Teljesen átalakítja az ipart a különleges nyomtatás

2017.06.17. 07:31

Az additív technológia ugyan nem újdonság, azonban a General Electric most már annyira széleskörűen tudja alkalmazni a fémporos ipari 3D-s nyomtatást, hogy az végső soron egész iparágakat állíthat a feje tetejére, és alaposan pánikba ejtheti a különböző piaci szereplőket.

A GE, vagyis a General Electric a héten Berlinben megtartott európai Minds + Machines konferenciájának egyik legérdekesebb központi eleme az additív technológia egyre nagyobb térhódítása volt. Habár az additív jelző elsőre furcsának hathat, nagyon leegyszerűsítve valójában 3D-nyomtatásról van szó, azonban a GE igyekszik megkülönböztetni azt, amikor valaki kinyomtat egy műanyag dísztárgyat attól, amikor már lassan teljes repülőgép-motorok készülnek ezzel a technikával. Ezenkívül az additív azt is jelzi, hogy itt hozzáadnak az anyaghoz, nem pedig vágnak belőle.

Nem új dologról van szó, valójában már az 1990-es évek elejétől kezdve kísérleteztek hasonlóval és maga a GE is lassan tíz éve használ így készült alkatrészeket. A dolog lényege, hogy a nyomtatásra használt gép rendkívül vékony fémport szór le, majd abból lézerrel alakítja ki a megfelelő formát. A rétegek annyira vékonyak (30 és 100 mikron közötti vastagságról van szó jelenleg), hogy szabad szemmel nem is láthatóak, de ahogy jönnek egymás után a rétegek és a lézer teszi a dolgát, szépen-lassan kialakul belőle az előállítani kívánt alkatrész.

Ami igazából újdonság, hogy a technológia annyira beérett, hogy ma már tulajdonképpen minden szempontból alkalmas tömegtermelésre. A 3D-nyomtatásról és az additív technológiáról ugyanis egészen az elmúlt időszakig azt gondoltuk, hogy csak nagyon gyors prototipizálásra használható, és ez persze igaz is.

Egy additív eljárással készített üzemanyagpumpa repülőgépekhez.Forrás: Adam Senatori / GE

Míg a hagyományos fémöntvényes eljárással egy alkatrész elkészítésének folyamata nagyjából úgy néz ki, hogy a mérnökök több hónapot töltenek el tervezéssel, majd elindul a gyártás mindenféle különösebb éles tesztelhetőség nélkül (aztán pedig a mérnökök reménykednek, hogy minden rendben lesz), addig az additív technológia lehetővé teszi azt, hogy a tervezést követően azonnal kipróbálhatók legyenek a prototípusok, majd a tapasztalatok alapján vissza lehet térni a tervezőasztalhoz, ezt követően újra tesztelni (ha szükséges), majd optimalizálni és elindítani a gyártást. Ráadásul ehhez az egészhez kevesebb, mint fele annyi idő szükséges, mint a hagyományos eljárás esetében, hiszen ott csak a gyártáshoz szükséges öntőformák és berendezések élőállítása önmagában majdhogynem több időt vesz igénybe, mint az additív technológiánál a teljes folyamat.

A GE azonban nagyon büszke arra, hogy annak az időszaknak most már vége, amikor az additiív nyomtatás kizárólag a prototípusok gyors és hatékony előállítására volt alkalmas. Ma már minden adott ahhoz, hogy ezt tömegtermeléshez használják, ráadásul nagyon jó eredményekkel, több szempontból is.

Egyrészt az additív eljárással megtervezett és legyártott alkatrészek sokkal jobbak lehetnek, egészen egyszerűen azért, mert olyan komplex formák kialakítására van lehetőség, ami a hagyományos öntéssel szimplán elképzelhetetlen. Ez magávan vonzza azt is, hogy a korábbi mérnöki szemléletmód már nem megfelelő, a tervezőknek úgy kell gondolkodniuk, ahogy korábban még el sem tudták volna képzelni, és ki kell dobniuk az ablakon szinte minden bevett szokást.

Erre a vállalat egyébként nagy figyelmet is fordít, nem kevés erőfeszítésükbe kerül, hogy a mérnökök "elfelejtsék" azt, amit korábban hosszú évekig, évtizedekig tanultak, tapasztaltak és alkalmaztak. Ráadásul néha még ez sem elég, úgyhogy számos esetben egy külön kifejlesztett szoftvert alkalmaznak az alkatrészeken belül különböző formák kialakításának optimalizálására, a számítógép ugyanis olyan alakzatokkal és felépítésekkel tud előállni, amire egy ember soha nem gondolna. Sőt, ha hatékonyságról van szó, egyenesen a természethez fordulnak inspirációért a minél organikusabb formák megtalálása érdekében.

Mindenesetre a GE által először ilyen technológiával tervezett és gyártott, repülőgép hajtóművekbe szánt üzemanyag pumpája a korábban használtaknál 25%-kal könnyebb, ötször tartósabb, az előállítása pedig 30%-kal költséghatékonyabb. Meg kell jegyezni, hogy egyébként a pumpa egyszerűbb részei (például a komplex végpontokat összekötő csövek) továbbra is hagyományos öntvényekből készülnek, ott ugyanis ez még mindig olcsóbb. 

Az additív eljárással készült alkatrészek komplexebbek, ellenállóbbak és hatékonyabbak lehetnek.Forrás: Origo

Ez azonban többnyire már a múlt, még ha közeli is. A sorozatgyártás lehetősége mellett ugyanis a GE mostanra eljutott odáig, hogy elkészült az első, additív technológiával megtervezett és kivitelezett teljes sugárhajtóműve. A sorozatgyártásig még nem jutottak el, azonban a prototípusok már ténylegesen léteznek, és az eredmények meggyőzőek: a hajtómű 20%-kal kevesebbet fogyaszt, 5%-kal könnyebb, és itt jön a legfontosabb: 855 különböző alkatrész helyett mindössze 12-ből épül fel.

Az utóbbi annak köszönhető, hogy az additív technológiával egy adott alkatrész komplexebbé válhat és többféle funkciót is elláthat, ami mellesleg ismételten csak hatalmas szemléletmódváltást igényel a mérnökök részéről. Amit viszont lehetővé tesz, az alaposan felforgatja majd a teljes ipart, ez ugyanis azt jelenti, hogy gyakorlatilag nincs szükség többé külsős beszállítókra, vagy legfeljebb nagyon kevésre. Miért is lenne, amikor az irdatlan mennyiségű, hosszadalmas és rugalmatlan eljárással készülő különböző részegység helyett lehetőség van mindenzt jobb minőségben házilag legyártani úgy, hogy az egészet pár nap alatt kinyomja nekünk egy kocka alakú gép? A GE egyébként a vállalaton belül igyekszik feltárni, hol lehet létjogosultsága az additív technológia alkalmazásának, aminek köszönhetően 2016 óta már több mint 5 milliárd dollárt tudtak spórolni a költségeken.

Nem csoda, hogy a GE szerint a beszállítói láncban eddig fontos szerepet kapó vállalatok jelenleg éppen nagyon erősen átgondolják az életüket. A fejlődésnek pedig még közel sincs  vége. A vállalat azt ígéri, hogy 2020 környékére még tovább tudja majd automatizálni a folyamatokat, és egy-egy tárgy megépítse alatt menet közben változtatható lesz a felhasznált anyag kémiai tulajdonságai. És persze az előállításhoz használt gépek mérete is növekedni fog: jelenleg a vállalat ügyfelei számára körülbelül 1 köbméter kapacitású additív nyomtatók érhetők el, addig a cégen belül már javában használnak olyanokat is, amelyek ezek sokszorosát képesek nyújtani. 

További cikkek a rovatból:

Ha szeretne még több érdekes techhírt olvasni, akkor kövesse az Origo Techbázis Facebook-oldalát, kattintson ide!