Ipari 3D-nyomtató digitális ikerrel

A Siemens széles körben használja az additív gyártási (AM) technológiát prototípusok gyors készítéséhez, valamint erre építve sorozatgyártási megoldásokat vezetett be.

A svédországi Finspångban a Siemens már 2009-ben elkezdte az additív gyártási technológia alkalmazását, 2016 februárjában pedig megnyitott egy termelő üzemet 3D-s nyomtatással előállított fém alkatrészek gyártása céljából. A vállalati tervek szerint ez a beruházás volt az első lépés abban az irányban, hogy additív gyártási módszerekkel valósítsák meg a fém alkatrészek tömegtermelését és javítását. Az első, 3D-s nyomtatással előállított égő komponens, amely a Siemens egy nagy teljesítményű gázturbinájához készült, sikeresen üzemel kereskedelmi körülmények között a Cseh Köztársaságban, egy Brnoban létesített erőműben.

Az additív gyártás független gyártási útvonallá fejlődött, amely lehetővé teszi teljesen innovatív alkatrészek és struktúrák létrehozását kis tételekben, valamint egyedi tömeggyártási folyamatokban. 

Egy adott szoftveres működési környezetet más körülmények között utánzó technológia. Az emuláció lényege, hogy az emulált környezethez készült szoftverek és adatok feldolgozását lehetővé teszi az attól eltérő jellemzőkkel rendelkező környezetben is.

Az emuláció és a szimuláció között a különbség, hogy míg utóbbi dedikált, végső célja egy másik környezet a felhasználó számára is nyilvánvaló másolása és utánzása, addig az emuláció esetében ez kizárólag egy eszköz a kompatibilitás megvalósítása érdekében.

Az additív gyártás néven is ismert 3D-nyomtatás az 1980-as évek óta létezik. Akkor még csak műanyagokat használtak, mivel annak jellemzői tökéletes keverékét kínálták olyan prototípus-alkatrészek előállításához, amelyeket később hagyományos sajtoló- vagy fröccsöntő gépek, marógépek vagy esztergagépek gyártottak le tömegesen.

A mai additív gyártás alig hasonlítható össze a néhány évvel ezelőtti 3D-nyomtatással. Az az ipari szektorban a csúcstechnológiás alkatrészek fejlesztését és gyártását vezérli. Az öntést és marást kiegészítő folyamatként kezeli, így lehetővé válik innovatív alkatrészek létrehozása fémekből, polimerekből vagy kerámiából, amelyek a legtöbb esetben már jobban teljesítenek, mint a hagyományos gyártású társaik és olcsóbb az előállításuk is. Valójában az alkalmazások olyan területeken szaporodnak, mint az áramtermelés, a repülőgépipar, az egészségügy, a vasúti szállítás, az autóipar és a motorsport.

A hagyományos szerszámgépek geometriai korlátokkal rendelkeznek az előállítható alkatrészeken, de a 3D-nyomtatás ezeket a határokat messze hagyja. A 3D-nyomtatási folyamat lehetővé teszi szinte bármilyen komplex szerkezet tervezését. Ez azt jelenti, hogy egy alkatrész alakja a funkciójával összhangban megtervezhető.

Rotorlapát-nyomtatás

• A MasterPrint 3D-nyomtatóval és egy 5-tengelyes marógéppel – amelynek feje a nyomtatómodul helyére illeszthető – 6,7 méter hosszú rotorlapátot nyomtattak
• A filametet 522 kilogramm ABS adta, amelynek 20 százaléka szénszálas töltet volt
• A nyomtatási folyamat 75 órán át tartott, a marás és az utómunka további egy hetet vett igénybe
• A nyomtatógép a Siemens 840D CNC-vezérlőrendszert használja mind a megmunkálás, mind a 3D-nyomtatás vezérléséhez

Egyedi kerékpáros sisak nyomtatás

• HEXR kerékpáros bukósisak gyártó azzal az ötlettel rukkolt elő, hogy biztonságos kerékpáros bukósisakot gyárt, 3D-nyomtatóval.
• A sisakot úgy terveztek, hogy pontosan illeszkedjen a vásárló beolvasott fejének pontos körvonalához. A beolvasás 30 ezer pontból álló virtuális modellt generál. Ezen adatok felhasználásával a sisakokat 3D-nyomtatással gyártják és öt héten belül szállítják.
• A sisakok egy méhsejt szerkezetre épülnek, amely lényegesen jobban képes elnyelni az ütéseket, mint a hab.
• A HEXR, az EOS és a Siemens által kifejlesztett end-to-end megoldás célja most az új folyamat felgyorsítása, hatékonyabbá és nyereségessé tétele – ugyanakkor a minőség azonos szintjének fenntartása.
• A munkafolyamat lényege egy nagy teljesítményű ipari additív gyár tervezése és szimulációja. A HEXR optimális termelési rendszerének levezetése érdekében, különböző gyártási mennyiségek és gyártási beállítások mellett, a Siemens az alkatrészenkénti költségeket szimulálta.
• A terméktervezés és a szimuláció iparosítása érdekében a Siemens Xcelerator portfóliójának részeként a CAE Simcenter és az NX CAD rendszer játszik szerepet. Ez a szoftver létrehozza a sisak modelljét, amely lehetővé teszi a tervezők számára, hogy ütközési és aerodinamikai teszteket végezzenek virtuális környezetben a sisakon.