopyt spoločnosť oznámila, že na jeseň 2018 vytlačila svoju 30 000. palivovú trysku vytlačenú 3D tlačou. Spoločnosť GE Aviation vyrába tieto diely v Auburne v Alabame, kde prevádzkuje viac ako 40 kovových 3D tlačiarní na výrobu dielov. Spoločnosť GE Aviation uvádza, že každý motor Leap má 19 palivových trysiek vytlačených 3D tlačou.
Predstavitelia spoločnosti GE už možno unavujú hovoriť o palivových tryskách, ale vydláždilo to cestu k úspechu spoločnosti v oblasti aditívnej výroby. V skutočnosti všetky stretnutia o návrhu nových motorov začínajú diskusiou o tom, ako začleniť aditívnu výrobu do vývoja produktov. Napríklad nový motor GE 9X, ktorý v súčasnosti prechádza certifikáciou, má 28 palivových trysiek a 3D tlačený spaľovací mixér. V inom príklade spoločnosť GE Aviation prepracováva turbovrtuľový motor, ktorý má takmer rovnakú konštrukciu už približne 50 rokov, a bude mať 12 3D tlačených dielov, ktoré pomôžu znížiť hmotnosť motora o 5 percent.
„Posledných pár rokov sa učíme vyrábať naozaj veľké aditívne vyrábané diely,“ povedal Eric Gatlin, vedúci tímu aditívnej výroby v spoločnosti GE Aviation, začiatkom novembra pred zhromaždeným davom na stánku spoločnosti na veľtrhu Formnext 2018 vo Frankfurte nad Mohanom v Nemecku.
Gatlin ďalej nazval prijatie aditívnej výroby „zmenou paradigmy“ pre GE Aviation. Jeho spoločnosť však nie je sama. Vystavovatelia na Formnexte poznamenali, že na tohtoročnej výstave bolo viac výrobcov (OEM a Tier 1) ako kedykoľvek predtým. (Úradníci veľtrhu uviedli, že sa podujatia zúčastnilo 26 919 ľudí, čo je o 25 percent viac ako na Formnexte v roku 2017.) Zatiaľ čo výrobcovia z leteckého priemyslu viedli úsilie o to, aby sa aditívna výroba stala realitou vo výrobných halách, automobilové a dopravné spoločnosti sa na túto technológiu pozerajú novým spôsobom. Oveľa vážnejším spôsobom.
Na tlačovej konferencii spoločnosti Formnext sa senior viceprezident spoločnosti Ultimaker Paul Heiden podelil o podrobnosti o tom, ako spoločnosť Ford využila svoje 3D tlačiarne vo svojom závode v Kolíne nad Rýnom v Nemecku na vytvorenie výrobných nástrojov pre Ford Focus. Povedal, že spoločnosť ušetrila približne 1 000 eur na jeden tlačový nástroj v porovnaní s nákupom rovnakého nástroja od externého dodávateľa.
Ak výrobní inžinieri čelia potrebe nástrojov, môžu načítať návrh do 3D CAD modelovacieho softvéru, vyleštiť návrh, odoslať ho do tlačiarne a vytlačiť ho v priebehu niekoľkých hodín. Pokroky v softvéri, ako napríklad začlenenie viacerých typov materiálov, pomohli zjednodušiť prácu s návrhárskymi nástrojmi, takže aj „neškolení“ môžu so softvérom pracovať, povedal Heiden.
Keďže spoločnosť Ford dokázala preukázať užitočnosť nástrojov a prípravkov vytlačených 3D tlačou, Heiden uviedol, že ďalším krokom pre spoločnosť je riešenie problému so zásobami náhradných dielov. Namiesto skladovania stoviek dielov sa budú na ich tlač používať 3D tlačiarne podľa objednávky. Odtiaľ sa očakáva, že spoločnosť Ford uvidí, aký vplyv môže mať táto technológia na výrobu dielov.
Iné automobilové spoločnosti už nápaditými spôsobmi využívajú nástroje 3D tlače. Spoločnosť Ultimaker uvádza príklady nástrojov, ktoré Volkswagen používa vo svojom závode v Palmele v Portugalsku:
Nástroj, vyrobený na 3D tlačiarni Ultimaker, sa používa na vedenie skrutiek počas osádzania kolies v montážnom závode Volkswagen v Portugalsku.
Pokiaľ ide o predefinovanie výroby automobilov, iní myslia vo väčších réžiách. Kevin Czinger z Divergent3D je jedným z nich.
Czinger chce prehodnotiť spôsob, akým sa autá vyrábajú. Chce vytvoriť nový prístup s využitím pokročilého počítačového modelovania a aditívnej výroby na vytvorenie podvozkov, ktoré sú ľahšie ako tradičné rámy, obsahujú menej dielov, poskytujú vyšší výkon a sú lacnejšie na výrobu. Spoločnosť Divergent3D predstavila svoje podvozky vytlačené 3D tlačou na stánku spoločnosti SLM Solutions Group AG na veľtrhu Formnext.
Šasi vytlačené na stroji SLM 500 pozostáva zo samoupevňovacích uzlov, ktoré sa po vytlačení spoja. Predstavitelia spoločnosti Divergent3D tvrdia, že tento prístup k návrhu a montáži šasi by mohol ušetriť 250 miliónov dolárov elimináciou nákladov na nástroje a znížením počtu dielov o 75 percent.
Spoločnosť dúfa, že v budúcnosti predá tento typ výrobnej jednotky automobilkám. Spoločnosti Divergent3D a SLM vytvorili úzke strategické partnerstvo na dosiahnutie tohto cieľa.
Spoločnosť Senior Flexonics nie je verejnosti dobre známa, ale je významným dodávateľom komponentov pre spoločnosti v automobilovom, naftovom, zdravotníckom, ropnom a plynárenskom priemysle a priemysle výroby energie. Zástupcovia spoločnosti sa minulý rok stretli so spoločnosťou GKN Powder Metallurgy, aby prediskutovali možnosti 3D tlače, a obaja sa na konferencii Formnext 2018 podelili o svoje úspešné príbehy.
Komponenty prepracované tak, aby využívali výhody aditívnej výroby, sú sacie a výfukové ventily pre chladiče recirkulácie výfukových plynov pre aplikácie v úžitkových nákladných vozidlách, a to na cestách aj v teréne. Spoločnosť Advanced Flexonics sa zaujíma o to, či existujú efektívnejšie spôsoby, ako vytvoriť prototypy, ktoré vydržia testovanie v reálnom svete a prípadne aj hromadnú výrobu. Spoločnosť GKN má dlhoročné skúsenosti s výrobou dielov pre automobilové a priemyselné aplikácie a má hlboké znalosti o funkčnej pórovitosti kovových dielov.
To posledné je dôležité, pretože mnohí inžinieri sa domnievajú, že súčiastky pre určité aplikácie priemyselných vozidiel vyžadujú 99 % hustotu. V mnohých z týchto aplikácií to tak nie je, tvrdí generálny riaditeľ spoločnosti EOS Adrian Keppler, čo potvrdzuje aj poskytovateľ strojárskych technológií a partner.
Po vývoji a testovaní dielov vyrobených z materiálu EOS StainlessSteel 316L VPro spoločnosť Senior Flexonics zistila, že aditívne vyrábané diely spĺňajú svoje výkonnostné ciele a dajú sa vyrobiť rýchlejšie ako odlievané diely. Napríklad portál je možné vytlačiť 3D tlačou za 70 % času v porovnaní s procesom odlievania. Na tlačovej konferencii všetky strany zapojené do projektu uznali, že toto má veľký potenciál pre budúcu sériovú výrobu.
„Musíte prehodnotiť, ako sa súčiastky vyrábajú,“ povedal Kepler. „Musíte sa na výrobu pozerať inak. Nejde o odliatky ani výkovky.“
Pre mnohých v odvetví aditívnej výroby je svätým grálom vidieť, ako sa táto technológia široko uplatňuje vo veľkoobjemových výrobných prostrediach. V očiach mnohých by to znamenalo úplné prijatie.
Technológia AM sa používa na výrobu týchto vstupných a výstupných ventilov pre chladiče recirkulácie výfukových plynov pre úžitkové vozidlá. Výrobca týchto prototypových dielov, spoločnosť Senior Flexonics, skúma v rámci svojej spoločnosti ďalšie možnosti 3D tlače.
S ohľadom na to vývojári materiálov, softvéru a strojov tvrdo pracujú na vývoji produktov, ktoré to umožňujú. Výrobcovia materiálov sa snažia vytvárať prášky a plasty, ktoré dokážu splniť očakávania týkajúce sa výkonu opakovateľným spôsobom. Vývojári softvéru sa snažia rozšíriť svoje databázy materiálov, aby boli simulácie realistickejšie. Výrobcovia strojov navrhujú bunky, ktoré bežia rýchlejšie a majú väčšie výrobné rozsahy, aby sa do nich naraz zmestil viac dielov. Stále je potrebné pracovať, ale o budúcnosť aditívnej výroby v reálnom svete panuje veľké nadšenie.
„V tomto odvetví pôsobím už 20 rokov a počas toho obdobia som stále počúval: ‚Túto technológiu čoskoro dostaneme do výrobného prostredia.‘ Tak sme čakali a čakali,“ povedal riaditeľ Centra kompetencií pre aditívnu výrobu na UL. Paul Bates, manažér a prezident skupiny používateľov aditívnej výroby, povedal: „Myslím si však, že sa konečne dostávame do bodu, keď sa všetko zbližuje a deje sa to.“
Dan Davis je šéfredaktorom časopisu The FABRICATOR, najväčšieho časopisu o výrobe a tvárnení kovov v tomto odvetví, a jeho sesterských publikácií STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal a The Welder. Na týchto publikáciách pracuje od apríla 2002.
Správa o aditívnej výrobe sa zameriava na využitie technológií aditívnej výroby v reálnom svete výroby. Výrobcovia dnes používajú 3D tlač na výrobu nástrojov a prípravkov a niektorí dokonca používajú aditívnu výrobu na veľkoobjemovú výrobu. Ich príbehy budú prezentované tu.