Întregul șasiu al mașinii creat de Divergent3D este imprimat 3D. Acesta a debutat public la standul SLM Solutions de la Formnext 2018, în Frankfurt, Germania, în perioada 13-16 noiembrie.
Dacă aveți cunoștințe practice despre fabricația aditivă (AM), probabil sunteți familiarizați cu duzele de imprimare 3D pentru platforma motorului cu reacție Leap de la GE. Presa de afaceri a relatat această știre din 2012, deoarece a fost într-adevăr primul caz bine mediatizat de AM în acțiune într-un mediu de producție din lumea reală.
Duzele de combustibil dintr-o singură piesă înlocuiesc ceea ce era anterior un ansamblu format din 20 de piese. De asemenea, trebuia să aibă un design robust, deoarece era expus la temperaturi de până la 2.400 de grade Fahrenheit în interiorul motorului cu reacție. Piesa a primit certificarea de zbor în 2016.
Astăzi, GE Aviation are, se pare, peste 16.000 de angajamente pentru motoarele sale Leap. Datorită cererii puternice, compania a raportat că a imprimat a 30.000-a duză de combustibil imprimată 3D în toamna anului 2018. GE Aviation produce aceste piese în Auburn, Alabama, unde operează peste 40 de imprimante 3D metalice pentru producția de piese. GE Aviation raportează că fiecare motor Leap are 19 duze de combustibil imprimate 3D.
Oficialii GE s-ar putea să fi săturat să vorbească despre duzele de combustibil, dar acestea au deschis calea pentru succesul companiei în domeniul producției aditive. De fapt, toate ședințele de proiectare a motoarelor noi încep de fapt cu o discuție despre cum să se încorporeze fabricația aditivă în eforturile de dezvoltare a produselor. De exemplu, noul motor GE 9X, aflat în prezent în curs de certificare, are 28 de duze de combustibil și un mixer de combustie imprimat 3D. Într-un alt exemplu, GE Aviation reproiectează un motor turbopropulsor, care are aproape același design de aproximativ 50 de ani și va avea 12 piese imprimate 3D care ajută la reducerea greutății motorului cu 5%.
„Ceea ce am făcut în ultimii ani este să învățăm să fabricăm piese fabricate aditiv de dimensiuni foarte mari”, a declarat Eric Gatlin, șeful echipei de fabricație aditivă de la GE Aviation, adresându-se mulțimii adunate la standul companiei la Formnext 2018 din Frankfurt, Germania, la începutul lunii noiembrie.
Gatlin a continuat numind adoptarea producției aditive o „schimbare de paradigmă” pentru GE Aviation. Cu toate acestea, compania sa nu este singura. Expozanții de la Formnext au remarcat că au fost mai mulți producători (OEM-uri și Tier 1) la expoziția din acest an decât oricând. (Reprezentanții expoziției au raportat că 26.919 de persoane au participat la eveniment, o creștere de 25% față de Formnext din 2017.) În timp ce producătorii aerospațiali au condus eforturile de a face din fabricația aditivă o realitate în ateliere, companiile auto și de transport abordează tehnologia într-un mod nou. Un mod mult mai serios.
La o conferință de presă Formnext, vicepreședintele senior Ultimaker, Paul Heiden, a împărtășit detalii despre modul în care Ford a folosit imprimantele 3D ale companiei la fabrica sa din Köln, Germania, pentru a crea instrumente de producție pentru Ford Focus. El a spus că firma a economisit aproximativ 1.000 de euro per instrument de imprimare în comparație cu achiziționarea aceluiași instrument de la un furnizor extern.
Dacă inginerii de producție se confruntă cu nevoia de unelte, aceștia pot încărca designul într-un software de modelare CAD 3D, îl pot perfecționa, îl pot trimite la o imprimantă și îl pot imprima în câteva ore. Progresele în domeniul software-ului, cum ar fi încorporarea mai multor tipuri de materiale, au contribuit la simplificarea utilizării instrumentelor de proiectare, astfel încât chiar și „cei necalificați” pot lucra cu software-ul, a spus Heiden.
Odată ce Ford a reușit să demonstreze utilitatea sculelor și accesoriilor imprimate 3D, Heiden a spus că următorul pas pentru companie este să abordeze problema stocului de piese de schimb. În loc să depoziteze sute de piese, imprimantele 3D vor fi folosite pentru a le imprima pe măsură ce sunt comandate. De acolo, se așteaptă ca Ford să vadă ce impact poate avea tehnologia asupra producerii de piese.
Alte companii auto încorporează deja instrumente de imprimare 3D în moduri imaginative. Ultimaker oferă exemple de instrumente pe care Volkswagen le folosește la fabrica sa din Palmela, Portugalia:
Produsă pe o imprimantă 3D Ultimaker, unealta este utilizată pentru a ghida plasarea șuruburilor în timpul plasării roților la uzina de asamblare Volkswagen din Portugalia.
Când vine vorba de redefinirea producției de automobile, alții gândesc mult mai la scară largă. Kevin Czinger de la Divergent3D este unul dintre ei.
Czinger vrea să regândească modul în care sunt construite mașinile. El dorește să creeze o nouă abordare folosind modelarea computerizată avansată și fabricarea aditivă (AM) pentru a crea șasiuri mai ușoare decât cadrele tradiționale, care să conțină mai puține piese, să ofere performanțe mai mari și să fie mai puțin costisitoare de produs. Divergent3D și-a prezentat șasiurile imprimate 3D la standul SLM Solutions Group AG de la Formnext.
Șasiul imprimat pe mașina SLM 500 este alcătuit din noduri autofixante care se îmbină după imprimare. Oficialii Divergent3D spun că această abordare a proiectării și asamblării șasiului ar putea economisi 250 de milioane de dolari prin eliminarea costurilor cu sculele și reducerea pieselor cu 75%.
Compania speră să vândă acest tip de unitate de producție producătorilor auto în viitor. Divergent3D și SLM au format un parteneriat strategic strâns pentru a atinge acest obiectiv.
Senior Flexonics nu este o companie foarte cunoscută publicului, dar este un furnizor important de componente pentru companii din industria auto, diesel, medicală, petrol și gaze și generarea de energie. Reprezentanții companiei s-au întâlnit anul trecut cu GKN Powder Metallurgy pentru a discuta despre posibilitățile imprimării 3D, iar cei doi și-au împărtășit poveștile de succes la Formnext 2018.
Componentele reproiectate pentru a profita de fabricația aditivă (AM) sunt supapele de admisie și evacuare pentru răcitoarele de recirculare a gazelor de eșapament destinate aplicațiilor pentru camioane comerciale, atât pe șosea, cât și în afara acesteia. Advanced Flexonics este interesată să vadă dacă există modalități mai eficiente de a crea prototipuri care pot rezista testelor din lumea reală și, eventual, producției de masă. Cu ani de experiență în producerea de piese pentru aplicații auto și industriale, GKN are o înțelegere aprofundată a porozității funcționale a pieselor metalice.
Acesta din urmă aspect este important deoarece mulți ingineri consideră că piesele pentru anumite aplicații ale vehiculelor industriale necesită o densitate de 99%. În multe dintre aceste aplicații, acest lucru nu este valabil, potrivit CEO-ului EOS, Adrian Keppler, lucru confirmat de furnizorul de tehnologie pentru mașini și partenerul său.
După dezvoltarea și testarea pieselor fabricate din materialul EOS StainlessSteel 316L VPro, Senior Flexonics a constatat că piesele fabricate aditiv își îndeplinesc obiectivele de performanță și pot fi fabricate mai rapid decât piesele turnate. De exemplu, portalul poate fi imprimat 3D în 70% din timp, comparativ cu procesul de turnare. La conferința de presă, toate părțile implicate în proiect au recunoscut că acesta are un mare potențial pentru producția de serie viitoare.
„Trebuie să regândești modul în care sunt fabricate piesele”, a spus Kepler. „Trebuie să privești procesul de fabricație diferit. Acestea nu sunt piese turnate sau forjate.”
Pentru mulți din industria AM, Sfântul Graal este adoptarea pe scară largă a tehnologiei în mediile de producție cu volum mare. În ochii multora, acest lucru ar reprezenta o acceptare completă.
Tehnologia AM este utilizată pentru a produce aceste supape de admisie și evacuare pentru răcitoarele de recirculare a gazelor de eșapament destinate aplicațiilor pentru camioane comerciale. Producătorul acestor piese prototip, Senior Flexonics, investighează alte utilizări ale imprimării 3D în cadrul companiei sale.
Având în vedere acest lucru, dezvoltatorii de materiale, software și mașini depun eforturi mari pentru a livra produse care să permită acest lucru. Producătorii de materiale caută să creeze pulberi și materiale plastice care să poată îndeplini așteptările de performanță într-un mod repetabil. Dezvoltatorii de software încearcă să își extindă bazele de date de materiale pentru a face simulările mai realiste. Constructorii de mașini proiectează celule care rulează mai rapid și au game de producție mai mari pentru a găzdui mai multe piese simultan. Mai sunt încă de lucru, dar există mult entuziasm cu privire la viitorul fabricației aditive în producția din lumea reală.
„Lucrez în această industrie de 20 de ani și, în acest timp, am tot auzit: «Suntem pe cale să introducem această tehnologie într-un mediu de producție». Așa că am așteptat și am așteptat”, a declarat directorul Centrului de Competențe pentru Fabricație Aditivă al UL. Paul Bates, manager și președinte al Grupului de Utilizatori pentru Fabricație Aditivă, a declarat: „Dar cred că ajungem în sfârșit la punctul în care totul converge și se întâmplă.”
Dan Davis este redactor-șef al revistei The FABRICATOR, cea mai mare revistă de fabricare și formare a metalelor din industrie, și al publicațiilor sale surori, STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal și The Welder. Lucrează la aceste publicații din aprilie 2002.
Raportul Aditiv se concentrează pe utilizarea tehnologiilor de fabricație aditivă în producția din lumea reală. Producătorii folosesc astăzi imprimarea 3D pentru a realiza scule și accesorii, iar unii folosesc chiar și fabricarea aditivă pentru lucrări de producție de volum mare. Poveștile lor vor fi prezentate aici.