Adalékgyártás a technológiai változásban

A légi- és űrtechnika a jelenlegi fém 3D nyomtatás fejlődésének egyik nyertese. Kis mennyiségek és a könnyű, nagy teljesítményű alkatrészek magas összetettsége már ma is az Additív Gyártás erősségei közé tartozik. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch és Dr. Stefan Leuders egyetértenek: A légi- és űripar a jelenlegi fejlesztések egyik nyertese a fém 3D nyomtatás területén. Kis mennyiségek és a könnyű, nagy teljesítményű alkatrészek magas összetettsége már ma is az Additív Gyártás erősségei közé tartozik. © Fraunhofer ILT, Aachen, Németország

Dr. Stefan Leuders hangsúlyozza az AM fenntarthatósági potenciálját, különösen az eszközök és alkatrészek javítása és újrahasznosítása révén, ami döntő szempont a jövőbeli körforgásos gazdaság szempontjából. © voestalpine / Dr. Stefan Leuders kiemeli, hogy az AM-nak milyen lehetőségei vannak a fenntarthatóság javítására, különösen az eszközök és alkatrészek javítása és újrahasznosítása révén. Az alkatrészek és eszközök javítása és újrahasznosítása képessége kulcsfontosságú eleme egy jövőbeli körforgásos gazdaságnak. © voestalpine

Dr. Tim Lantzsch (balra) a Fraunhofer ILT-től és Dr. Stefan Leuders (jobbra) a voestalpine-tól megvitatják a fémes 3D nyomtatás aktuális trendjeit, amelyek hosszú távon képesek megváltoztatni az ipari termelést. © Fraunhofer ILT, Aachen

Dr. Tim Lantzsch és Dr. Stefan Leuders megvitatják az Additív Gyártás hosszú távú kilátásait, beleértve a meglévő gyártási folyamatokba való integrációt és az AM szerepét a körkörös gazdaságban. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch és Dr. Stefan Leuders beszélnek az Additív Gyártás hosszú távú kilátásairól, beleértve a meglévő gyártási folyamatokba való integrációt és az AM szerepét a körkörös gazdaságban. © Fraunhofer ILT, Aachen, Németország

Dr. Tim Lantzsch és Dr. Stefan Leuders ismertetik az Additív Gyártás technológiai akadályait, különösen az új anyagok fejlesztésének kihívását és a folyamatbiztonság biztosítását a tömeggyártásban. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch és Dr. Stefan Leuders bemutatják az Additív Gyártás technológiai kihívásait, különösen az új anyagok fejlesztésének és a folyamat megbízhatóságának biztosítását a tömeggyártásban. © Fraunhofer ILT, Aachen, Németország

Az additív gyártás, különösen a fém 3D nyomtatás, az elmúlt években egy ígéretes technológiából komoly ipari gyártási összetevővé vált. Olyan iparágak, mint a gépgyártás, a légi- és űrtechnika, az autóipar és a fémfeldolgozás előtt áll egy technológiai változás, amely kiterjedt hatással lehet a tervezésre, a gyártásra és a fenntarthatóságra. Dr. Stefan Leuders, a voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH, Düsseldorf technológiai és innovációs vezetője, valamint Dr. Tim Lantzsch, a Fraunhofer Laser Technology ILT, Aachen lézeres porágyfúziós osztályvezetője megvitatják az additív gyártás (AM) aktuális trendjeit, elemzik a lehetőségeket és kockázatokat, és rámutatnak, mely iparágak profitálhatnak különösen.

Örömmel beszélgetünk két elismert szakértővel a 3D nyomtatás jövőjéről. Milyen aktuális trendek figyelhetők meg az additív gyártásban? Mely fejlesztéseket tartja ígéretesnek az Önök nézőpontjából?

Dr. Tim Lantzsch: Egy fontos tendencia, amit látok, az az anyagok és alkalmazások egyre személyre szabottabbá tétele az additív gyártás specifikus igényeihez. Sok eddigi anyagot eredetileg nem erre a módszerre fejlesztettek ki. Emellett látjuk, hogy bár a technológia még drága, de célzott költségcsökkentésekkel és a niche alkalmazásokra való fókuszálással egyértelműbbé válik az értéke.

Dr. Stefan Leuders: Az aktuális trendek az additív gyártásban erősen arra irányulnak, hogy a technológia egyedi előnyeit a különböző alkalmazási területeken jobban kiaknázzuk és kihasználjuk. Különösen ígéretes számomra az a növekvő hajlandóság, hogy hosszú ideje meglévő fejlesztési megközelítéseket újragondoljanak, és ne alkalmazzák azokat egy az egyben új termékekre, amelyek később esetleg additív folyamatúton készülnek. Számomra elsősorban nem a meglévő eljárások helyettesítése a cél, hanem az AM által nyújtott terméknövekedés elérése.

„Túl drága” – hallani az AM kapcsán. Milyen gazdasági kihívásokkal foglalkozik az additív gyártás területén?

Dr. Tim Lantzsch: A gazdasági kihívások elsősorban a berendezések és anyagok magas költségeiben rejlenek. Ezek a költségek jelentősen befolyásolják az alkatrészek árát, és még mindig van jelentős tartalék a optimalizálásban. Különösen kritikus a folyamatbiztonság, amely még nem általánosan adott. Dolgozunk azon, hogy az additív gyártást egy szakterületi niche-ből egy robusztus, széles körben alkalmazható technológiává fejlesszük, amely versenyképes a tömegtermelésben is.

Dr. Stefan Leuders: Egy központi gazdasági tényező továbbra is az eszközóra, ezt teljes mértékben osztom. Az eszközköltségek tekintetében azonban egyre több mozgás figyelhető meg, különösen a nem európai verseny miatt, ami ugyanakkor az alkalmazott anyag költségét is növeli, így itt is egyre nagyobb nyomás van a költségcsökkentésre. Mindezek ellenére a költségcsökkentés kérdése továbbra is kulcsfontosságú az AM ipari felhasználásában, hogy a jövőben további alkalmazási területeket tudjunk feltárni.

Mik szerint az additív gyártás potenciáljai és határai? Mit kínál az AM különösen a fenntarthatóság szempontjából?

Dr. Stefan Leuders: Az additív gyártás jelentős fenntarthatósági potenciállal bír, különösen a anyagfelhasználás drasztikus csökkentésének lehetősége révén. Ellentétben a szubtraktív gyártási módszerekkel, csak az a anyag olvad meg, amely ténylegesen szükséges a termékhez. A későbbi felhasználási szakaszban is gyakran mutatkoznak előnyök, például csökkent selejtráta vagy rövidebb ciklusidők az alumínium öntésben vagy műanyag fröccsöntésben, amelyeket additív gyártású szerszámokkal, például kontúrközeli hűtéssel lehet elérni. Egy másik fontos szempont a szerszámok és alkatrészek javítása és újrahasznosítása, amit az AM jelentősen megkönnyít. Ez jelentősen meghosszabbíthatja a termékek élettartamát, így a források felhasználását is csökkenti. Ugyanakkor kihívások is vannak: a technológia még viszonylag fiatal az ipari alkalmazás szempontjából, így például az automatizálás és a folyamatbiztonság terén még van fejlesztési lehetőség.

Dr. Tim Lantzsch: Az additív gyártás potenciáljai elsősorban abban rejlenek, hogy képes komplex geometriákat és egyedi megoldásokat megvalósítani, amelyek hagyományos módszerekkel alig vagy egyáltalán nem lennének elérhetők. És nyilván: a célzott anyagfelhasználás, amikor csak a ténylegesen szükséges anyagot dolgozzuk fel, jelentősen csökkentheti az erőforrás-felhasználást. Ez különösen releváns, ha az egész termék életciklusát nézzük. Ugyanakkor figyelembe kell venni, hogy az anyagok gyártása és előkészítése energiaigényes. Emellett az integráció a meglévő gyártási folyamatokba gyakran kihívást jelent, mivel az AM még sokszor szigetként működő technológiának számít.

Milyen technológiai akadályokkal szembesül jelenleg az additív gyártás, és miben folytat kutatásokat?

Dr. Stefan Leuders: Egy döntő pont számunkra az új folyamatútvonalak fejlesztése, hogy megfeleljünk ügyfeleink technikai és gazdasági igényeinek. Emellett a gyártott alkatrészek és szerszámok tervezése és kialakítása is jelentős szerepet játszik ebben. Természetesen az AM szorosan összefügg a „anyagok” témával a voestalpine-nál. Ezért intenzíven dolgozunk új anyagok fejlesztésén és azok utókezelésén, hogy teljes mértékben kiaknázhassuk az AM technológiai potenciálját.

Dr. Tim Lantzsch: Pontosan, az egyik legnagyobb technológiai akadály jelenleg az anyagválaszték. Sok jelenleg használt anyag eredetileg nem az additív gyártásra készült, ami gyakran kompromisszumokat eredményez a minőségben és a teljesítményben. Ezért működünk együtt anyaggyártókkal az új anyagok gyorsabb jóváhagyása érdekében az additív gyártásban. Emellett intenzíven dolgozunk a Fraunhofer ILT-nél a folyamatbiztonság javításán és a meglévő berendezések fejlesztésén, hogy az additív eljárások stabilabbak és hatékonyabbak legyenek. Egy másik fontos téma a folyamatok szabványosítása, hogy egységes minőséget tudjunk biztosítani a tömegtermelésben.

Az ipar tehát lassan, de biztosan változik. Kik azok a nyertesek ennek a fejlődésnek az additív gyártásban?

Dr. Stefan Leuders: A hosszú távú nyertesek azok a vállalatok, amelyek hajlandóak stratégiailag befektetni az új technológiákba, és képesek kezelni a vele járó bizonytalanságokat. A közelmúltban például az űrkutatás vagy a gyógyászat területén találunk példákat. Számomra azonban nemcsak a gazdasági erőforrások kérdése ez, hanem néha a vállalati kultúráé is.

Ezzel szemben az olyan iparágak és vállalatok, amelyek erősen a költségorientált tömegtermeléstől függenek, általában nehezebben alkalmazkodnak. Természetesen itt is vannak alkalmazási lehetőségek, főként szerszámkészítésben és kevésbé a végtermékekben.

Dr. Tim Lantzsch: Én is így látom. A fejlődés nyertesei azok az iparágak, amelyek egyedi, összetett alkatrészekre támaszkodnak, és ki tudják aknázni az additív gyártás rugalmasságának és tervezési szabadságának előnyeit. A légi- és űrtechnika, valamint az orvostechnika területén az AM hatalmas lehetőségeket kínál az alkatrészek optimalizálására, miközben csökkenti a súlyt és az anyagfelhasználást. A csúcskategóriás autógyártás és a motorsport szintén profitálni fognak az additív gyártás lehetőségeiből, különösen könnyebb és nagyobb teljesítményű alkatrészek gyártásával.

Köszönjük az izgalmas beszélgetést.

Látogasson el hozzánk 2023. november 19. és 22. között Frankfurt am Mainban a Formnext kiállításon, a Fraunhofer közös standján, a 11. csarnokban, D31-es standnál, hogy többet megtudjon az AM lehetőségeiről.