Cijela šasija automobila kompanije Divergent3D je 3D printana. Javnoj premijeri je prisustvovao štandu kompanije SLM Solutions na sajmu Formnext 2018 u Frankfurtu, Njemačka, od 13. do 16. novembra.
Ako imate bilo kakvo radno znanje o aditivnoj proizvodnji (AM), vjerovatno ste upoznati sa 3D mlaznicama za GE-ovu platformu mlaznih motora Leap. Poslovna štampa prati ovu priču od 2012. godine, jer je to zaista bio prvi dobro poznati slučaj AM u akciji u stvarnom proizvodnom okruženju.
Jednodijelne mlaznice za gorivo zamjenjuju ono što je nekada bio sklop od 20 dijelova. Također je morao imati robustan dizajn jer je bio izložen temperaturama i do 2.400 stepeni Fahrenheita unutar mlaznog motora. Dio je dobio letački certifikat 2016. godine.
Danas, GE Aviation navodno ima više od 16.000 ugovorenih isporuka za svoje Leap motore. Zbog velike potražnje, kompanija je izvijestila da je u jesen 2018. godine odštampala svoju 30.000-tu 3D printanu mlaznicu za gorivo. GE Aviation proizvodi ove dijelove u Auburnu, Alabama, gdje koristi više od 40 metalnih 3D printera za proizvodnju dijelova. GE Aviation izvještava da svaki Leap motor ima 19 3D printanih mlaznica za gorivo.
Zvaničnici GE-a su možda umorni od razgovora o mlaznicama za gorivo, ali je to utrlo put uspjehu kompanije u oblasti aditivne proizvodnje. U stvari, svi sastanci o dizajnu novih motora zapravo počinju diskusijom o tome kako uključiti aditivnu proizvodnju u napore razvoja proizvoda. Na primjer, novi GE 9X motor koji trenutno prolazi kroz certifikaciju ima 28 mlaznica za gorivo i 3D printani mikser za sagorijevanje. U drugom primjeru, GE Aviation redizajnira turbopropelerski motor, koji je gotovo istog dizajna već oko 50 godina, i imat će 12 3D printanih dijelova koji pomažu u smanjenju težine motora za 5 posto.
„Ono što radimo posljednjih nekoliko godina jeste učenje izrade zaista velikih aditivno proizvedenih dijelova“, rekao je Eric Gatlin, šef tima za aditivnu proizvodnju u GE Aviation, obraćajući se okupljenima na štandu kompanije na sajmu Formnext 2018 u Frankfurtu, Njemačka, početkom novembra.
Gatlin je nastavio da prihvatanje aditivne proizvodnje naziva „promjenom paradigme“ za GE Aviation. Međutim, njegova kompanija nije jedina. Izlagači na Formnextu su primijetili da je na ovogodišnjem sajmu bilo više proizvođača (OEM i Tier 1) nego ikad prije. (Zvaničnici sajma su izvijestili da je događaju prisustvovalo 26.919 ljudi, što je povećanje od 25 posto u odnosu na Formnext 2017. godine.) Dok su proizvođači vazduhoplovne opreme predvodili napore da aditivna proizvodnja postane stvarnost u pogonima, automobilske i transportne kompanije se na tehnologiju gleda na novi način. Mnogo ozbiljniji način.
Na konferenciji za novinare kompanije Formnext, viši potpredsjednik kompanije Ultimaker, Paul Heiden, podijelio je detalje o tome kako je Ford koristio svoje 3D printere u svojoj fabrici u Kölnu, u Njemačkoj, za izradu proizvodnih alata za Ford Focus. Rekao je da je kompanija uštedjela oko 1.000 eura po alatu za štampanje u poređenju s kupovinom istog alata od vanjskog dobavljača.
Ako se proizvodni inženjeri suoče s potrebom za alatima, mogu učitati dizajn u softver za 3D CAD modeliranje, ispolirati dizajn, poslati ga na štampač i odštampati ga u roku od nekoliko sati. Napredak u softveru, poput uključivanja više vrsta materijala, pomogao je da alati za dizajn budu lakši, tako da čak i „neobučeni“ mogu raditi sa softverom, rekao je Heiden.
S obzirom na to da je Ford u mogućnosti demonstrirati korisnost 3D printanih alata i uređaja, Heiden je rekao da je sljedeći korak za kompaniju rješavanje problema zaliha rezervnih dijelova. Umjesto skladištenja stotina dijelova, 3D printeri će se koristiti za njihovo štampanje po narudžbi. Očekuje se da će Ford nakon toga vidjeti kakav utjecaj tehnologija može imati na proizvodnju dijelova.
Druge automobilske kompanije već koriste alate za 3D printanje na maštovite načine. Ultimaker pruža primjere alata koje Volkswagen koristi u svojoj fabrici u Palmeli u Portugalu:
Proizveden na Ultimaker 3D printeru, alat se koristi za vođenje postavljanja vijaka tokom postavljanja točkova u Volkswagenovoj fabrici za montažu u Portugalu.
Kada je u pitanju redefiniranje proizvodnje automobila, drugi razmišljaju mnogo šire. Kevin Czinger iz Divergent3D-a je jedan od njih.
Czinger želi preispitati način na koji se automobili grade. Želi stvoriti novi pristup koristeći napredno kompjutersko modeliranje i aditivnu proizvodnju kako bi stvorio šasije koje su lakše od tradicionalnih okvira, sadrže manje dijelova, pružaju veće performanse i jeftinije za proizvodnju. Divergent3D je predstavio svoje 3D printane šasije na štandu SLM Solutions Group AG na Formnextu.
Šasija odštampana na mašini SLM 500 sastoji se od samofiksirajućih čvorova koji se nakon štampanja svi spajaju. Zvaničnici kompanije Divergent3D kažu da bi ovaj pristup dizajnu i montaži šasije mogao uštedjeti 250 miliona dolara eliminisanjem troškova alata i smanjenjem broja dijelova za 75 posto.
Kompanija se nada da će u budućnosti prodati ovu vrstu proizvodne jedinice proizvođačima automobila. Divergent3D i SLM su uspostavili blisko strateško partnerstvo kako bi postigli ovaj cilj.
Senior Flexonics nije kompanija dobro poznata javnosti, ali je glavni dobavljač komponenti kompanijama u automobilskoj, dizel, medicinskoj, naftnoj i plinskoj industriji, te industriji proizvodnje energije. Predstavnici kompanije su se prošle godine sastali s GKN Powder Metallurgy kako bi razgovarali o mogućnostima 3D printanja, a njih dvojica su podijelili svoje uspješne priče na Formnext 2018.
Komponente redizajnirane kako bi se iskoristile prednosti aditivne proizvodnje (AM) su usisni i ispušni ventili za hladnjake recirkulacije ispušnih plinova za primjenu u komercijalnim kamionima, kako na autocestama tako i van njih. Advanced Flexonics je zainteresiran da utvrdi postoje li efikasniji načini za stvaranje prototipova koji mogu izdržati testiranja u stvarnom svijetu i eventualno masovnu proizvodnju. S dugogodišnjim iskustvom u proizvodnji dijelova za automobilske i industrijske primjene, GKN ima dubinsko razumijevanje funkcionalne poroznosti metalnih dijelova.
Ovo posljednje je važno jer mnogi inženjeri vjeruju da dijelovi za određene primjene u industrijskim vozilima zahtijevaju gustoću od 99%. U mnogim od ovih primjena to nije slučaj, prema riječima izvršnog direktora EOS-a, Adriana Kepplera, što potvrđuje i dobavljač i partner za mašinsku tehnologiju.
Nakon razvoja i testiranja dijelova izrađenih od EOS nehrđajućeg čelika 316L VPro, Senior Flexonics je otkrio da aditivno proizvedeni dijelovi ispunjavaju svoje ciljeve performansi i da se mogu proizvoditi brže od lijevanih dijelova. Na primjer, portal se može 3D printati za 70% vremena u poređenju s procesom lijevanja. Na konferenciji za novinare, sve strane uključene u projekt priznale su da ovo ima veliki potencijal za buduću serijsku proizvodnju.
„Morate preispitati način na koji se dijelovi prave“, rekao je Kepler. „Morate drugačije gledati na proizvodnju. Ovo nisu odljevci ili otkivci.“
Za mnoge u AM industriji, sveti gral je vidjeti kako tehnologija dobija široku primjenu u okruženjima velike proizvodnje. U očima mnogih, ovo bi predstavljalo potpuno prihvatanje.
AM tehnologija se koristi za proizvodnju ovih ulaznih i izlaznih ventila za hladnjake recirkulacije izduvnih gasova za komercijalne kamione. Proizvođač ovih prototipnih dijelova, Senior Flexonics, istražuje druge načine upotrebe 3D štampanja unutar svoje kompanije.
Imajući ovo na umu, programeri materijala, softvera i mašina naporno rade na isporuci proizvoda koji to omogućavaju. Proizvođači materijala žele stvoriti prahove i plastiku koji mogu ispuniti očekivanja performansi na ponovljiv način. Programeri softvera pokušavaju proširiti svoje baze podataka o materijalima kako bi simulacije bile realističnije. Proizvođači mašina dizajniraju ćelije koje rade brže i imaju veće proizvodne raspone kako bi istovremeno smjestile više dijelova. Još uvijek ima posla, ali postoji mnogo uzbuđenja oko budućnosti aditivne proizvodnje u stvarnoj proizvodnji.
„U ovoj sam industriji 20 godina i tokom tog vremena stalno sam čuo: 'Uskoro ćemo ovu tehnologiju primijeniti u proizvodnom okruženju.' Tako da smo čekali i čekali“, rekao je direktor Centra za kompetencije aditivne proizvodnje na UL-u. Rekao je Paul Bates, menadžer i predsjednik Grupe korisnika aditivne proizvodnje. „Ali mislim da konačno dolazimo do tačke u kojoj se sve spaja i to se dešava.“
Dan Davis je glavni urednik časopisa The FABRICATOR, najvećeg časopisa u industriji za izradu i oblikovanje metala, te njegovih sestrinskih publikacija, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal i The Welder. Na ovim publikacijama radi od aprila 2002. godine.
Izvještaj o aditivnoj proizvodnji fokusira se na upotrebu tehnologija aditivne proizvodnje u stvarnoj proizvodnji. Proizvođači danas koriste 3D printanje za izradu alata i pribora, a neki čak koriste i aditivnu proizvodnju za proizvodnju velikih količina. Njihove priče bit će ovdje predstavljene.