Fabricaţia aditivă: imprimarea 3D în producţie

Tehnologii

de DMG MORI Romania

Fabricaţia aditivă: imprimarea 3D în producţie

Așa cum spartul lemnelor lasă așchii, prelucrarea metalului face să sară scântei, iar acest lucru va continua să se întâmple chiar dacă noile metode de producție se regăsesc în halele fabricilor de pretutindeni. Deoarece laserele iau locul materiilor prime fierbinți și al materialelor întărite, ne putem aștepta totuși la o scădere a numărului de scântei. Laserele depun strat peste strat de pudră de metal sau plastic, micrometru cu micrometru, și apoi unesc aceste straturi pentru a crea produsul finit.

Fabricația aditivă – larg cunoscută ca imprimare 3D – este pe cale de a transpune idei din sfera digitală în realități fizice. Christian THÖNES, CEO DMG MORI, crede că această metodă exemplifică extinderea fizică a digitalizării: „Fabricarea aditivă materializează ideile inginerilor și face posibilă producerea proiectelor bine gândite din lumea digitală în cea reală”. De exemplu, componente complexe, produse folosind fabricația aditivă, nu trebuie să mai fie alcătuite din 80 de piese individuale, ele putând fi create ca o singură piesă, continuă. Și nici forma nu mai trebuie să fie un factor limitativ – chiar dimpotrivă, de fapt. De exemplu, structuri împrumutate din natură pot ghida drumul către modele mai eficiente pentru carcasele răcitoarelor, pachetele de baterii sau celule de combustibil, rezultând modele ce ocupă mai puțin spațiu imediat după ce au fost montate, fiind în același timp de două ori mai eficiente decât componentele produse în mod tradițional.

La Centrul de Dezvoltare Weissach, inginerii de la Porsche fac cercetare în domeniul procedurilor

Această oportunitate este nouă deoarece geometria și fizica impun restricții clare în ceea ce putem face în cazul producției convenționale de „mașini”, folosind prelucrarea la strung și frezarea. De exemplu, un arbore gol cu interiorul cu margini simple nu poate fi produs folosind doar prelucrarea la strung; și chiar când se folosește strunjirea în combinație cu frezarea, posibilitățile sunt foarte limitate. Așadar, crearea cu succes a unor astfel de componente impune combinarea câtorva piese individuale. Metodele de fabricație aditivă pot produce componente noi, foarte rezistente și foarte complexe, din pudră de metal sau plastic, folosind energia laser. La Centrul de Dezvoltare Weissach, inginerii de la Porsche cercetează chiar aceste proceduri în relație cu fabricarea de arbori rotori pentru motoarele electrice, de exemplu.

Mai mai precis, cum funcționează? În prezent există două metode: la metoda pudră și duză, pudra metalică este ghidată către duză cu ajutorul unui curs de gaz. Duza și raza laser se focalizează pe același punct, unde pudra metalică este topită de laser – capul de producție, constând dintr-o duză și un laser, poate fi manipulat de-a lungul a cinci axe pe durata acestui proces. Procedura cu pat de pudră folosește un laser pentru a topi pudra de metal, ce a fost aplicată pe întreaga suprafață, în anumite puncte; astfel se generează creșterea componentei în înălțime pe câteva straturi, cu grosime între 20 până la 100 micrometri. Această metodă permite producția a aproape oricărei forme imaginabile.

Mai uşor, mai rezistent şi mai personalizat

Uneltele produse folosind fabricația aditivă au avantajul unei rezistențe îmbunătățite pe termen lung ce decurge chiar din cerințele precis calculate și implementate, precum și din predestinarea către reciclare la finalul ciclului lor de viață. Nu e de mirare că Thönes este încântat de această nouă tehnologie, în special în lumina unui avantaj major al componentelor produse folosind fabricația aditivă: acestea permit reducerea greutății, lucru esențial în orice construcție. „Este și mai important pentru producătorii de automobile ca elementele componente să fie ușoare,” explică Thönes. „Acest lucru fiind asociat cu consumul redus de combustibil și emisii scăzute de dioxid de carbon.”

Totuși, el arată că există două aspecte: „Pe de o parte, posibilitățile sunt aproape infinite: putem ajunge la greutăți semnificativ mai mici, tipare optime funcționale și componente absolut personalizate. Pe de altă parte, productivitatea rămâne una dintre marile provocări.” Procedurile tradiționale de presare, frezare și turnare sunt încă avansate în termeni de viteză de producție. Inginerii de la Porsche din Weissach au ajuns la aceeași concluzie: „Încă durează până la 13 ore imprimarea unui arbore rotor în felul acesta”, comentează Frank Ickinger, Predezvoltare motoare, vorbind din proprie experiență.

Industry 4.0 în construcţia vehiculelor

Inginerii lucrează din greu și aici. Nu doar că lucrează intens la cum să accelereze fabricația aditivă a pieselor, dar dezvoltatorii optimizează în continuu interacțiunea dintre piesele produse în mod tradițional și cele create folosind aceste metode inovatoare. Și de asemenea, noua tehnologie înlesnește combinarea diferitelor materiale. „De exemplu, o rază laser ce generează câteva mii de grade Celsius de o manieră concentrată poate fi folosită la îmbinarea prin topire a oțelului inoxidabil cu plastic”, explică Thönes.

Din perspectiva managerilor, îmbinarea strânsă a tehnicilor de producție inovatoare cu tehnologia avansată a informației este un element al fabricii viitorului. Maniera în care piesele de prelucrat – și în cele din urmă întregul vehicul – vor fi produse în viitor este rezumată de termenul cheie „Industry 4.0”. Expresia la modă se referă la producția controlată de calculatoare într-o măsură ce depășește acționarea utilajelor de frezat sau a roboților industriali: viziunea maximă vede utilajele și stațiile dintr-un proces de producție interconectate între ele. Nu doar producătorii de vehicule precum Porsche vor beneficia de acest lucru.

 Clienții vor înțelege avantajele palpabile ale viitorului conectat al producției. De exemplu, vor putea fi îndeplinite cererile individuale ale acestora, direct în stadiul de producție – nu doar la finisarea ulterioară sau la procesele de fabricare. Mai mult, clienții vor putea face schimbări în cazul echipamentelor speciale, de culoare, ale cadrelor și materialelor chiar până să înceapă producția. 

Un Porsche va fi întotdeauna o experienţă într-adevăr specială

Totuși, un lucru este sigur în ceea ce-l privește pe Christian Thönes: „În timp ce fabricația aditivă oferă multe avantaje, este foarte clar că procesele tradiționale de producție – precum prelucrarea la strung și frezarea – vor continua să-și ocupe un loc și în viitor”. Preciziile de până la 0,1 mm vor continua să fie garantate cu mașini-unelte tradiționale, de mare precizie. Și încă un lucru pe care puteți conta este că, indiferent dacă piesele sunt făcute folosind matrițe, mașini de frezat, roboți cu laser sau imprimare 3D, un Porsche în întregul său va fi întotdeauna o experiență într-adevăr specială – și întotdeauna mult mai de apreciat decât suma pieselor sale. 

 


Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.