Rapid.Tech – összegzett szakértelem az Additív Gyártáshoz

Az Erfurter Rapid.Tech 11. kiadása 2014. május 14-15-én tovább erősítette pozícióját, mint a generatív gyártás egyik nemzetközi vezető találkozóhelye. Körülbelül 3500 látogató 20 országból tájékozódott a legújabb fejlesztésekről, trendekről és alkalmazásokról a két nap alatt. Nemcsak több mint 78 kiállító, hanem 60 neves előadó is lehetőséget adott a beszélgetésre, akik a tudomány, kutatás és ipar területeiről érkeztek. Egyértelművé tették: az additív gyártás kulcstechnológia a következő ipari forradalomhoz – és néhány ágazatban már el is kezdődött. Szinte egy időben, május 15-17. között zajlott a második Fab.Con 3D, Németország egyetlen professzionális közönségmustrája a 3D nyomtatásról.

2004 óta a Rapid.Tech lehetőséget ad Erfurtban az insider-eknek és újoncoknak, kutatóknak és felhasználóknak, valamint gép- és anyagbeszállítóknak az intenzív, gyakorlati és ágazatközi tudásmegosztásra. A rendezvényen alkalmazói nap, tervezői nap, valamint a légi közlekedés, orvostechnika, CAD/CAM és Rapid Prototyping szakterületek fórumai kínáltak egyedülálló AM-es eseménysorozatot.

Az AM fenntartható hatással van a jövő gyártására

A generatív gyártási eljárások egyre több iparágban váltanak át a gyors prototípusgyártásból a sorozatgyártásba. Dr. Olaf Rehme, a Siemens AG mérnöki részlege, példákat mutatott be a már ma megvalósult ipari alkalmazásokról, és megállapította, hogy az additív gyártási folyamatlánc tudásigényes. Továbbá kitért a lehetőségekre és kihívásokra. Rehme szerint szükséges fejlesztések közé tartoznak többek között az anyagok, a szerkezeti szabályok, a termelékenység és költség aránya, valamint a folyamatfigyelés és minőségellenőrzés. Zárásként megjegyezte, hogy a jövőben a termékek inkább adatbázisokban, mint raktárakban lehetnek. – Az additív gyártás – egy játékváltoztató a gyártási iparban? – kérdést a második főelőadó, Dr.-Ing. Bernhard Langefeld, Roland Berger Strategy Consultants, válaszolta meg. Egy friss tanulmány eredményeire alapozva rámutatott, hogy az AM fejlődése a sorozatgyártási eljárásként egy új értékláncot hozott létre az anyag, fejlesztés és szerződéses gyártás területén. 2012-ben mintegy 1,7 milliárd eurós globális piaci volumenhez képest a következő tíz évben négyszeres növekedést várnak. Ez a növekedés magában foglalja a fém magas technológiai alkatrészek egyre nagyobb arányú felhasználását is. Langefeld például a várható magasabb gyártási rátákat említette, melyeket több és erősebb lézerek, valamint optimalizált sugárirányítás és költségcsökkentés a fémporok esetében eredményezhet. Ez a rugalmasság és a generatív gyártási eljárások további előnyei révén az AM kulcstechnológiává válik a teljesítményigényes alkatrészek gyártásában, a fejlesztési folyamatok felgyorsításában, a gyártás flexibilizálásában és az Industry 4.0 megvalósításában. A következő két főelőadás innovatív megoldásokkal foglalkozott az AM számára. Dr.-Ing. Oliver Keßling bemutatta az ARBURG műanyag-mentesítő (AKF) nevű új ipari eljárást, amellyel összetett alkatrészek gyárthatók sorozatgyártási műanyagokból. Friedemann Lell, a Sauer GmbH/DMG Mori Seiki, a Lasertec 65 AM nevű innovatív lehetőséget ismertette a hozzáadott gyártásban, amely egy teljes értékű 5-tengelyes megmunkáló központtal és a generatív lézerépítési eljárással integrált világelső hibrid megoldás.

Alkalmazói nap – új technológiák

A sorozatgyártásban egyre nagyobb szerepet kap az AM alkalmazása, így a folyamatok, eljárások és gépek választéka is bővül. A rendezvény idei alkalmazói napja 13 előadásban nyújtott részletes áttekintést. Vasyl Kashevko, a Berlin Műszaki Egyetem Szerszámgépek és Gyártási Műveletek Intézete (IWF), bemutatott egy új tesztet a generatív gyártási eljárások tervezési határainak vizsgálatára. Ez lehetővé teszi, hogy az új anyagok felhasználásával a skálázhatóságot és a gyártási határokat különböző szerkezeti jellemzőknél becsülni lehessen. Christian Polzin, a Rostocki Egyetem, egy új 3D nyomtatási módszert ismertetett, amellyel kerámia formázókat lehet gyártani alumínium-oxidból és szilícium-karbidból. Mindkét alapanyag széles körben alkalmazott a technikai kerámiák területén. Alumínium-oxidból például váltólemezek vagy szinterelő segédanyagok készülnek, míg szilícium-karbidból például égőelemek vagy csúszócsapágyak. További előadások foglalkoztak többek között a 3D-s szitanyomással, amelyben miniaturizált alkatrészek gyárthatók nagy sorozatokban, az innovatív és környezetbarát eColouring technológiával, nyílt forráskódú hardverekkel, új nyomtatási technológiákkal és szoftverfejlesztésekkel. A napirenden szerepeltek továbbá felhasználói beszámolók, például Theresa Swetly, a BMW München, az additív gyártású alkatrészek alkalmazási lehetőségeiről a járművezetői kabinban a bajor autógyártónál.

Tervezői nap – Az additív eljárások lehetőségei és határai

A szinte korlátlan formatervezési és szerkezeti szabadság az egyik legnagyobb előnye az additív gyártásnak. Ugyanakkor ez a szabadság a tervezők egyik legnagyobb kihívását is jelenti. A generatív alkatrészek tervezése saját szabályok szerint zajlik, amelyeket a május 15-i tervezői nap nyolc előadása tárgyalt. Az előadások többek között a korábban kidolgozott tervezési szabályok alkalmazási területének bővítését, különböző szélkörülmények között a lézeres szinterezésnél alkalmazott szabályokat, valamint egy fémszerkezetes versenyautó struktúrális alkatrészének FE-alapú topológiai optimalizációját mutatták be. Alexander N. Steiner, a netfabb GmbH, bemutatott egy innovatív szoftvermegoldást, amellyel a természet mintázatait követő, bonyolult szerkezetek számítógépes tervezése lehetséges. A további additív gyártás során csak a szerkezet változtatásával új tulajdonságú alkatrészek jönnek létre ismert anyagokból. Fabian Riß, a Fraunhofer Intézet a Szerszámgépek és Átalakítástechnika IWU, egy új megközelítést mutatott be a terhelés szerint optimalizált sandwich-alkatrészek tervezéséhez. Ez a módszer lehetővé teszi a cellás szerkezetek terhelés szerinti igazítását és geometriai adaptálását egy szabadformájú felülethez. Az additív gyártással kombinálva ez a könnyű szerkezetek gyártási potenciálját a hagyományos módszerekhez képest jobban ki lehet aknázni, miközben további funkciók, például az optimális fedőréteg kötése és a telegráf-effekt csökkentése is beépíthető.

AM – nagy potenciál a légi közlekedésben

A légi közlekedésben az AM már egyes területeken termelési szinten is alkalmazott technológia. Ezt Stephan Eelman, a The Boeing Company, hangsúlyozta előadásában. Áttekintést adott a generatív gyártás fő alkalmazási területeiről a világ legnagyobb repülőgépgyártójánál, és kiválasztott példákat mutatott be. Ezek kapcsán ismertette az alkalmazás és a kihívások kérdéseit, különösen a különböző gyártási folyamatok és anyagok átültetését a gyors prototípustól a repülőgéprész-gyártásig. Egy új megközelítést mutatott be Alexander Altmann, a Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH, a szeleptömbök gyártására a légi közlekedésben, a szelektív lézeres olvadás (SLM) segítségével. Eredményként egy tanulmány eredményeit ismertette, amely szerint a hagyományos gyártáshoz képest akár 55%-os súlymegtakarítást lehet elérni hasonló teljesítmény és költség mellett. A két napos rendezvény összesen 13 előadása között szerepelt az európai közös kutatási projekt, a RepAIR, amelyben tizenkét intézmény vizsgálja az additív gyártás lehetőségeit a repülőgépek karbantartásában. Partnerek között voltak a Boeing és a Lufthansa Technik, akik az átfogó alkalmazási forgatókönyveket tesztelték karbantartási és javítási folyamatokban, figyelembe véve a légiközlekedési szektor tanúsítási követelményeit, gazdasági szempontokat és a gyártás befolyásoló tényezőit. Emellett bemutatták az új szoftverfunkciók lehetőségeit a rácsszerkezetek tervezésében, amelyek kihasználják az AM különleges előnyeit.

Új lehetőségek az egyedi megoldásokban az orvostechnikában

A generatív eljárások egyre nagyobb szerepet kapnak az orvostechnikában is. Ezt támasztották alá a két napos orvostechnikai szakmai fórum tizenkét előadása is. A szövetkezelési trendeket Paulo Bártolo, a Manchesteri Egyetem, a Biomanufacturing fogalmával mutatta be. Uwe Gbureck professzor, a Würzburgi Egyetem, a 3D-por nyomtatással készült összetett alakú kerámia implantátumok és scaffolds gyártásáról és hatóanyag-módosításáról számolt be. Rávilágított arra, hogy a kalcium- vagy magnézium-foszfát cementekből készült biokerámiák, mivel hasonlítanak a csont mineralizált fázisához, kiválóak csontpótló anyagként. Emellett a szerkezetek hatóanyagokkal, például antibiotikumokkal vagy beültetést segítő adalékokkal való módosításáról is szó esett. A kalcium-foszfát alapú csontpótló nyomtatás és a 3D-nyomtatott kerámia csontpótló struktúrák utófeldolgozása is szerepelt a programban. Ronny Hagemann, a Hannoveri Lézerközpont, egy eljárást mutatott be a platina-irídium ötvözetek szelektív lézeres mikroszinterezésére. Az anyagot egyedi biológiai és elektromos tulajdonságai miatt elsősorban biomedicinális implantátumokhoz, például pacemakerhez használják. A kísérletek során reprodukálhatóan homogén, teljesen az aljzatanyaghoz kötött rétegeket lehetett létrehozni. Egy másik előadás a klinikai alkalmazásokat mutatta be, ahol Dr. Fürnstahl, a Balgrist Egyetemklinika, hangsúlyozta, hogy az additív gyártás már a műtőben van. A klinikán már 100 beteg műtétjét tervezték 3D-ben, és sikeresen alkalmaztak betegspecifikus sablonokat.

3D fejlesztések a fogászatban

A digitális technológia gyors ütemben terjed a fogorvosi praxisokban és a fogtechnikai laborokban egyaránt. A „CAD/CAM és Rapid Prototyping a fogászatban” szakterület két napja során tizenkét előadásban ismertették a legfrissebb eredményeket és fejlesztéseket. Emidio Marco Cennerilli, az EGS S.r.l., a digitális fogászat legújabb trendjeiről és technológiáiról számolt be, külön hangsúlyt fektetve arra, hogyan lehet a legújabb digitális eszközökkel optimalizálni a kommunikációt a fogorvos, a páciens és a labor között. Dr. Sascha Cramer, a Clausbruch, Wieland Dental + Technik GmbH, összehasonlította a teljes kerámia rendszerek (Leuzit-üvegkerámia, lítium-diszilikát-üvegkerámia és áttetsző cirkónium-dioxid) optikai és mechanikai tulajdonságait, amelyek kedvezően alkalmazhatók a digitális monolitikus restaurációk gyártásában. Első klinikai tapasztalatokat Dr. Anna Jacobi, a Jacobi, Fendt & Kollégák fogorvosai, mutattak be a Replicate rendszerrel kapcsolatban. A bemutatott eljárás lényege, hogy a betegspecifikus implantátumot a DVT-felvétel és a műtét előtti digitális klinikai helyzet alapján tervezik és tervezik. A gyökérhasonló, egyedi abutmenttel ellátott implantátumot közvetlenül a kihúzás után helyezik be a meglévő fogmederbe.

Újdonságok, amiket kézbe lehet venni

A rendezvény idei Rapid.Tech nemcsak a szakterületi fórumokon, az alkalmazói napon és a tervezői napon kínált újdonságokat, hanem a kiállítási csarnokban is. Például az EOS GmbH a Rapid.Tech-ot választotta a világ első bemutatójára az új fémrendszer, az EOSINT M 290 számára. – Korábban már nagyon sikeres volt a részvételünk a kiállításon. Ezért döntöttünk úgy, hogy az új gépet itt élőben mutatjuk be, és az érdeklődés messze meghaladta várakozásainkat – mondta Stephan Wein, az EOS értékesítési vezetője. A kiállítók között a Rapid.Tech-nál megnövekedett a fémgépek iránti kereslet is. Ezt kihasználva Frank Borkenhagen, a Praxair Surface Technology GmbH értékesítési igazgatója elmondta: – Fémes poraink, amelyeket hőkezeléses bevonatokhoz használnak, nagyrészt a lézeres szinterezéshez is alkalmasak. Ezért úgy döntöttünk, hogy első alkalommal mutatkoznak be a Rapid.Tech-on. Nagy érdeklődést tapasztaltunk, és nagyon elégedettek vagyunk a részvétellel. Biztos vagyok benne, hogy 2015-ben is itt fogunk kiállítani.