Celotno podvozje avtomobila podjetja Divergent3D je natisnjeno s 3D-tiskalnikom. Javnosti je bil predstavljen na stojnici SLM Solutions na sejmu Formnext 2018 v Frankfurtu v Nemčiji od 13. do 16. novembra.
Če imate kakršno koli delovno znanje o aditivni proizvodnji (AM), ste verjetno seznanjeni s šobami za 3D-tiskanje za platformo reaktivnih motorjev GE Leap. Poslovni mediji o tej zgodbi poročajo že od leta 2012, saj je bil to resnično prvi dobro odmeven primer aditivne proizvodnje v praksi v resničnem proizvodnem okolju.
Enodelne šobe za gorivo nadomeščajo tisto, kar je bila prej 20-delna sestava. Imeti je morala tudi robustno zasnovo, ker je bila v reaktivnem motorju izpostavljena temperaturam do 2400 stopinj Fahrenheita. Del je leta 2016 prejel letalsko certifikacijo.
Danes ima GE Aviation po poročanjih več kot 16.000 naročil za svoje motorje Leap. Zaradi velikega povpraševanja je podjetje poročalo, da je jeseni 2018 natisnilo svojo 30.000. 3D-tiskalniško šobo za gorivo. GE Aviation te dele proizvaja v Auburnu v Alabami, kjer uporablja več kot 40 kovinskih 3D-tiskalnikov za proizvodnjo delov. GE Aviation poroča, da ima vsak motor Leap 19 3D-tiskalniško tiskanih šob za gorivo.
Uradniki GE so morda naveličani govoriti o šobah za gorivo, vendar je to tlakovalo pot uspehu podjetja na področju aditivne proizvodnje. Pravzaprav se vsi sestanki o načrtovanju novih motorjev dejansko začnejo z razpravo o tem, kako vključiti aditivno proizvodnjo v prizadevanja za razvoj izdelkov. Na primer, novi motor GE 9X, ki je trenutno v postopku certificiranja, ima 28 šob za gorivo in mešalnik zgorevanja, natisnjen s 3D-tiskalnikom. V drugem primeru GE Aviation preoblikuje turbopropelerski motor, ki ima skoraj enako zasnovo že približno 50 let, in bo imel 12 delov, natisnjenih s 3D-tiskalnikom, ki pomagajo zmanjšati težo motorja za 5 odstotkov.
»Zadnjih nekaj let se učimo izdelovati res velike aditivno izdelane dele,« je v začetku novembra na stojnici podjetja Formnext 2018 v Frankfurtu v Nemčiji povedal Eric Gatlin, vodja ekipe za aditivno proizvodnjo pri podjetju GE Aviation.
Gatlin je nadaljeval, da je sprejetje aditivne proizvodnje za GE Aviation »sprememba paradigme«. Vendar njegovo podjetje ni edino. Razstavljavci na Formnextu so ugotovili, da je bilo na letošnjem sejmu več proizvajalcev (proizvajalcev originalne opreme in podjetij prvega reda) kot kdaj koli prej. (Uradniki sejma so poročali, da se je dogodka udeležilo 26.919 ljudi, kar je 25 odstotkov več kot na Formnextu leta 2017.) Medtem ko so proizvajalci letalske in vesoljske industrije vodili prizadevanja za uresničitev aditivne proizvodnje v proizvodnih obratih, avtomobilska in transportna podjetja na to tehnologijo gledajo na nov način. Veliko bolj resno.
Na tiskovni konferenci Formnext je višji podpredsednik podjetja Ultimaker, Paul Heiden, delil podrobnosti o tem, kako je Ford v svoji tovarni v Kölnu v Nemčiji uporabil svoje 3D-tiskalnike za izdelavo proizvodnih orodij za Ford Focus. Dejal je, da je podjetje prihranilo približno 1000 evrov na orodje za tiskanje v primerjavi z nakupom istega orodja od zunanjega dobavitelja.
Če se proizvodni inženirji soočijo s potrebo po orodjih, lahko naložijo načrt v programsko opremo za 3D CAD modeliranje, ga izpilijo, pošljejo v tiskalnik in ga natisnejo v nekaj urah. Napredek programske opreme, kot je vključitev več vrst materialov, je olajšal uporabo orodij za načrtovanje, tako da lahko s programsko opremo delajo tudi "neizkušeni", je dejal Heiden.
Heiden je dejal, da bo Ford, ki bo s tem, ko bo lahko dokazal uporabnost orodij in napeljav, natisnjenih s 3D-tiskalnikom, naslednji korak za podjetje reševanje problema zalog rezervnih delov. Namesto skladiščenja stotin delov bodo za tiskanje uporabljeni 3D-tiskalniki, ko bodo naročeni. Od tam naprej naj bi Ford videl, kakšen vpliv ima lahko tehnologija na proizvodnjo delov.
Druga avtomobilska podjetja že na domiselne načine vključujejo orodja za 3D-tiskanje. Ultimaker ponuja primere orodij, ki jih Volkswagen uporablja v svoji tovarni v Palmeli na Portugalskem:
Orodje, izdelano na 3D-tiskalniku Ultimaker, se uporablja za vodenje nameščanja vijakov med nameščanjem koles v Volkswagnovi tovarni na Portugalskem.
Ko gre za redefiniranje proizvodnje avtomobilov, drugi razmišljajo veliko širše. Kevin Czinger iz Divergent3D je eden izmed njih.
Czinger želi na novo premisliti o načinu izdelave avtomobilov. Želi ustvariti nov pristop z uporabo naprednega računalniškega modeliranja in aditivne proizvodnje, da bi ustvaril šasije, ki so lažje od tradicionalnih okvirjev, vsebujejo manj delov, zagotavljajo večjo zmogljivost in so cenejše za proizvodnjo. Divergent3D je na stojnici SLM Solutions Group AG na sejmu Formnext predstavil svoje šasije, natisnjene s 3D-tiskalnikom.
Šasija, natisnjena na stroju SLM 500, je sestavljena iz samofiksirajočih se vozlišč, ki se po tiskanju sestavijo skupaj. Predstavniki podjetja Divergent3D pravijo, da bi ta pristop k načrtovanju in sestavljanju šasije lahko prihranil 250 milijonov dolarjev z odpravo stroškov orodij in zmanjšanjem števila delov za 75 odstotkov.
Podjetje upa, da bo tovrstno proizvodno enoto v prihodnosti prodajalo proizvajalcem avtomobilov. Divergent3D in SLM sta sklenila tesno strateško partnerstvo za dosego tega cilja.
Senior Flexonics ni javno znano podjetje, je pa pomemben dobavitelj komponent podjetjem v avtomobilski, dizelski, medicinski, naftni in plinski industriji ter industriji proizvodnje električne energije. Predstavniki podjetja so se lani sestali s podjetjem GKN Powder Metallurgy, da bi razpravljali o možnostih 3D-tiskanja, in oba sta na Formnextu 2018 delila svoje zgodbe o uspehu.
Komponente, preoblikovane za izkoriščanje prednosti dodajalne proizvodnje, so sesalni in izpušni ventili za hladilnike recirkulacije izpušnih plinov za uporabo v komercialnih tovornjakih, tako na cesti kot zunaj nje. Podjetje Advanced Flexonics zanima, ali obstajajo učinkovitejši načini za izdelavo prototipov, ki bi lahko prenesli testiranje v resničnem svetu in morebiti množično proizvodnjo. Z dolgoletnimi izkušnjami pri izdelavi delov za avtomobilsko in industrijsko uporabo ima GKN poglobljeno razumevanje funkcionalne poroznosti kovinskih delov.
Slednje je pomembno, ker mnogi inženirji menijo, da deli za nekatere aplikacije industrijskih vozil zahtevajo 99-odstotno gostoto. V mnogih od teh aplikacij to ne drži, pravi izvršni direktor podjetja EOS, Adrian Keppler, kar potrjuje tudi ponudnik strojne tehnologije in partner.
Po razvoju in testiranju delov iz nerjavečega jekla EOS 316L VPro je podjetje Senior Flexonics ugotovilo, da aditivno izdelani deli izpolnjujejo svoje cilje glede zmogljivosti in jih je mogoče izdelati hitreje kot lite dele. Na primer, portal je mogoče 3D-tiskati v 70 % krajšem času kot pri postopku litja. Na tiskovni konferenci so vse strani, vključene v projekt, priznale, da ima to velik potencial za prihodnjo serijsko proizvodnjo.
»Morate ponovno premisliti, kako so deli izdelani,« je dejal Kepler. »Na proizvodnjo morate pogledati drugače. To niso ulitki ali odkovki.«
Za mnoge v industriji dodajalne proizvodnje je sveti gral videti, kako se tehnologija široko uporablja v okoljih z veliko količino proizvodnje. V očeh mnogih bi to pomenilo popolno sprejetje.
AM Technology se uporablja za izdelavo teh vstopnih in izstopnih ventilov za hladilnike recirkulacije izpušnih plinov za komercialne tovornjake. Proizvajalec teh prototipnih delov, Senior Flexonics, v svojem podjetju raziskuje druge načine uporabe 3D-tiskanja.
S tem v mislih razvijalci materialov, programske opreme in strojev trdo delajo, da bi ustvarili izdelke, ki to omogočajo. Proizvajalci materialov iščejo načine za ustvarjanje praškov in plastike, ki lahko na ponovljiv način izpolnjujejo pričakovanja glede zmogljivosti. Razvijalci programske opreme poskušajo razširiti svoje podatkovne baze o materialih, da bi bile simulacije bolj realistične. Proizvajalci strojev oblikujejo celice, ki delujejo hitreje in imajo večje proizvodne razpone, da lahko hkrati sprejmejo več delov. Delo je še vedno treba opraviti, vendar je veliko navdušenja nad prihodnostjo aditivne proizvodnje v proizvodnji v resničnem svetu.
»V tej panogi sem že 20 let in v tem času sem nenehno slišal: 'To tehnologijo bomo kmalu uvedli v proizvodno okolje.' Zato smo čakali in čakali,« je dejal direktor kompetenčnega centra za aditivno proizvodnjo na UL. Paul Bates, vodja in predsednik uporabniške skupine za aditivno proizvodnjo, je dejal: »Mislim pa, da končno prihajamo do točke, ko se vse zbližuje in se to dogaja.«
Dan Davis je glavni urednik revije The FABRICATOR, največje revije za izdelavo in oblikovanje kovin v industriji, ter njenih sestrskih publikacij STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal in The Welder. Pri teh publikacijah dela od aprila 2002.
Poročilo o aditivnih proizvodnih tehnologijah se osredotoča na uporabo tehnologij aditivne proizvodnje v proizvodnji v resničnem svetu. Proizvajalci danes uporabljajo 3D-tiskanje za izdelavo orodij in vpenjalnih naprav, nekateri pa celo uporabljajo aditivno proizvodnjo za delo v velikih količinah. Njihove zgodbe bodo predstavljene tukaj.