Усе шасі автомобіля Divergent3D надруковано на 3D-принтері. Його публічна прем'єра відбулася на стенді SLM Solutions на виставці Formnext 2018 у Франкфурті, Німеччина, з 13 по 16 листопада.
Якщо ви маєте якісь практичні знання з адитивного виробництва (АД), ви, ймовірно, знайомі з 3D-друкованими форсунками для платформи реактивних двигунів GE Leap. Ділова преса висвітлює цю історію з 2012 року, оскільки це справді був перший широко розрекламований випадок застосування АД у реальних виробничих умовах.
Цілісні паливні форсунки замінюють те, що раніше було 20-компонентною конструкцією. Вона також мала мати міцну конструкцію, оскільки всередині реактивного двигуна вона піддавалася впливу температур до 2400 градусів за Фаренгейтом. Ця деталь отримала льотний сертифікат у 2016 році.
Сьогодні, за повідомленнями, GE Aviation має понад 16 000 замовлень на свої двигуни Leap. Через високий попит компанія повідомила, що восени 2018 року надрукувала свою 30 000-ту паливну форсунку, надруковану на 3D-принтері. GE Aviation виробляє ці деталі в Оберні, штат Алабама, де використовує понад 40 металевих 3D-принтерів для виробництва деталей. GE Aviation повідомляє, що кожен двигун Leap має 19 паливних форсунок, надрукованих на 3D-принтері.
Можливо, представники GE втомилися говорити про паливні форсунки, але це проклало шлях до успіху компанії в галузі адитивного виробництва. Фактично, всі зустрічі з розробки нових двигунів починаються з обговорення того, як включити адитивне виробництво в зусилля з розробки продукту. Наприклад, новий двигун GE 9X, який зараз проходить сертифікацію, має 28 паливних форсунок і змішувач згоряння, надрукований на 3D-принтері. В іншому прикладі GE Aviation переробляє турбогвинтовий двигун, який має майже однакову конструкцію вже близько 50 років, і матиме 12 деталей, надрукованих на 3D-принтері, які допоможуть зменшити вагу двигуна на 5 відсотків.
«Останні кілька років ми вчимося виготовляти справді великі деталі, виготовлені адитивним способом», — сказав Ерік Гатлін, керівник команди адитивного виробництва GE Aviation, звертаючись до присутніх на стенді компанії на виставці Formnext 2018 у Франкфурті, Німеччина, на початку листопада.
Гатлін продовжив називати прийняття адитивного виробництва «зміною парадигми» для GE Aviation. Однак його компанія не єдина. Учасники виставки Formnext зазначили, що на цьогорічній виставці було більше виробників (виробників оригінального обладнання та компаній першого рівня), ніж будь-коли раніше. (За словами представників виставки, захід відвідали 26 919 осіб, що на 25 відсотків більше, ніж на Formnext 2017 року.) У той час як виробники аерокосмічної галузі очолили прагнення зробити адитивне виробництво реальністю у виробничих цехах, автомобільні та транспортні компанії розглядають цю технологію по-новому. Набагато серйозніше.
На прес-конференції Formnext старший віце-президент Ultimaker Пол Гайден поділився подробицями про те, як Ford використовував 3D-принтери компанії на своєму заводі в Кельні, Німеччина, для створення виробничих інструментів для Ford Focus. Він сказав, що компанія заощадила близько 1000 євро на кожному інструменті друку порівняно з купівлею такого ж інструменту у зовнішнього постачальника.
Якщо інженери-виробники стикаються з потребою в інструментах, вони можуть завантажити проект у програмне забезпечення для 3D-CAD-моделювання, відшліфувати проект, надіслати його на принтер і роздрукувати протягом кількох годин. За словами Гайдена, удосконалення програмного забезпечення, таке як включення більшої кількості типів матеріалів, допомогло спростити роботу з інструментами проектування, тому навіть «непідготовлені» можуть працювати з цим програмним забезпеченням.
Оскільки Ford зміг продемонструвати корисність інструментів та пристосувань, надрукованих за допомогою 3D-друку, Гайден сказав, що наступним кроком для компанії є вирішення проблеми зі складськими запасами. Замість зберігання сотень деталей, 3D-принтери будуть використовуватися для їх друку в міру замовлення. Очікується, що з цього моменту Ford побачить, який вплив ця технологія може мати на виробництво деталей.
Інші автомобільні компанії вже використовують інструменти 3D-друку у винахідливі способи. Ultimaker наводить приклади інструментів, які Volkswagen використовує на своєму заводі в Палмелі, Португалія:
Виготовлений на 3D-принтері Ultimaker, інструмент використовується для керування розміщенням болтів під час встановлення коліс на складальному заводі Volkswagen у Португалії.
Коли справа доходить до переосмислення автомобілебудування, інші мислять набагато масштабніше. Кевін Чінгер з Divergent3D — один із них.
Чингер хоче переосмислити спосіб будівництва автомобілів. Він хоче створити новий підхід, використовуючи передове комп'ютерне моделювання та адитивну обробку, щоб створювати шасі, які легші за традиційні рами, містять менше деталей, забезпечують вищу продуктивність та є дешевшими у виробництві. Divergent3D продемонструвала свої шасі, надруковані на 3D-принтері, на стенді SLM Solutions Group AG на Formnext.
Шасі, надруковане на машині SLM 500, складається з самофіксуючих вузлів, які з'єднуються після друку. Представники Divergent3D стверджують, що такий підхід до проектування та складання шасі може заощадити 250 мільйонів доларів, усунувши витрати на інструменти та зменшивши кількість деталей на 75 відсотків.
Компанія сподівається продавати цей тип виробничого підрозділу автовиробникам у майбутньому. Divergent3D та SLM уклали тісне стратегічне партнерство для досягнення цієї мети.
Компанія Senior Flexonics не дуже відома широкому загалу, але вона є основним постачальником компонентів для компаній автомобільної, дизельної, медичної, нафтогазової та енергетичної промисловості. Минулого року представники компанії зустрілися з представниками GKN Powder Metallurgy, щоб обговорити можливості 3D-друку, і вони поділилися своїми історіями успіху на Formnext 2018.
Компоненти, перероблені для використання переваг адитивного виробництва, – це впускні та випускні клапани для охолоджувачів рециркуляції вихлопних газів для комерційних вантажівок, як на шосейних, так і на позашляхових дорогах. Компанія Advanced Flexonics зацікавлена ​​у з'ясуванні, чи існують ефективніші способи створення прототипів, які можуть витримати реальні випробування та, можливо, масове виробництво. Маючи багаторічний досвід виробництва деталей для автомобільного та промислового застосування, GKN має глибоке розуміння функціональної пористості металевих деталей.
Останнє важливо, оскільки багато інженерів вважають, що деталі для певних застосувань у промислових транспортних засобах вимагають щільності 99%. У багатьох із цих застосувань це не так, за словами генерального директора EOS Адріана Кепплера, що підтверджує постачальник і партнер машинобудівних технологій.
Після розробки та випробування деталей, виготовлених з матеріалу EOS StainlessSteel 316L VPro, компанія Senior Flexonics виявила, що адитивно виготовлені деталі відповідають своїм цільовим показникам і можуть бути виготовлені швидше, ніж литі деталі. Наприклад, портал можна надрукувати на 3D-принтері за 70% часу порівняно з процесом лиття. На прес-конференції всі сторони, залучені до проекту, визнали, що це має великий потенціал для майбутнього серійного виробництва.
«Вам потрібно переосмислити, як виготовляються деталі», — сказав Кеплер. «Вам потрібно по-іншому подивитися на виробництво. Це не виливки чи поковки».
Для багатьох у галузі адитивного виробництва (AM) святим Граалем є широке впровадження цієї технології у високосерійне виробництво. В очах багатьох це означало б повне прийняття.
Технологія AM використовується для виробництва цих впускних та випускних клапанів для охолоджувачів рециркуляції вихлопних газів для комерційних вантажівок. Виробник цих прототипів деталей, Senior Flexonics, досліджує інші способи використання 3D-друку у своїй компанії.
З огляду на це, розробники матеріалів, програмного забезпечення та машин наполегливо працюють над створенням продуктів, які дозволяють це досягти. Виробники матеріалів прагнуть створювати порошки та пластмаси, які можуть відповідати очікуванням щодо продуктивності з повторюваною продуктивністю. Розробники програмного забезпечення намагаються розширити свої бази даних матеріалів, щоб зробити симуляції більш реалістичними. Машинобудівники проектують комірки, які працюють швидше та мають більші виробничі діапазони, щоб одночасно вмістити більше деталей. Робота ще належить виконати, але є багато захоплення щодо майбутнього адитивного виробництва в реальному виробництві.
«Я працюю в цій галузі вже 20 років, і протягом цього часу я постійно чув: «Ми ось-ось впровадимо цю технологію у виробниче середовище». Тож ми чекали й чекали», — сказав директор Центру компетенцій адитивного виробництва UL. Пол Бейтс, менеджер і президент Групи користувачів адитивного виробництва, сказав: «Але я думаю, що ми нарешті доходимо до того моменту, коли все зближується, і це відбувається».
Ден Девіс є головним редактором журналу The FABRICATOR, найбільшого в галузі журналу з металообробки та формування, а також його дочірніх видань STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal та The Welder. Він працює над цими публікаціями з квітня 2002 року.
Звіт про адитивне виробництво зосереджений на використанні технологій адитивного виробництва в реальному виробництві. Сьогодні виробники використовують 3D-друк для створення інструментів та пристосувань, а деякі навіть використовують адитивне виробництво для великосерійного виробництва. Їхні історії будуть представлені тут.