แชสซีรถยนต์ทั้งหมดของ Divergent3D นั้นพิมพ์แบบ 3 มิติ เปิดตัวสู่สาธารณะที่บูธ SLM Solutions ที่งาน Formnext 2018 ในเมืองแฟรงก์เฟิร์ต ประเทศเยอรมนี ตั้งแต่วันที่ 13 ถึง 16 พฤศจิกายน
หากคุณมีความรู้ในการทำงานเกี่ยวกับการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุ (AM) คุณอาจคุ้นเคยกับหัวฉีดการพิมพ์ 3 มิติสำหรับแพลตฟอร์มเครื่องยนต์ Leap jet ของ GE สื่อธุรกิจได้กล่าวถึงเรื่องนี้มาตั้งแต่ปี 2555 เนื่องจากเป็นกรณี AM ที่ได้รับการเผยแพร่เป็นครั้งแรกในการดำเนินการจริงในสภาพแวดล้อมการผลิตจริง
หัวฉีดเชื้อเพลิงแบบชิ้นเดียวมาแทนที่สิ่งที่เคยเป็นส่วนประกอบ 20 ชิ้น นอกจากนี้ยังต้องมีการออกแบบที่แข็งแรงเนื่องจากต้องสัมผัสกับอุณหภูมิสูงถึง 2,400 องศาฟาเรนไฮต์ภายในเครื่องยนต์ไอพ่น ชิ้นส่วนนี้ได้รับการรับรองการบินในปี 2559
ปัจจุบัน มีรายงานว่า GE Aviation มีภาระผูกพันมากกว่า 16,000 รายการสำหรับเครื่องยนต์ Leap เนื่องจากมีความต้องการสูง บริษัทจึงรายงานว่าได้พิมพ์หัวฉีดเชื้อเพลิงแบบพิมพ์ 3 มิติจำนวน 30,000 ชุดในฤดูใบไม้ร่วงปี 2018 GE Aviation ผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ในเมืองออเบิร์น รัฐแอละแบมา ซึ่งดำเนินการเครื่องพิมพ์โลหะ 3 มิติมากกว่า 40 เครื่องสำหรับการผลิตชิ้นส่วน GE Aviation รายงานว่าเครื่องยนต์ Leap แต่ละเครื่องมีหัวฉีดเชื้อเพลิงแบบพิมพ์ 3 มิติ 19 หัว
เจ้าหน้าที่ของ GE อาจเบื่อที่จะพูดถึงหัวฉีดเชื้อเพลิง แต่เป็นการปูทางไปสู่ความสำเร็จของ AM ของบริษัท อันที่จริง การประชุมการออกแบบเครื่องยนต์ใหม่ทั้งหมดจริง ๆ แล้วเริ่มต้นด้วยการอภิปรายเกี่ยวกับวิธีรวมการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุเข้ากับความพยายามในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น เครื่องยนต์ GE 9X ใหม่ที่อยู่ระหว่างการรับรองมีหัวฉีดเชื้อเพลิง 28 หัวและเครื่องผสมการเผาไหม้แบบพิมพ์ 3 มิติ ในอีกตัวอย่างหนึ่ง GE Aviation กำลังออกแบบเครื่องยนต์เทอร์โบใหม่ซึ่งมีการออกแบบเกือบเหมือนกันเกือบ 50 ปี ชิ้นส่วนพิมพ์ 3 มิติ 12 ชิ้นที่ช่วยลดน้ำหนักเครื่องยนต์ลง 5 เปอร์เซ็นต์
“สิ่งที่เราทำในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคือการเรียนรู้ที่จะสร้างชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นจากสารเพิ่มเนื้อขนาดใหญ่จริงๆ” Eric Gatlin หัวหน้าทีมการผลิตสารเติมแต่งของ GE Aviation กล่าว โดยพูดกับฝูงชนที่รวมตัวกันที่บูธของบริษัทที่งาน Formnext 2018 ในเมืองแฟรงก์เฟิร์ต ประเทศเยอรมนี, ต้นเดือนพฤศจิกายน.
Gatlin กล่าวต่อไปว่า AM เป็น “การเปลี่ยนกระบวนทัศน์” สำหรับ GE Aviation อย่างไรก็ตาม บริษัทของเขาไม่ได้โดดเดี่ยว ผู้แสดงสินค้าที่ Formnext ระบุว่ามีผู้ผลิต (OEM และ Tier 1) ในงานแสดงปีนี้มากกว่าที่เคย (เจ้าหน้าที่งานแสดงสินค้ารายงานว่ามีผู้เข้าร่วมงาน 26,919 คน เพิ่มขึ้น 25 เปอร์เซ็นต์จาก Formnext ในปี 2017) ในขณะที่ผู้ผลิตด้านการบินและอวกาศได้เป็นผู้นำในการผลักดันการผลิตแบบเพิ่มเนื้อ ความเป็นจริงในโรงงาน บริษัทยานยนต์และการขนส่ง เทคโนโลยีกำลังถูกมองในแนวทางใหม่ จริงจังมากขึ้น
ในงานแถลงข่าว Formnext รองประธานอาวุโสของ Ultimaker Paul Heiden ได้แบ่งปันรายละเอียดเกี่ยวกับวิธีที่ Ford ใช้เครื่องพิมพ์ 3 มิติของบริษัทที่โรงงานในเมืองโคโลญจน์ ประเทศเยอรมนี เพื่อสร้างเครื่องมือการผลิตสำหรับ Ford Focus เขากล่าวว่าบริษัทประหยัดเงินได้ประมาณ 1,000 ยูโรต่อเครื่องมือการพิมพ์หนึ่งชิ้น เมื่อเทียบกับการซื้อเครื่องมือแบบเดียวกันจากซัพพลายเออร์ภายนอก
หากวิศวกรการผลิตต้องเผชิญกับความต้องการเครื่องมือ พวกเขาสามารถโหลดการออกแบบลงในซอฟต์แวร์สร้างแบบจำลอง CAD 3 มิติ ขัดเกลาการออกแบบ ส่งไปยังเครื่องพิมพ์ และสั่งพิมพ์ภายในไม่กี่ชั่วโมง ความก้าวหน้าในซอฟต์แวร์ เช่น การรวมประเภทวัสดุมากขึ้น ช่วยให้เครื่องมือออกแบบง่ายขึ้น ดังนั้นแม้แต่ "ผู้ที่ไม่ได้รับการฝึกฝน" ก็สามารถทำงานผ่านซอฟต์แวร์ได้ ไฮเดนกล่าว
เมื่อฟอร์ดสามารถแสดงให้เห็นถึงประโยชน์ของเครื่องมือและอุปกรณ์ตกแต่งที่พิมพ์ด้วยเครื่องพิมพ์ 3 มิติ ไฮเดนกล่าวว่าขั้นตอนต่อไปของบริษัทคือการจัดการปัญหาสินค้าคงคลังของอะไหล่ แทนที่จะจัดเก็บชิ้นส่วนหลายร้อยชิ้น เครื่องพิมพ์ 3 มิติจะถูกใช้พิมพ์ตามที่ได้รับคำสั่ง จากจุดนั้น ฟอร์ดคาดว่าจะเห็นผลกระทบที่เทคโนโลยีสามารถมีต่อการผลิตชิ้นส่วน
บริษัทยานยนต์อื่นๆ ได้นำเครื่องมือการพิมพ์ 3 มิติไปใช้ในรูปแบบที่สร้างสรรค์แล้ว Ultimaker ยกตัวอย่างเครื่องมือที่ Volkswagen ใช้ที่โรงงานของบริษัทในเมือง Palmela ประเทศโปรตุเกส:
เครื่องมือนี้ผลิตขึ้นจากเครื่องพิมพ์ 3 มิติ Ultimaker เพื่อเป็นแนวทางในการวางสลักเกลียวระหว่างการจัดวางล้อที่โรงงานประกอบรถยนต์ Volkswagen ในโปรตุเกส
เมื่อพูดถึงการนิยามใหม่ของการผลิตรถยนต์ คนอื่นๆ กำลังคิดที่ยิ่งใหญ่กว่ามาก Kevin Czinger จาก Divergent3D คือหนึ่งในนั้น
Czinger ต้องการคิดใหม่เกี่ยวกับวิธีการสร้างรถยนต์ เขาต้องการสร้างแนวทางใหม่โดยใช้การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ขั้นสูงและ AM เพื่อสร้างแชสซีที่เบากว่าเฟรมแบบดั้งเดิม มีชิ้นส่วนน้อยลง ให้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น และต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่า Divergent3D จัดแสดงแชสซีจากการพิมพ์ 3 มิติที่บูธ SLM Solutions Group AG ที่ Formnext
แชสซีที่พิมพ์บนเครื่อง SLM 500 ประกอบด้วยโหนดที่สามารถแก้ไขได้เองซึ่งทั้งหมดจะประกอบเข้าด้วยกันหลังจากการพิมพ์ เจ้าหน้าที่ของ Divergent3D กล่าวว่าแนวทางการออกแบบและการประกอบแชสซีนี้ช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายด้านเครื่องมือและลดชิ้นส่วนได้ถึง 250 ล้านดอลลาร์ถึง 250 ล้านดอลลาร์
บริษัทหวังว่าจะขายหน่วยการผลิตประเภทนี้ให้กับผู้ผลิตรถยนต์ในอนาคต Divergent3D และ SLM ได้สร้างความร่วมมือเชิงกลยุทธ์ที่ใกล้ชิดเพื่อบรรลุเป้าหมายนี้
Senior Flexonics ไม่ใช่บริษัทที่สาธารณชนรู้จักกันดี แต่เป็นซัพพลายเออร์รายใหญ่ของส่วนประกอบให้กับบริษัทต่างๆ ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ดีเซล การแพทย์ น้ำมันและก๊าซ และการผลิตไฟฟ้า ตัวแทนของบริษัทได้พบกับ GKN Powder Metallurgy เมื่อปีที่แล้วเพื่อหารือเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการพิมพ์ 3 มิติ และทั้งสองได้แบ่งปันเรื่องราวความสำเร็จของพวกเขาที่งาน Formnext 2018
ส่วนประกอบที่ออกแบบใหม่เพื่อใช้ประโยชน์จาก AM ได้แก่ วาล์วไอดีและไอเสียสำหรับเครื่องทำความเย็นระบบหมุนเวียนก๊าซไอเสียสำหรับการใช้งานรถบรรทุกเพื่อการพาณิชย์ ทั้งในและนอกทางหลวง บริษัท Flexonics ขั้นสูงสนใจที่จะดูว่ามีวิธีที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นในการสร้างต้นแบบที่สามารถทนต่อการทดสอบในโลกแห่งความเป็นจริงและการผลิตจำนวนมากได้หรือไม่ ด้วยความรู้หลายปีในการผลิตชิ้นส่วนสำหรับยานยนต์และการใช้งานในอุตสาหกรรม GKN มีความเข้าใจเชิงลึกเกี่ยวกับรูพรุนเชิงหน้าที่ของชิ้นส่วนโลหะ
ประการหลังมีความสำคัญเนื่องจากวิศวกรหลายคนเชื่อว่าชิ้นส่วนสำหรับการใช้งานยานยนต์อุตสาหกรรมบางประเภทต้องการความหนาแน่น 99% ในการใช้งานเหล่านี้จำนวนมาก สิ่งนั้นไม่ใช่ตาม Adrian Keppler CEO ของ EOS ซึ่งผู้ให้บริการเทคโนโลยีเครื่องจักรและพันธมิตรรับรอง
หลังจากพัฒนาและทดสอบชิ้นส่วนที่ทำจากวัสดุ EOS StainlessSteel 316L VPro แล้ว Senior Flexonics พบว่าชิ้นส่วนที่ผลิตขึ้นแบบเติมเนื้อวัสดุนั้นบรรลุเป้าหมายด้านประสิทธิภาพและสามารถผลิตได้เร็วกว่าชิ้นส่วนหล่อ ตัวอย่างเช่น พอร์ทัลสามารถพิมพ์แบบ 3 มิติได้ใน 70% ของเวลาเมื่อเทียบกับกระบวนการหล่อ ในงานแถลงข่าว ทุกฝ่ายที่เกี่ยวข้องในโครงการรับทราบว่าสิ่งนี้มีศักยภาพสูงสำหรับการผลิตซีรีย์ในอนาคต
“คุณต้องคิดใหม่ถึงวิธีการผลิตชิ้นส่วน” Kepler กล่าว “คุณต้องมองการผลิตให้แตกต่างออกไปสิ่งเหล่านี้ไม่ใช่การหล่อหรือการตีขึ้นรูป”
สำหรับหลาย ๆ คนในอุตสาหกรรม AM สิ่งที่น่ายินดีก็คือการได้เห็นเทคโนโลยีได้รับการยอมรับอย่างแพร่หลายในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีปริมาณมาก ในสายตาของหลาย ๆ คน สิ่งนี้จะแสดงถึงการยอมรับอย่างสมบูรณ์
เทคโนโลยี AM ถูกนำมาใช้ในการผลิตวาล์วทางเข้าและทางออกเหล่านี้สำหรับเครื่องทำความเย็นระบบหมุนเวียนก๊าซไอเสียสำหรับการใช้งานรถบรรทุกเพื่อการพาณิชย์ Senior Flexonics ผู้ผลิตชิ้นส่วนต้นแบบเหล่านี้กำลังตรวจสอบการใช้งานอื่นๆ สำหรับการพิมพ์ 3 มิติภายในบริษัทของตน
ด้วยเหตุนี้ ผู้พัฒนาวัสดุ ซอฟต์แวร์ และเครื่องจักรจึงทำงานอย่างหนักเพื่อส่งมอบผลิตภัณฑ์ที่เปิดใช้งานสิ่งนี้ ผู้ผลิตวัสดุกำลังมองหาการสร้างผงและพลาสติกที่สามารถตอบสนองความคาดหวังด้านประสิทธิภาพในลักษณะที่ทำซ้ำได้ นักพัฒนาซอฟต์แวร์กำลังพยายามขยายฐานข้อมูลวัสดุของตนเพื่อทำให้การจำลองมีความสมจริงมากขึ้น ผู้สร้างเครื่องจักรกำลังออกแบบเซลล์ที่ทำงานได้เร็วขึ้นและมีช่วงการผลิตที่ใหญ่ขึ้นเพื่อรองรับชิ้นส่วนจำนวนมากขึ้นในคราวเดียว งานยังคงต้องทำต่อไป แต่ยังมีเรื่องน่าตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับอนาคตของการผลิตแบบเพิ่มเนื้อวัสดุในการผลิตในโลกแห่งความเป็นจริง
“ฉันอยู่ในอุตสาหกรรมนี้มา 20 ปี และในช่วงเวลานั้น ฉันได้ยินอยู่เสมอว่า 'เรากำลังจะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ในสภาพแวดล้อมการผลิต'เราจึงรอแล้วรออีก” ผู้อำนวยการศูนย์ Additive Manufacturing Competency Center ของ UL กล่าวPaul Bates ผู้จัดการและประธานกลุ่มผู้ใช้การผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุกล่าว "แต่ฉันคิดว่าในที่สุดเราก็มาถึงจุดที่ทุกอย่างมาบรรจบกันและมันกำลังเกิดขึ้น"
Dan Davis เป็นหัวหน้ากองบรรณาธิการของ The FABRICATOR นิตยสารเกี่ยวกับการผลิตและการขึ้นรูปโลหะหมุนเวียนที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรม และสิ่งพิมพ์ในเครืออย่าง STAMPING Journal, Tube & Pipe Journal และ The Welder เขาทำงานเกี่ยวกับสิ่งพิมพ์เหล่านี้ตั้งแต่เดือนเมษายน 2545
รายงานสารเติมแต่งมุ่งเน้นไปที่การใช้เทคโนโลยีการผลิตสารเติมแต่งในการผลิตในโลกแห่งความเป็นจริง ผู้ผลิตในปัจจุบันใช้การพิมพ์ 3 มิติเพื่อสร้างเครื่องมือและอุปกรณ์ติดตั้ง และบางรายถึงกับใช้ AM สำหรับงานการผลิตที่มีปริมาณมาก เรื่องราวของพวกเขาจะนำเสนอที่นี่