Sokat fejlődött az elmúlt években az additív gyártás az iparban. A General Electric Minds & Machines fórumán Berlinben többször előkerült a téma, kiderült például az is, hogy már nemcsak prototípusok elkészítésére, hanem szériagyártásra is megfelelő, költséghatékony eljárást takar a 3D nyomtatás.
A GE fejest ugrott a technológiába, felvásárolva a svéd Arcam és a német ConceptLaser cégeket is. Ezzel olyan tudás, szakértelem és nem utolsó sorban szabadalmak birtokosa lett, amivel megkerülhetetlen tényezővé vált az additív ipari eljárások piacán.
Minél bonyolultabb egy alkatrész, annál jobban megéri 3D-ben nyomtatni [+]
Az egyik legizgalmasabb előadást az a Joshua Mook tartotta, aki a GE Additive egyik innovációs vezetője, elsősorban repülőgép hajtóműveket tervez. A vállalatnál természetesen nem szálbehúzásos műanyagnyomtatás zajlik, hanem lézeres és elektronsugaras technikával fémporból állítják elő rétegenként a készterméket. Mook elmondta, általában 5 mikronos rétegvastagsággal dolgoznak, azt pedig, hogy a lézer vagy az elektronsugár erejét veszik igénybe többek között azon múlik, hagyományos alkatrészt, vagy olyat gyártanak, amelyiknek nagyon magas hőmérsékletet kell elviselnie feladata ellátása közben.
Csak additív eljárással valósítható meg [+]
Mook külön felhívta a figyelmet, hogy az általuk használt eszközök nem hobbicélra szánt 3D nyomtatók, ezek a professzionális ipari készülékek lényegesen pontosabbak, gyorsabbak és persze sokkal drágábbak. Csak a GE-nél több ezer nyomtató áll bevetésre készen, ennek is köszönhető, hogy sorozatgyártásra tudják használni a technológiát.
A fejlődéssel kapcsolatban elhangzott, hogy közel felére redukálódott a gyártási idő tavalyhoz képest, egy olyan alkatrészt, amit egy évvel korábban még egy hónapig nyomtattak, ma már két hét alatt elkészítenek. A sebesség mellett az is fontos szempont, hogy a hagyományos eljárásokhoz képest sokkal kevesebb a szemét, illetve a sérülések és a hibás alkatrészek száma. Ezt például azzal érik el, hogy a lézerfej minden réteget követően szöget vált, emiatt nem fordulhatnak elő az egész modellen elhúzódó hibák.
2015-ben készült el az első üzemkritikus 3D nyomtatott alkatrész, ez a LEAP fuel nozzle volt, ami Federal Aviation Administration (FAA) jóváhagyását is megkapta. Alapvetésként elmondható, hogy minél bonyolultabb egy alkatrész, annál jobban megéri 3D-ben nyomtatni. A GE mostanra 5 milliárd dollárnál is többet takarított meg a technológia használatával.
Egy darabban jön ki a gépből [+]
A példaként felhozott injektorból éves szinten 35-40 ezer darabot készítenek el, ami alapvetően nem egy nagy szám, de a közeljövőben többszörözni fogják a gyártói kapacitást. Az injektor azért is érdekes, mert a klasszikus forgácsolásos technikával 20 alkatrészből készült, most egy darabban tudják nyomtatni. Ez 30 százalékkal olcsóbb, 25 százalékkal könnyebb, miközben ötször strapabíróbb elődjénél. A fentiekből adódik, hogy csak egy ipari 3D nyomtató kell hozzá, tehát 95 százalékkal kevesebb eszközzel készül, mint korábban.
Egy ConceptLaser nyomtató a Minds & Machines fórumon, Berlinben [+]
Az egyszerű elemeket nyilván nem éri meg 3D-ben nyomtatni, a bonyolultsággal egyenes arányban nő az additív eljárás előnye. Komoly áttörést jelentett, amikor elkezdték a cégnél a csípőprotéziseket is 3D-ben tervezni és nyomtatni, ugyanis míg korábban ezeket csavarok tartották egyben az emberi csontvázzal, most lehetőségük van arra, hogy ugyanolyan lyukacsos szerkezeteket alakítsanak ki, mint az igazi csontok, ezeket aztán csavarozás nélkül ültetik be a betegeknek, a szövetek pedig bejutnak a szerkezetbe, így a helyén tartva a tökéletesen illeszkedő elemet.
Szóba került még az A-CT7-es hajtómű, aminek a FAA jóváhagyására idén kerül majd sor a tervek szerint, ebben is használnak additív eljárást. Ennek köszönhetően a korábbi 855 elem helyett 12-ből áll, öt százalékkal könnyebb elődjénél, és a speciális kialakításnak köszönhetően (amit forgácsolással nem tudnának megoldani) 20 százalékkal kevesebb üzemanyagot fogyaszt. Az ilyen elemek tesztelése rendkívül sok időt vesz igénybe, korábban az alkatrészeket egyesével, aztán együtt is vizsgálni kellett. Most elég a kész rendszert tesztelni, valós körülményeket szimulálva. A kritikus teszt ennek köszönhetően egy évről hat hónaposra csökkent.
Annyi a lehetőség, hogy a mérnökök mellé művészeket vesznek fel, akik mernek nagyot álmodni [+]
A prototípusgyártás is felgyorsul az additív eljárásoknak köszönhetően, a korábbi két évről 1 hónapra csökken a szükséges idő. Ezzel együtt jár az is, hogy többé nem különíthető el a tervezés és a gyártás, a tervezőknek együtt kell működnie a mechanikus-, termikus-, anyag- és elektromérnökökkel. A 3D nyomtatásnak köszönhetően a design többfunkciós, tehát egyetlen elem egyszerre lehet mechanikai és aerodinamikai. Elvitathatatlan előny még, hogy azonos idő alatt sokkal több ötletet lehet kipróbálni a gyakorlatban, sokkal olcsóbban mint korábban.
A következő években a GE Additive üzletága arra fókuszál, hogy a 3D nyomtatás atomi szinten valósulhasson meg, tehát kémiailag is változtathassák az anyagok tulajdonságait egyetlen gyártási folyamatban. Emellett a méretek és a sebesség növelése is kiemelt szempont, a végső cél természetesen az, hogy az ipari 3D nyomtatók bekerüljenek a gyártósorokra, és ott a folyamat részévé váljanak, belesimulva a munkafolyamatokba. Izgalmas évek következnek.
