Будущее производства - это 3D Онлайн-Ansicht Разработанный для удобства печати: возможное использование аддитивного производства в секторе внедорожников
Поскольку 3D-печать все чаще используется там, где ранее доминировали фрезерование или литье, аддитивное производство в настоящее время революционизирует машиностроение и производство. С 27 февраля по 5 марта 2022 года область СИСТЕМ И КОМПОНЕНТОВ компании "Агритехника" будет представлять себя в качестве движущей силы производства без инструментов. Платформа B2B для всей индустрии поставщиков внедорожного сектора будет проходить в рамках "Агритехники" в пятый раз. Как новые технологии могут быть интегрированы в вашу собственную бизнес-модель и как расширить ассортимент вашей продукции с помощью 3D-печати - это всего лишь два аспекта повестки дня в Ганновере.То, что всего несколько лет назад казалось совершенно футуристичным, уже давно стало ключевой технологией в индустрии внедорожников: аддитивное производство. В то время как процессы 3D-печати были слишком трудоемкими и дорогостоящими для использования в производстве компонентов транспортных средств в течение некоторого времени, все крупные производители строительной и сельскохозяйственной техники, включая Caterpillar, John Deere и Komatsu, работают над тем, чтобы сделать технологию пригодной для промышленного массового производства. Во-первых, они все еще используют этот процесс для быстрого изготовления моделей и инструментов. Песчаные сердечники с 3D-печатью по-прежнему необходимы для высококачественного чугуна, из которого изготавливаются такие компоненты, как корпуса осей или ступицы колес. Во-вторых, компании включили первые компоненты с прямой печатью в свои цепочки поставок. Это позволяет им производить очень сложные компоненты быстро и в чрезвычайно малых количествах, обеспечивая при этом максимально возможную гибкость и экономическую эффективность.
Переосмыслены поставки запасных частей
При трехмерной печати компонент создается слой за слоем на основе цифровых проектных данных. Материал применяется только там, где это необходимо, что позволяет реализовать естественно вдохновленные бионические геометрии, которые трудно или невозможно изготовить с использованием методов вычитания, таких как фрезерование, токарная обработка или литье. Это делает технологию производства особенно интересной для тех секторов, которые зависят от легких компонентов. Следовательно, цель инженеров-проектировщиков состоит в том, чтобы использовать эти новые свободы проектирования для оптимизации функций компонентов, установленных в мобильных рабочих машинах.
Для достижения этой цели аддитивное производство все в большей степени удовлетворяет спрос на производство запасных частей точно в срок и настройку этих деталей - без использования инструментов, в необходимом количестве и без минимальных объемов закупок. Поскольку запасные и модифицированные детали также могут быть легко перепечатаны и поставлены через длительный период времени на основе сохраненных данных САПР, больше нет необходимости в ресурсоемкой складской логистике. Техническое обслуживание и управление запасными частями могут осуществляться активно и экономично. Это приводит к интересным перспективам послепродажного обслуживания, некоторые из которых уже сегодня воплотились в реальность. Например, производитель оборудования может определить состояние двигателя на основе данных датчиков и изготовить необходимую запасную часть по требованию даже до того, как произойдет сбой в полевых условиях или на строительной площадке в первую очередь - полностью в соответствии с прогнозным обслуживанием. Таким образом, это делает возможным недорогое прогнозируемое техническое обслуживание даже для специальных деталей.
Новые материалы с новыми характеристиками
В то время как первоначально послойно печатались, в частности, пластиковые компоненты, 3D-печать на металле также с тех пор вышла за рамки пробной стадии. Высокая прочность новых материалов позволяет производить весовые, несущие компоненты с использованием алюминия или стали. Изготовленные из них коррозионностойкие детали идеально подходят для длительного использования и выдерживают суровые условия в секторе бездорожья. Мыслимые возможные применения для селективной лазерной плавки (SLM) или селективного лазерного спекания (SLS) включают точно изготовленные металлические детали, например, в приводе, но также и в самом двигателе, а также в холодильных установках, трансмиссиях, осях или шасси.
В течение некоторого времени знакомые порошковые материалы были дополнены инновационными металлическими нитями, которые подходят для изготовления деталей из нержавеющей стали с помощью "Изготовления плавленых нитей" (FFF). Нить накала, используемая в этом процессе, состоит из металлического порошка и пластиковой смеси, которая плавится при температуре от 150 до 200 градусов Цельсия. После процесса обезжиривания и спекания объект может быть сварен, отполирован или покрыт, как в случае обычной нержавеющей стали. Компоненты, изготовленные таким образом, все еще сравнительно малы и производятся в небольших количествах. Однако все большее распространение процессов нанесения расплавленного слоя на металлы обещает гибкое производство отдельных деталей вплоть до небольших серий.
Лучшее из двух миров вместе взятых
Однако технологии всегда сталкиваются со своими ограничениями, когда обычные методы могут быть использованы для производства больших количеств с минимальными затратами. Поэтому многие виды деятельности сосредоточены на гибридных процессах, которые позволяют интегрировать аддитивное производство на станках с ЧПУ. Цель состоит в том, чтобы преодолеть границы аддитивных методов и позволить им использоваться там, где до сих пор оказалось невозможным их реализовать.
Интеллектуальное сочетание 3D–печати с такими технологиями, как механическая обработка, спекание или литье под давлением, предназначено для обеспечения доступа к новым подходам - намерение, которое также преследовалось проектом "Kitkadd", в рамках которого ученые из Университета Падерборна провели исследования совместно с Технологическим институтом Карлсруэ (KIT) и промышленными компаниями. В рамках технико-экономического обоснования John Deere проанализировал производство планетарных зубчатых передач с улучшенной подачей смазки, а также теплообменников для децентрализованного охлаждения топлива. По прошествии чуть более трех лет проект был успешно завершен в марте 2020 года. Для компонентов были разработаны концепции промышленного производства, которые обеспечивают более экономичное производство по сравнению с чисто аддитивной технологической цепочкой.
Цифровой близнец отвечает быстрому прототипированию
Чтобы иметь возможность использовать весь потенциал аддитивного производства, компоненты разрабатываются с использованием новейших методов проектирования. Самыми большими проблемами, связанными с изготовлением компонентов с низким уровнем искажений, являются соблюдение требуемых допусков и точность размеров. Концепция цифрового двойника помогает выявлять проблемные области в дополнительных компонентах, избегать брака и гибко реагировать на изменения конструкции. Это стало возможным благодаря моделированию реальной производственной ситуации на компьютере.
Основанный в Кайзерслаутерне Институт промышленной математики Фраунгофера ITWM делает еще один шаг вперед. Используя "аппаратное обеспечение в цикле", он позволяет моделировать и виртуально тестировать целые мобильные рабочие машины в программном обеспечении. Испытательный стенд позволяет производителям тестировать, улучшать и оптимизировать практическую пригодность и производительность на ранней стадии разработки. "Мы можем протестировать все виды строительных машин, например, различные типы кранов", - объясняет руководитель проекта д-р Кристиан Зальциг. Все функциональные и стресс-тесты могут быть проведены на этапе разработки концепции, а не только после создания прототипа. Тесты показывают инженерам-проектировщикам угол наклона, при котором цифровой двойник крана становится неустойчивым или опрокидывается. Также могут быть смоделированы технические неисправности – например, что произойдет, если кабель оборвется в месте соединения или гидравлическая система подъемного элемента потеряет давление. Зальциг также указывает на другой аспект: "С каждым новым поколением производители, естественно, хотят экономить материалы, снижать потребление энергии, интегрировать новые функции и делать машины меньше и мобильнее". Это именно те виды улучшений, которые делает возможным аппаратное обеспечение в цикле. В ходе моделирования эксперты Fraunhofer определяют, можно ли достичь желаемой характеристики с использованием меньшего количества материала или же та же производительность будет достигнута при использовании машины с меньшими размерами.
Будущее производства - это 3D
Заглядывая в будущее до 2022 года, можно увидеть, что спрос на компоненты дополнительного производства для мобильных рабочих машин растет, а следовательно, и на рынок соответствующих печатных материалов, машин, программного обеспечения и услуг. Участники выставки продемонстрируют, где 3D-печать может в полной мере проявить свои сильные стороны в секторе внедорожников и какие новые приложения она позволяет использовать для послепродажного обслуживания на выставочных площадках в Ганновере с 27 февраля по 5 марта 2022 года. Эта тема будет играть центральную роль не только в презентациях экспонентов, но и в "Зале будущего" – экспертном форуме по СИСТЕМАМ И КОМПОНЕНТАМ, на котором будут обсуждаться будущие сценарии аддитивного производства.
ИСТОЧНИК: DLG
