Rapid.Tech – skondensowana wiedza na temat produkcji przyrostowej

Podczas 11. edycji w dniach 14 i 15 maja 2014 roku, Rapid.Tech z Erfurtu umocniła swoją pozycję jako jedno z wiodących międzynarodowych miejsc spotkań dla technologii generatywnej produkcji. Około 3 500 odwiedzających z 20 krajów zapoznało się podczas dwóch dni z najnowszymi osiągnięciami, trendami i zastosowaniami. Okazję do tego dawało nie tylko ponad 78 wystawców, ale także 60 wykładów renomowanych referentów ze świata nauki, badań i przemysłu. Wyraźnie podkreślili: technologia addytywna jest kluczową technologią nadchodzącej rewolucji przemysłowej – i w niektórych branżach już się rozpoczęła. Prawie równocześnie, od 15 do 17 maja, odbyła się druga Fab.Con 3D, jedyne w Niemczech profesjonalne targi dla publiczności poświęcone druku 3D.

Od 2004 roku Rapid.Tech w Erfurcie umożliwia insiderom i nowicjuszom, naukowcom i użytkownikom, a także dostawcom maszyn i materiałów do produkcji addytywnej, intensywną, praktyczną i branżowo przekraczającą wymianę wiedzy. Dzięki konferencji dla użytkowników, dniom konstruktorów, forum branżowym lotnictwa, techniki medycznej oraz CAD/CAM i Rapid Prototyping w technice dentystycznej, tegoroczna edycja oferowała unikalne w tej formie wydarzenie poświęcone AM.

AM wywiera trwały wpływ na przyszłość produkcji

Przejście od technologii Rapid Prototyping do produkcji seryjnej dokonuje się już w coraz większej liczbie branż. Dr Olaf Rehme, inżynieria, Siemens AG, w swoim wykładzie wiodącym przedstawił przykłady już wdrożonych zastosowań przemysłowych i stwierdził, że łańcuch procesów produkcji addytywnej jest wiedzochłonny. Następnie omówił szanse i wyzwania. Jako konieczne dalsze kierunki rozwoju wymienił m.in. materiały, zasady projektowania elementów, relację między wydajnością a kosztami oraz monitorowanie procesu i kontrolę jakości. Na koniec stwierdził, że w przyszłości produkty mogą znajdować się raczej w bazach danych niż w magazynach, co jest jednym z perspektyw. „Additive Manufacturing – A Game Changer for the Manufacturing Industry?” – na to pytanie odpowiedział drugi główny mówca, dr inż. Bernhard Langefeld, Roland Berger Strategy Consultants. Na podstawie wyników najnowszego badania pokazał, że w wyniku rozwoju AM jako metody produkcji seryjnej powstała nowa łańcuch wartości dla materiałów, rozwoju i produkcji na zlecenie. Całkowita wartość rynku, która w 2012 roku wyniosła około 1,7 miliarda euro, w ciągu najbliższych dziesięciu lat ma się czterokrotnie zwiększyć. Prognozowany wzrost obejmuje także rosnące zastosowanie wysokotechnologicznych komponentów metalowych wykonanych techniką addytywną. Przyczynami tego są między innymi przewidywane wyższe tempo budowy, na przykład dzięki zastosowaniu wielu i mocniejszych laserów, optymalizacja prowadzenia wiązki oraz obniżki kosztów proszków metalowych. W połączeniu z elastycznością i innymi zaletami metod generatywnych, AM staje się kluczową technologią dla produkcji wydajniejszych elementów, skracania procesów rozwojowych, zwiększania elastyczności produkcji i realizacji koncepcji Industry 4.0. Kolejne dwa wykłady główne zajmowały się innowacyjnymi rozwiązaniami dla AM. Dr inż. Oliver Keßling przedstawił nową metodę przemysłową do produkcji addytywnej – ARBURG Kunststoff-Freeformer (AKF). Umożliwia ona wytwarzanie najbardziej skomplikowanych elementów z seryjnych tworzyw sztucznych. Friedemann Lell, Sauer GmbH/DMG Mori Seiki, poinformował o Lasertec 65 AM, innowacyjnej metodzie addytywnej wytwarzania gotowych elementów. W to światowe pierwsze rozwiązanie hybrydowe zintegrowano pełnoprawną maszynę do frezowania 5-osiowego oraz generatywną metodę laserowego budowania.

Konferencja dla użytkowników – nowe technologie

Wraz z rosnącym zastosowaniem AM w produkcji seryjnej, rośnie także wybór metod, procesów i maszyn. Tegoroczna konferencja dla użytkowników obejmowała 13 wykładów, dając szczegółowy przegląd. Vasyl Kashevko z Instytutu Obrabiarek i Zarządzania Produkcją IWF na Politechnice Berlina przedstawił nowo opracowany test do badania granic projektowych generatywnych metod produkcji. Umożliwia on ocenę możliwości skalowania i granic produkcyjnych różnych cech konstrukcyjnych przy użyciu nowych materiałów w technice selektywnego topienia laserowego. Christian Polzin z Uniwersytetu w Rostocku zaprezentował nową metodę druku 3D do wytwarzania ceramicznych form z tlenku glinu i węglika krzemu. Oba surowce szeroko stosuje się w technicznych ceramikach. Z tlenku glinu powstają na przykład noże obrotowe lub środki wspomagające spiekanie, natomiast z węglika krzemu – elementy piecowe czy łożyska ślizgowe. Kolejne wykłady dotyczyły między innymi druku 3D przez sitodruk, w którym można produkować miniaturowe elementy seryjne, innowacyjnej i ekologicznej technologii eColouring, otwartego oprogramowania sprzętowego, nowych technologii druku i rozwoju oprogramowania. W programie znalazły się także relacje z praktycznych zastosowań, na przykład Theresa Swetly z BMW München opowiedziała o możliwościach zastosowania generatywnie wytwarzanych komponentów do zabezpieczania elementów kokpitu samochodu w niemieckim koncernie motoryzacyjnym.

Konferencja konstruktorów – możliwości i granice metod addytywnych

Prawie nieograniczona swoboda projektowania i konstrukcji to jedna z największych zalet technologii addytywnej produkcji. Jednocześnie stanowi ona jedno z największych wyzwań dla konstruktorów. Projektowanie elementów generatywnie wytwarzanych podlega własnym regułom, którym poświęcono osiem wykładów podczas Konferencji Konstruktorów 15 maja 2014 roku. Omawiano między innymi rozszerzenie zakresu obowiązywania wcześniej opracowanych zasad projektowania dla różnych warunków podczas spiekania laserowego, a także rozwój i projektowanie metalowego elementu strukturalnego do wyścigowego pojazdu z FE-sterowaną optymalizacją topologii dla produkcji addytywnej. Alexander N. Steiner z netfabb GmbH przedstawił innowacyjne rozwiązanie programowe, które umożliwia komputerowe opracowywanie dowolnie skomplikowanych struktur inspirowanych wzorami natury. Przy kolejnej addytywnej produkcji powstają elementy o nowych właściwościach, wyłącznie dzięki zmianie struktury z użyciem znanych materiałów. Fabian Riß z Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU zaprezentował nową metodę projektowania dla wytrzymałościowego dopasowania elementów typu sandwich. Metoda ta pozwala na dostosowanie struktur plastra miodu do powierzchni wolnej formy i ich geometrii. W połączeniu z technologią addytywną, potencjał lekkiej konstrukcji można lepiej wykorzystać w porównaniu z konwencjonalną produkcją. Jednocześnie można zintegrować dodatkowe funkcje, na przykład zoptymalizowane połączenie warstwy wierzchniej i redukcję efektu telegraphingu.

AM – duży potencjał w lotnictwie

W lotnictwie AM to technologia, która już jest wykorzystywana w niektórych obszarach produkcyjnych. Zaznaczył to Stephan Eelman z The Boeing Company w swoim wystąpieniu. Przedstawił przegląd głównych obszarów zastosowań generatywnej produkcji w największym na świecie producentem samolotów i zaprezentował wybrane przykłady. Na ich podstawie Eelman omówił wymagania i wyzwania związane z przejściem od procesów i materiałów prototypowych do seryjnej produkcji części samolotowych. Nowe podejście do wytwarzania hydraulicznych bloków zaworowych do zastosowań lotniczych za pomocą metody selektywnego laserowego topienia (SLM) zaprezentował Alexander Altmann z Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH. Przedstawił wyniki badania, w którym w porównaniu do konwencjonalnych komponentów przy zachowaniu podobnej wydajności i kosztów produkcji udało się zaoszczędzić do 55 procent masy. Ponadto, dwudniowe wydarzenie z 13 wykładami poruszyło między innymi europejski projekt badawczy RePAIR: dwanaście instytucji, pod kierownictwem Uniwersytetu Paderborn, wspólnie bada potencjał produkcji addytywnej w naprawie samolotów. Partnerzy, tacy jak Boeing i Lufthansa Technik, testują scenariusze kompleksowego zastosowania w procesach konserwacji i napraw, uwzględniając kwestie certyfikacji w sektorze lotniczym, aspekty ekonomiczne i czynniki wpływające na technologię addytywną. Zaprezentowano także możliwości wynikające z nowych funkcji oprogramowania do projektowania struktur siatkowych i korzystania z unikalnych zalet AM.

Nowe możliwości dla indywidualnych rozwiązań w technice medycznej

Technologia generatywna zyskuje coraz większe znaczenie także w medycynie. Potwierdziło to dwunastu prelegentów dwudniowego forum branżowego MedTech. Trendy w obróbce tkanek przedstawił Paulo Bártolo z University of Manchester pod nazwą Biomanufacturing. O wytwarzaniu i modyfikacji substancji czynnych złożonych ceramicznych implantów i scaffoldów metodą druku proszkowego 3D informował profesor dr Uwe Gbureck z Uniwersytetu w Würzburgu. Zaznaczył, że bioceramiki z cementów wapniowo- lub magnezowo-fosforanowych, ze względu na podobieństwo do mineralnej fazy kości, nadają się na materiały zastępcze kostne. Zajmował się także modyfikacją tych struktur za pomocą substancji czynnych, takich jak antybiotyki, czy dodatków wspomagających gojenie. Omówiono także druk 3D na bazie fosforanu wapnia do wytwarzania zastępczych kości oraz postprocessing keramiki drukowanej 3D. Ronny Hagemann z Laserzentrum Hannover zaprezentował metodę selektywnego laserowego topienia stopów platynowo-irydowych. Materiał ten, ze względu na unikalne właściwości biologiczne i elektryczne, jest preferowany do biomedicznych implantów, takich jak rozruszniki serca. W badaniach udało się powtarzalnie uzyskać jednorodne, pełne zintegrowane z podłożem warstwy. Seria wykładów poruszała także praktyczne zastosowania produkcji addytywnej w klinice. Dr Philipp Fürnstahl z Universspital Balgrist podkreślił, że technologia ta trafiła już do sal operacyjnych. W klinice już zaplanowano operacje dla 100 pacjentów z użyciem modeli 3D i indywidualnych szablonów.

Postępy w druku 3D w technice stomatologicznej

Zarówno w gabinetach stomatologicznych, jak i w laboratoriach dentystycznych, technologia cyfrowa rozwija się w szybkim tempie. Forum branżowe „CAD/CAM i Rapid Prototyping w technice dentystycznej” przez dwa dni w dwunastu wykładach informowało o aktualnym stanie i najnowszych osiągnięciach. Emidio Marco Cennerilli z EGS S.r.l. przedstawił najnowsze trendy w cyfrowej stomatologii i dostępne technologie. Podkreślił, jak dzięki najnowszym technologiom cyfrowym można zoptymalizować komunikację między dentystą, pacjentem i laboratorium. Dr Sascha Cramer z Clausbruch, Wieland Dental + Technik GmbH, porównał właściwości optyczne i mechaniczne systemów pełnoceramicznych (leucyt-ceramika, litowo-disilikat-ceramika i przezroczysty zirkon). Pierwsze doświadczenia kliniczne z systemem Replicate przedstawiła dr Anna Jacobi z Dentystów Jacobi, Fendt & Ko. W wykładzie omówiono metodę. Szczególną cechą jest to, że indywidualny implant na podstawie tomografii DVT i zdigitalizowanej sytuacji klinicznej przed ekstrakcją jest planowany i projektowany. Wprowadzenie implantu, który jest podobny do korzenia i wyposażony w indywidualny abutment z zirkonu, następuje bezpośrednio po ekstrakcji do istniejącej jamy zębowej.

Nowości do dotknięcia ręką

Wiele nowości zaprezentowano podczas tegorocznej Rapid.Tech nie tylko w forach branżowych, konferencji dla użytkowników i konferencji konstruktorów, ale także na hali wystawowej. Na przykład, firma EOS GmbH wybrała Rapid.Tech jako scenę dla światowej premiery nowego systemu metalowego EOSINT M 290. „Nasza obecność na targach była już bardzo udana. Dlatego zdecydowaliśmy się zaprezentować nową maszynę na żywo, a zainteresowanie przekroczyło nasze oczekiwania”, relacjonuje Stephan Wein, kierownik sprzedaży regionalnej w EOS. Wystawcy Rapid.Tech zauważyli także zwiększone zapotrzebowanie na maszyny metalowe. Wśród nich skorzystał Frank Borkenhagen, Menedżer ds. Sprzedaży w Niemczech w Praxair Surface Technology GmbH: „Nasze proszki metaliczne do termicznego natrysku mogą być w dużej mierze wykorzystywane także do laserowego spiekania. Dlatego zdecydowaliśmy się po raz pierwszy wystawić na Rapid.Tech. Spotkaliśmy się z dużym zainteresowaniem i jesteśmy bardzo zadowoleni z udziału w targach. Jestem pewien, że również w 2015 roku będziemy tu ponownie wystawiać się”.