3D tisk se rychle etabluje ve výrobní sféře

Když sonda Juno agentury NASA odstartovala k Jupiteru, tvořily díly vyrobené 3D tiskem v její finální konstrukci jen malou část. Podle firmy Lockheed Martin, jejího výrobce, jde jen o malý krok směrem k cíli, který si předsevzali – časem vyrobit pomocí aditivní výrobní technologie celou kosmickou loď. Start zmíněné kosmické lodě ale znamená i velký skok směrem k využívání 3D tisku ve výrobních procesech tady na Zemi.

3D tisk se rychle etabluje ve výrobní sféře


3D tisk zavádí do výroby stále více podniků. A IT oddělení IT se na to musejí připravit. Lehčí, levnější díly vyrobené 3D tiskem, použité v sondě Juno pomohly dokázat, že aditivní výrobní technologie, která tvoří objekty nanášením materiálů v následných vrstvách, je připravená vydat se mimo sféru pouhých prototypů.

Takto vyrobené součásti obstály skvěle,“ říká Slade Gardner, spolupracovník pokročilé výroby a materiálů v divizi kosmických systémů ve společnosti Lockheed Martin. Byly to ale zatím jen díly pro jednu sondu.

Nyní se tento letecký gigant připravuje na použití procesů 3D tisku pro výrobu dílů i klasických letadel a dalších kosmických lodí. „Ověřujeme proces výroby a naším cílem je dokončit tyto činnosti během příštích několika let, možná dokonce i dříve,“ tvrdí Gardner.

Curtis Carson, vedoucí výzkumu a technologií pro výrobu a inženýrství v jiném leteckém gigantu – evropském Airbusu –, uvádí, že jejich firma už začala 3D tisk používat k výrobě formy pro bezpečnostní pásy pro letadla A310. Spouštěcím impulzem prý bylo, že jejich původní dodavatel zkrachoval.

V Airbusu plánují také začít používat plastové části vyráběné 3D tiskem pro letadla A350, a to nejpozději začátkem příštího roku. „Dokonce i u malých dílů vidíme při výrobě 50% úsporu hmotnosti a úspory nákladů ve výši 60 až 70 %,“ prohlašuje Carson.

Tradičně se 3D tisk používá převážně pro rychlou výrobu prototypů a k vytvoření raných konceptů kvůli posuzování „tvaru, vhodnosti a funkce“, uvádí Terry Wohlers, prezident společnosti Wohlers Associates, která se zabývá poradenstvím v oblasti 3D tisku.

„Další hranicí pro 3D tisk je skutečná výroba, produkce dílů, které se použijí pro konečné výrobky.“

 

Vznik digitální mozaiky

3D tisk je součástí nové digitální mozaiky, která spočívá v komplexní digitalizaci výrobního procesu – od počátečního návrhu a výroby až po náhradní díly. IT musí být připravené takovou změnu podpořit, vysvětluje Steve Betza, šéf pokročilé výroby a vývoje ve společnosti Lockheed Martin.

„Aktivně spolupracujeme s naším šéfem IT na vytváření digitální mozaiky pro výrobu leteckých komponent,“ uvádí Betza. Jejich mozaika obsahuje návrh pomocí systému CAD a vizualizačních nástrojů, systémy správy dat a systémy MRP a ERP. Vše se musí v oblasti výroby propojit s tablety a internetem věcí – a to včetně 3D tiskáren, které výrobce využívá.

Chcete-li úspěšně přejít od prototypů k hotovým výrobkům, musí se 3D tisk přetransformovat z vytváření tvarů s omezenou funkčností k plnění přísných požadavků výroby.

„Ale je tu ještě něco dalšího,“ upozorňuje Gardner. „Rick Ambrose, viceprezident divize kosmických systémů v Lockheed Martin, vytyčil cíl vyrábět pomocí technologie 3D tisku celé sondy, ale než se to podaří, bude nezbytné dozrání konstrukčních, materiálových, provozních a výrobních postupů, které se od zavedených standardů velmi liší,“ vysvětluje Gardner.

Co se týče stavu technologií a materiálů 3D tisku, „nic už rozvoji nebrání“, uvádí Gardner. Je podle něj nutné čas věnovat jen konstruktérské oblasti.

„Konstrukční principy, tvary a formy, které lze použít pro výrobu, založené na odebírání materiálu, jsou zcela jiné než u opačně orientovaného aditivního 3D tisku,“ upozorňuje Carson z Airbusu.

Aby mohli v jeho firmě plně využít výhody 3D tisku ve výrobě produktů, museli přehodnotit konstrukční metody a principy, vyvinout a implementovat nové standardy pro 3D tisk a také si osvojit nové soubory schopností k jejich využití.

„Pro výrobu pomocí 3D tisku neexistuje mnoho standardů,“ tvrdí Jon Cobb, viceprezident společnosti Stratasys, která je významným dodavatelem 3D tiskáren. Vertikální trhy směřující k výrobě – jako jsou třeba letecký průmysl, zdravotnictví nebo zubní lékařství – potřebují vytvářet produkty, které jsou pro 3D tisk mimořádně vhodné. Obvykle jde o malý počet vysoce drahých dílů, které je poměrně složité vyrobit klasickými metodami.

Cobb uvádí, že 3D tisk se nejlépe hodí v situacích, „kde se pracuje s nízkým počtem kusů nebo kde dochází často ke změnám“, což jsou případy, kdy je výroba pomocí odebírání materiálu nejméně efektivní.

V tuto chvíli je ale nutné vyřešit rychlost výroby. Cobb očekává, že by se rychlost jejich termoplastické 3D tiskové technologie FDM mohla časem zvýšit na dvoj- až pětinásobek.

V konečném důsledku to však nemusí být FDM ani žádná jiná současná výrobní aditivní technologie, která zlepší rychlosti výroby na úrovně potřebné pro podporu větších objemů.

Za tři až deset let se objeví nové technologie, které dokážou zásadně změnit způsob 3D tisku,“ popisuje Cobb. I když přiznal, že jejich společnost aktivně pracuje na nových technologiích, nechtěl uvést žádné konkrétní informace.

 

Díly na požádání

„Protože návrhy prototypů dozrávají a stávají se vhodné pro výrobu, bude Lockheed Martin intenzivně spolupracovat se svými zákazníky, aby prozkoumala možnost dodávek 3D tištěných náhradních dílů na požádání,“ popisuje Betza.

Použití okamžitého tisku náhradních dílů by nakonec mohlo narušit celý distribuční dodavatelský řetězec, což nikdo nechce, prohlašuje Cobb.

Některé náhradní díly nebudou uložené ve skladech, ale jako soubory na webových stránkách. Zákazníci si je potom mohou zdarma stáhnout a vytisknout si požadované díly na vlastních 3D tiskárnách nebo pomocí servisní kanceláře či nějakého poskytovatele odpovídající služby.

 

Kompletní článek zahrnující spoustu dalších poznatků, trendů a zajímavostí si můžete přečíst v Computerworldu 19/2014.

Úvodní foto: © M3D



Vyšlo v Computerworldu 19/2014








Komentáře