Τον περασμένο Νοέμβριο η Caterpillar εγκαινίασε το νέο της εργοστάσιο Additive Manufacturing (AM) στο Tech Center του Mossville, IL, για να ανταπεξέλθει και να επεκτείνει τις δραστηριότητές της στον τομέα της 3D εκτύπωσης.
Το εργοστάσιο AM προς το παρόν φιλοξενεί πολλά μηχανήματα τελευταίας τεχνολογίας, με προοπτική επέκτασης. Το εύρος των τεχνολογιών περιλαμβάνουν DMLS (απευθείας σύντηξη μετάλλου με χρήση Laser), SLS (επιλεκτική σύντηξη μετάλλου με χρήση Laser), FDM (μοντελοποίηση με εναπόθεση λιωμένου υλικού), SLA (στερεή λιθογραφία), και τεχνολογία υδροβολής υλικών.
Επιπρόσθετα, βρίσκεται εκτός του εργοστασίου, αλλά κοντά στο χυτήριο της εταιρείας, είναι ένας εκτυπωτής άμμου binderjet. Δώδεκα άτομα προσωπικό απασχολούνται στον όμιλο Additive Manufacturing, ανάμεσα στους οποίους και μία γυναίκα η μηχανικός Brittany Hancock. Πρόσφατα έκανε μια παρουσίαση των νέων εγκαταστάσεων στο Mossville και συζήτησε τα τρέχοντα και μελλοντικά σχέδια της Caterpillar σχετικά με την χρήση της τεχνολογίας εκτύπωσης 3D:
Που έκανε τις εκτυπώσεις 3D η Caterpillar πριν από τη δημιουργία των νέων εγκαταστάσεων;
Υπήρχαν δυο μηχανήματα (SLA και FDM) στο Tech Center στο εργαστήριο Rapid Prototyping (Ταχέων Πρωτοτύπων). Στο απέναντι κτίριο βρίσκονταν ένα μηχάνημα FDM και ένα μηχάνημα υδροβολής υλικών. Τον περασμένο Νοέμβριο που ολοκληρώθηκε η κατασκευή του νέου χώρου, μεταφέρθηκαν όλα τα μηχανήματα και προστέθηκαν μερικά νέα.
Τα μηχανήματα SLA αποτελούν την αρχική τεχνολογία ταχέων πρωτοτύπων, η οποία εφευρέθηκε στο τέλος της δεκαετίας του ’80. Η Cat χρησιμοποιεί την τεχνολογία από τις αρχές της δεκαετίας του ’90. Κάνουμε χρήση ταχέων πρωτοτύπων εδώ και χρόνια, για την παραγωγή πρωτοτύπων, εξαρτημάτων και μοντέλων σε κλίμακα. Τώρα ερευνούμε τις πιθανότητες χρήσης της προσθετικής τεχνολογίας για την παραγωγή εξαρτημάτων.
Ποιο είναι το πλεονέκτημα αυτού του τρόπου κατασκευής σε αντίθεση με την κατασκευή σε ένα μηχανουργείο;
Είναι ταχύτερος, και πολλές φορές οικονομικότερος, ειδικότερα εάν απαιτείται μόνο ένα εξάρτημα. Επίσης, με την εκτύπωση 3D μπορείς να εκτυπώσεις σχέδια που δεν θα είχες τη δυνατότητα να κατασκευάσεις με κάποιον άλλο τρόπο. Τα εξαρτήματα του εσωτερικού μιας καμπίνας που τυπώνουμε αυτή τη στιγμή είναι ένα καλό παράδειγμα. Έχουν μήκος 91,5 εκ. και πλάτος 15,2 εκ., και για να φτιάξουμε και τα δύο θα χρειαστούν περίπου 75 με 80 ώρες. Μπορεί να φαίνεται χρονοβόρο, όμως τα σωστά υλικά υπήρχαν ήδη στα μηχανήματα, δεν υπήρχε άλλη εκτύπωση προγραμματισμένη, και μπορέσαμε να εκτυπώσουμε ταχύτερα παρά να κατεργαστούμε μηχανικά τα εξαρτήματα από στοκ υλικά.
Ένα άλλο καλό παράδειγμα των πλεονεκτημάτων της εκτύπωσης 3D είναι οι σύνδεσμοι ερπυστριών που τυπώσαμε τον περασμένο χρόνο για το εργοστάσιο κατασκευής. Είχαμε ένα νέο σχέδιο περίπου ένα χρόνο πριν και η χύτευση θα ξεκινούσε σε περίπου 10 εβδομάδες. Εν τω μεταξύ, το εργοστάσιο έπρεπε να ολοκληρώσει τον προγραμματισμό της μηχανικής κατεργασίας, μετρήσεις εξοπλισμού και διαδικασίες φινιρίσματος. Το εργοστάσιο ΑΜ τύπωσε 36 πλαστικούς συνδέσμους και οι μηχανικοί μπόρεσαν να ολοκληρώσουν αυτές τις εργασίες προτού καν ξεκινήσει η παραγωγή του πρώτου συνδέσμου από το εργοστάσιο. Η εκτύπωση μας εξοικονόμησε χρόνο, χρήμα και έδωσε τη δυνατότητα να επιλυθεί ο προγραμματισμός.
Εκτός της δημιουργίας πρωτοτύπων, έχετε φτιάξει εξαρτήματα παραγωγής μέχρι στιγμής;
Ναι, κάποια από τα εξαρτήματα τα οποία παράγουμε, αφορούν εφεδρικούς δακτυλίους, οι οποίοι συγκρατούν μια φλάντζα στη θέση της σε έναν υδραυλικό κύλινδρο, και ένα εργαλείο για τοποθέτηση Ο-ring. Αυτά τα εξαρτήματα είναι διαθέσιμα από το σύστημα παραγγελίας εξαρτημάτων που διαθέτουμε, και τυπώνονται κατά παραγγελία.
Ένα ακόμη εξάρτημα που έχουμε εκτυπώσει για πελάτη μας, είναι ένας βραχίονας σκίασης για έναν εκσκαφέα. Ο προμηθευτής για τους βραχίονες είχε κλείσει και δεν υπήρχε το εργαλείο. Ο πελάτης χρειαζόταν ένα σετ, το οποίο και τυπώσαμε.
Είμαστε στη διαδικασία εύρεσης άλλων εξαρτημάτων για παραγωγή και την ολοκλήρωση εργασιών επικύρωσης. Όταν επιλέγεις ένα εξάρτημα για παραγωγή, επιθυμείς να κάνεις μια έξυπνη επιλογή και να καθορίσεις ότι επέλεξες το κατάλληλο εξάρτημα για τους σωστούς λόγους.
Με τι υλικά δουλεύετε σε αυτό το εργαστήριο;
 |
| Μια από τις λειτουργίες του ομίλου Additive Manufacturing είναι η επιμόρφωση των μηχανικών της Caterpillar ανά τον κόσμο σχετικά με την εκτύπωση 3D και τις δυνατότητες που αυτή παρέχει, δήλωσε η κα Brittany Hancock, μηχανικός στην ΑΜ. |
Υπάρχουν πλαστικά και μεταλλικά υλικά. Οι τεχνολογίες SLA και υδροβολής υλικών τυπώνουν σε πλαστικά με επεξεργασία UV. Οι εκτυπωτές FDM τυπώνουν πλαστικά βαθμονομημένα για χύτευση με ψεκασμό – ABS, nylon, ULTEM, polycarbonate, και ASA.
Ο εκτυπωτής μετάλλου αυτή τη στιγμή τυπώνει σε ανοξείδωτο ατσάλι 17-4. Όταν θα είμαστε ικανοποιημένοι από την εκτύπωση σε αυτό το υλικό, θα δοκιμάσουμε κάποιο άλλο.
Οι εκτυπωτές μετάλλου έχουν τη δυνατότητα να τυπώνουν σε αλουμίνιο, ανοξείδωτο ατσάλι, σε χάλυβα μαρτενγήρανσης και κοβαλτίου χρωμίου. Αυτό το μηχάνημα ήταν μια νέα προσθήκη και μπήκε σε λειτουργία νωρίτερα μέσα στο έτος.
Ποιοί παράγοντες καθορίζουν εάν θα χρησιμοποιήσετε μέταλλο ή πλαστικό για ένα τμήμα;
Η χρήση για την οποία προορίζεται το κάθε τμήμα καθορίζει τον τύπο του εξαρτήματος.
Εάν αυτό προορίζεται για ομοίωμα ή για τοποθέτηση ώστε να ελεγχθεί η συναρμογή του με άλλα τμήματα, γενικά προτείνουμε την εκτύπωση αυτού του τύπου εξαρτήματος σε πλαστικό. Ακόμη και κάποια εξαρτήματα παραγωγής, θα τα κατασκευάσουμε σε πλαστικό, γιατί αυτό απαιτεί ο σχεδιασμός. Αυτό που έχει σημασία είναι το σωστό υλικό για την αντίστοιχη δουλειά και αυτό αποτελεί μέρος της εργασίας μας εδώ στο εργοστάσιο ΑΜ.
Έρχεται κόσμος στους μηχανικούς μας με αυτό που θέλουν και τη γνώση για την τελική χρήση του εξαρτήματος, και εμείς τους βοηθάμε να αποφασίσουν τη διαδικασία εκτύπωσης, το υλικό και τις επεξεργασίες που απαιτούνται για να πάρουν το κατάλληλο εξάρτημα.
Για ποια εξαρτήματα θα συμφωνούσατε ότι είναι προτιμότερο το μέταλλο ως υλικό;
Τα εξαρτήματα που πρόκειται να εκτεθούν σε υψηλότερες θερμοκρασίες ή σε χημικά, στα οποία το πλαστικό δεν έχει αντοχή, ή εξαρτήματα που δέχονται μεγάλο φορτίο. Για παράδειγμα, τα εξαρτήματα πρωτότυπων κινητήρων όπως βραχίονες ή στροβιλιστές καυσίμων θα μπορούσαν να τυπώνονται απευθείας σε μέταλλο.
Καλούς υποψήφιους αποτελούν επίσης οι χυτεύσεις μικρής ποσότητας ή πρωτοτύπων, καθώς το καλούπι μπορεί να εκτυπωθεί από έναν εκτυπωτή αμμοβολής και μετά το εξάρτημα να παραχθεί από μέταλλο προοριζόμενο για παραγωγή. Αυτό παρέχει έναν καλό τρόπο για την παραγωγή ενός μεταλλικού εξαρτήματος χωρίς να το εκτυπώσεις, δημιουργώντας όμως το εργαλείο για να το κατασκευάσεις.
Πόσο φορτωμένο είναι το πρόγραμμά σας; Πόσο μεγάλη θα ήταν η αναμονή εάν είχα μια παραγγελία για ένα εξάρτημα;
Αυτό τον καιρό το πρόγραμμα στο εργοστάσιο είναι αρκετά φορτωμένο. Υπάρχει προγραμματισμός για όλες μας τις μηχανές. Γενικά δίνουμε ένα χρόνο αναμονής δύο εβδομάδων από την στιγμή της έγκρισης για την παραγωγή ενός εξαρτήματος.
Οι παράγοντες που μπορεί να αλλάξουν αυτό το χρόνο είναι: το υλικό που απαιτείται για την παραγωγή και πότε αυτό θα είναι προγραμματισμένο να μπει στον εκτυπωτή, ο τύπος φινιρίσματος, εάν τα αρχεία είναι έτοιμα προς εκτύπωση ή αν απαιτείται προεργασία για την ετοιμασία των αρχείων προς εκτύπωση (σχεδόν πάντοτε απαιτείται προεργασία), και ποιες είναι οι μετέπειτα εργασίες που απαιτούνται (βαφή, στεγανοποίηση, μηχανική επεξεργασία κλπ.).
Τι προγραμματίζει η Caterpillar για την επέκταση της εκτύπωσης 3D σε επίπεδο οργανισμού;
Κάτι ακόμη που προσπαθεί να κάνει ο όμιλος AM είναι να εκπαιδεύσει τους μηχανικούς στην εκτύπωση 3D. Με χιλιάδες μηχανικούς σε τοποθεσίες ανά τον κόσμο, αυτό μπορεί να αποδειχτεί δύσκολο. Ένα πρόγραμμα που έχει λειτουργήσει καλά μέχρι στιγμής, είναι το Πρόγραμμα Νομάδων Εκτυπωτών. Αυτό δανείζει έναν μικρό εκτυπωτή FDM σε κάποια ομάδα για διάρκεια 6 μηνών. Έτσι οι μηχανικοί και άλλοι εκτός του ομίλου AM έρχονται σε επαφή με την τεχνολογία της εκτύπωσης 3D.
Το πρόγραμμα βρίσκεται σε ισχύ για περίπου ενάμισι χρόνο με μεγάλη επιτυχία. Οι εγκαταστάσεις των εργοστασίων μας έχουν χρησιμοποιήσει αυτούς τους «νομάδες εκτυπωτές» για να δημιουργήσουν προσωποποιημένα εργαλεία για τις εγκαταστάσεις τους, που τους εξοικονομούν χρόνο, χρήμα και κάνουν τη δουλειά τους ασφαλέστερη.
Ας τα λάβουμε υπόψη μας όλα αυτά αφού μετά την παραγωγή 3D υτοκινήτων ξεκίνησε και η παραγωγή 3D ανταλλακτικών εξαρτημάτων.
Το μέλλον πιο κοντά από ΠΟΤΕ!.
