Dodruk w przemianie technologicznej

Lotnictwo i kosmonautyka należą do beneficjentów obecnego rozwoju w metalowym druku 3D. Małe serie i wysoka złożoność lekkich, wydajnych komponentów już dziś stanowią jedne z mocnych stron technologii Druku Addytywnego. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch i Dr. Stefan Leuders zgadzają się: przemysł lotniczy i kosmiczny jest jednym z beneficjentów obecnych zmian w metalowym druku 3D. Małe ilości i wysoka złożoność lekkich, wysokowydajnych komponentów już dziś należą do mocnych stron technologii Druku Addytywnego. © Fraunhofer ILT, Aachen, Niemcy

Dr. Stefan Leuders podkreśla potencjał zrównoważonego rozwoju technologii AM, szczególnie poprzez naprawę i ponowne przetwarzanie narzędzi i elementów, co jest kluczowym aspektem przyszłej gospodarki o obiegu zamkniętym. © voestalpine / Dr. Stefan Leuders podkreśla, jak duży potencjał ma AM w poprawie zrównoważonego rozwoju, zwłaszcza poprzez naprawę i odnowę narzędzi oraz komponentów. Umiejętność naprawy i odnawiania komponentów i narzędzi jest kluczowym elementem przyszłej gospodarki o obiegu zamkniętym. © voestalpine

Dr. Tim Lantzsch (z lewej) z Fraunhofer ILT oraz Dr. Stefan Leuders (z prawej) z voestalpine dyskutują o aktualnych trendach w metalowym druku 3D, które mają potencjał, aby na trwałe zmienić przemysłową produkcję. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch (z lewej) z Fraunhofer ILT oraz Dr. Stefan Leuders (z prawej) z voestalpine omawiają obecne trendy w metalowym druku 3D, które mają potencjał, aby na dłuższą metę zmienić przemysłową produkcję. © Fraunhofer ILT, Aachen, Niemcy

Dr. Tim Lantzsch i Dr. Stefan Leuders omawiają długoterminowe perspektywy druku addytywnego, w tym integrację z istniejącymi procesami produkcyjnymi oraz rolę AM w gospodarce o obiegu zamkniętym. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch i Dr. Stefan Leuders omawiają długoterminowe perspektywy Druku Addytywnego, w tym integrację z istniejącymi procesami produkcyjnymi oraz rolę AM w gospodarce o obiegu zamkniętym. © Fraunhofer ILT, Aachen, Niemcy

Dr. Tim Lantzsch i Dr. Stefan Leuders wyjaśniają technologiczne wyzwania druku addytywnego, w szczególności trudność w opracowywaniu nowych materiałów oraz zapewnieniu bezpieczeństwa procesu w produkcji masowej. © Fraunhofer ILT, Aachen / Dr. Tim Lantzsch i Dr. Stefan Leuders wyjaśniają technologiczne wyzwania druku addytywnego, w szczególności trudność w opracowywaniu nowych materiałów oraz zapewnieniu bezpieczeństwa procesu w produkcji masowej. © Fraunhofer ILT, Aachen, Niemcy

Technologia druku addytywnego, w szczególności metalowy druk 3D, w ostatnich latach przekształciła się z obiecującej technologii w poważny element przemysłowej produkcji. Branże takie jak inżynieria maszyn, lotnictwo i kosmonautyka, przemysł motoryzacyjny oraz obróbka metali stoją przed zmianami technologicznymi, które mogą mieć dalekosiężne skutki dla projektowania, produkcji i zrównoważonego rozwoju. Dr Stefan Leuders, kierownik działu Technologii i Innowacji w voestalpine Additive Manufacturing Center GmbH, Düsseldorf, oraz Dr Tim Lantzsch, kierownik działu Laser Powder Bed Fusion w Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen, dyskutują o aktualnych trendach w technologii druku addytywnego (AM), analizują szanse i ryzyka oraz wskazują, które branże mogą odnieść największe korzyści.

Z radością rozmawiamy z dwoma wybitnymi ekspertami o przyszłości druku 3D. Jakie są obecne trendy w technologii druku addytywnego? Które z rozwiązań wydają się najbardziej obiecujące z Państwa punktu widzenia?

Dr Tim Lantzsch: Ważnym trendem, który dostrzegam, jest rosnące dostosowywanie materiałów i aplikacji do specyficznych wymagań technologii druku addytywnego. Wiele dotychczasowych materiałów pierwotnie nie było opracowanych do procesów addytywnych. Ponadto widzimy, że technologia ta, choć wciąż kosztowna, dzięki celowym obniżkom kosztów i skupieniu się na niszowych zastosowaniach, może wyraźniej ukazać swoją wartość dodaną.

Dr Stefan Leuders: Aktualne trendy w druku addytywnym koncentrują się mocno na pełniejszym wykorzystaniu specyficznych zalet technologii dla różnych obszarów zastosowań i oczywiście na ich praktycznym wykorzystaniu. Szczególnie obiecujące jest dla mnie rosnące gotowość do przemyślenia od dawna istniejących podejść rozwojowych i nieprzenoszenia ich bezpośrednio na nowe produkty, które później mogą być wytwarzane metodami addytywnymi. Dla mnie najważniejsze nie jest zastępowanie istniejących metod, lecz zwiększanie wartości produktu dzięki AM.

»Zbyt drogie« – to słyszy się często w kontekście AM. Jakie wyzwania ekonomiczne związane z technologią druku addytywnego Państwo analizują?

Dr Tim Lantzsch: Wyzwania ekonomiczne głównie dotyczą wysokich kosztów urządzeń i materiałów. Koszty te znacząco wpływają na cenę elementów, a tutaj nadal istnieje duży potencjał optymalizacji. Szczególnie krytyczne jest bezpieczeństwo procesu, które jeszcze nie jest szeroko zapewnione. Pracujemy nad tym, aby rozwijać druk addytywny od niszowej specjalizacji do stabilnej, szeroko stosowanej technologii, konkurencyjnej również w masowej produkcji.

Dr Stefan Leuders: Kluczowym czynnikiem ekonomicznym jest nadal koszt godziny pracy urządzenia, zgadzam się z tym. Jeśli chodzi o koszty urządzeń, widzimy jednak coraz większy ruch, szczególnie napędzany przez konkurencję spoza Europy, co jednocześnie powoduje wzrost udziału kosztów materiału i tym samym rosnącą presję na obniżanie kosztów. Niemniej jednak temat redukcji kosztów w kontekście przemysłowego wykorzystania AM pozostaje kluczowym elementem, aby móc w przyszłości rozwijać kolejne obszary zastosowań.

Jakie są Państwa zdaniem potencjały i granice technologii druku addytywnego? Co AM może nam zaoferować w szczególności w zakresie zrównoważonego rozwoju?

Dr Stefan Leuders: Druk addytywny oferuje znaczny potencjał zrównoważonego rozwoju, szczególnie poprzez możliwość drastycznego ograniczenia zużycia materiałów. W przeciwieństwie do metod subtraktywnych, w których topi się tylko materiał niezbędny do wykonania elementu. Również w późniejszym etapie użytkowania często można zauważyć korzyści, np. poprzez zmniejszenie odpadów lub krótsze czasy cyklu w odlewach aluminiowych czy wtrysku tworzyw sztucznych, które można osiągnąć dzięki narzędziom wyprodukowanym metodą addytywną z chłodzeniem blisko konturu. Kolejnym ważnym aspektem jest naprawa i ponowne przetwarzanie narzędzi i elementów, co dzięki AM jest znacznie łatwiejsze. Może to znacznie wydłużyć żywotność produktów i tym samym ograniczyć zużycie zasobów. Jednakże pojawiają się wyzwania: technologia wciąż jest relatywnie młoda w kontekście przemysłowym, co oznacza, że nadal istnieje potrzeba optymalizacji w zakresie automatyzacji i bezpieczeństwa procesu.

Dr. Tim Lantzsch: Potencjał druku addytywnego tkwi przede wszystkim w jego zdolności do realizacji złożonych geometrii i rozwiązań na wymiar, które z tradycyjnymi metodami byłyby trudne lub niemożliwe do wykonania. Jasne jest też, że dzięki celowemu wykorzystaniu materiału, czyli przetwarzaniu tylko tego, co jest faktycznie potrzebne, można znacznie ograniczyć zużycie zasobów. Jest to szczególnie istotne, gdy rozpatrujemy cały cykl życia produktu. Musimy jednak pamiętać, że produkcja i przygotowanie materiału są energochłonne. Ponadto integracja z istniejącymi procesami produkcyjnymi często jest trudna, ponieważ AM nadal często jest postrzegane jako technologia wyspowa.

Jakie wyzwania technologiczne stoją obecnie przed technologią druku addytywnego i nad czym Państwo pracują?

Dr Stefan Leuders: Kluczowym aspektem jest dla nas rozwój nowych ścieżek procesowych, aby sprostać technicznym i ekonomicznym wymaganiom naszych klientów. Równie ważne jest projektowanie i kształtowanie elementów i narzędzi wytwarzanych tym sposobem. Ponadto, AM w koncernie voestalpine jest ściśle powiązane z tematem „materiałów”. Intensywnie pracujemy nad rozwojem nowych materiałów i ich obróbki końcowej, aby w pełni wykorzystać potencjał technologii AM.

Dr Tim Lantzsch: Dokładnie, jednym z największych wyzwań technologicznych stojących obecnie przed drukiem addytywnym jest różnorodność materiałów. Wiele z obecnie używanych materiałów nie było pierwotnie opracowanych do druku addytywnego, co często prowadzi do kompromisów w jakości i wydajności. Dlatego współpracujemy z producentami materiałów, aby przyspieszyć kwalifikację nowych materiałów do technologii AM.

Dodatkowo, intensywnie pracujemy w Fraunhofer ILT nad poprawą bezpieczeństwa procesu i rozwojem istniejących urządzeń, aby metody addytywne mogły być stosowane w sposób bardziej stabilny i efektywny. Kolejnym dużym wyzwaniem jest standaryzacja procesów, aby zapewnić stałą jakość w masowej produkcji.

Branża powoli, ale nieuchronnie się zmienia. Kto jest zwycięzcami tego rozwoju w technologii druku addytywnego?

Dr Stefan Leuders: Długoterminowymi zwycięzcami będą firmy, które są gotowe inwestować strategicznie w nowe technologie i jednocześnie radzić sobie z związanymi z tym niepewnościami. Przykładami z niedawnej przeszłości są firmy z branży lotniczej i kosmicznej czy też z medycyny. Dla mnie jednak nie jest to tylko kwestia zasobów finansowych, ale także kultury organizacyjnej.

W przeciwieństwie do tego, branże i firmy, które są mocno uzależnione od masowej produkcji opartej na kosztach, mogą mieć trudności z adaptacją. Wciąż jednak istnieje wiele zastosowań, głównie w narzędziownictwie i mniej w produktach końcowych.

Dr Tim Lantzsch: Zgadzam się. Wygranymi tej ewolucji będą branże, które polegają na produkcji na wymiar, złożonych komponentów i mogą w pełni wykorzystać zalety elastyczności i swobody projektowania, jakie daje AM. W lotnictwie, medycynie, a także w wysokiej klasy motoryzacji i motorsporcie, AM oferuje ogromne możliwości optymalizacji elementów, jednocześnie redukując masę i zużycie materiałów. Również produkcja wysokiej klasy samochodów i sportów motorowych skorzysta na możliwościach druku addytywnego, szczególnie w zakresie wytwarzania lżejszych i bardziej wydajnych komponentów.

Dziękujemy za interesującą rozmowę.

Zapraszamy do odwiedzenia nas od 19 do 22 listopada we Frankfurcie nad Menem na targach Formnext, na stoisku Fraunhofer-Gemeinschaft w hali 11, stoisko D31, aby dowiedzieć się więcej o możliwościach AM.