Pre celosvetovo známeho výrobcu poľnohospodárskej techniky nie je 3D tlač žiadnou neznámou, pretože ju používa už viac ako 20 rokov na výrobu množstva prototypov, náradia a náhradných dielov vo svojich závodoch po celom svete. Ventil z nehrdzavejúcej ocele v palivovej sústave traktora vyrobený pomocou 3D tlače je novým smerovaním spoločnosti a súčasťou inteligentnej priemyselnej stratégie. Výroba dielu je efektívnejšia, o polovicu lacnejšia, výsledný diel je kompaktnejší, čím sa spotrebuje oveľa menej materiálu. To je však len zlomok toho, prečo sa výrobca rozhodol pre 3D tlač v tejto oblasti.
Nový teplotný prepínací ventil na najnovších modeloch traktorov John Deere 6R a 6M nie je len inovatívnym dielom čoraz dostupnejšej kovovej 3D tlače. Výsledok je vyvrcholením takmer dvojročného výskumu a vývoja.
Výzvou bolo zabezpečiť, aby traktory fungovali bez problémov v teplom, ale aj v chladnom prostredí. Inžinieri dostali neľahkú úlohu, a to vyvinúť ventil, ktorý dokáže udržiavať teplotu paliva bez vplyvu na výkon motora. „Pri návrhu dielu sme sa najskôr pozreli na to, čo chceme, aby diel robil. Následne optimalizáciou výpočtovej dynamiky tekutín a simuláciou vo virtuálnom prostredí sme návrh premietli do digitálneho návrhu prototypu,“ hovorí Udo Scheff, technický riaditeľ pre malé a stredné traktory John Deere. Prototyp dielu mal zaoblené a hladké vnútorné kanály, ktoré umožnili palivu prúdiť s najväčšou možnou účinnosťou. Takto navrhnutý diel možno čo najefektívnejšie vyrobiť iba pomocou 3D tlače.
Aby otestovali funkčnosť dielu, výrobca poľnohospodárskej techniky spolupracoval s nemeckou spoločnosťou GKN Additive (Forecast 3D), výrobcom kovových dielov, ktorý ďalej optimalizoval návrh palivového ventilu pre kovovú 3D tlač. Spoločnosť GKN vytlačila prototyp ventilov z ocele na novej kovovej 3D tlačiarni HP Metal Jet S100 Solution. Táto tlačiareň využíva technológiu Binder Jetting, kde sa kovový prášok spolu so spojivom nanáša vrstva po vrstve a vytvára diel, ktorý sa potom speká v priemyselnej peci.
Teplotný prepínací ventil prešiel prísnym testovaním, aby sa zaistila požadovaná kvalita potrubia, ktorá sa vyrovná opracovanému a vytaviteľnému kovu. Testovanie dielu bolo úspešné aj v teréne. Z prototypovania sa prešlo plynule na výrobnú časť. „Vybrali sme si proces Metal Jet od HP, pretože je oveľa rýchlejší ako iné metódy kovovej 3D tlače,“ povedal Jochen Müller, globálny manažér digitálnej techniky John Deere. „Objavujeme príležitosti na poskytovanie efektívnejších, spoľahlivejších a udržateľnejších súčiastok a spoločnosť HP nám poskytla dokonalé riešenie.“
Ďalšou výhodou 3D tlače v porovnaní s tradičnou metódou výroby je pridaná agilita vo výrobnom procese. 3D tlač nevyžaduje odlievacie formy ani iné nástroje, a preto sa prototypy dielov vyrábali rýchlejšie a lacnejšie, čo urýchlilo proces navrhovania. Súčiastku možno kedykoľvek doladiť a vylepšiť. Navyše, nie je potrebný žiadny stály inventár, pokiaľ ide o dodávanie náhradných dielov. Digitálny súbor s návrhom a inštrukciami pre 3D tlač možno odoslať ľubovoľnému výrobcovi tretej strany, ktorý pomocou technológie HP Metal Jet dokáže potrebný diel vyrobiť relatívne rýchlo a lokálne. A hoci je digitálny inventár náhradných dielov pre súčasné a staršie zariadenia projektom budúcnosti, spoločnosť už vidí potenciálne výhody.
Spoločnosť premýšľa o tom, ktoré náhradné diely a koľko z nich možno previesť na 3D vytlačiteľné digitálne súbory, čím by sa eliminovala potreba skladovania. „Zvyčajne máme náhradné diely uložené na sklade zhruba 20 rokov, niekedy aj dlhšie a je veľmi ťažké predpovedať, čo robiť s dostupnými zásobami a ako ich doplniť, ak sa minú,“ povedal J. Müller.
Takmer v každom závode John Deere sa nachádzajú 3D tlačiarne, ktoré chrlia náhradné diely a iné príslušenstvo 24 hodín denne, 7 dní v týždni. „Tradičná výroba je stále v kurze, pretože 3D tlač nemôže nahradiť úplne všetko. Pokiaľ ide o náhradné diely s jedinečnými obrysmi alebo špeciálne nástroje, 3D tlač je výhodná voľba,“ doplnil U. Scheff.
Od prototypov až po finálne komponenty je 3D tlač jedným z hlavných nástrojov spoločnosti John Deere s cieľom stať sa digitálnejšou a agilnejšou spoločnosťou. Technológia 3D tlače umožňuje pracovníkom na oddelení vývoja rýchlejšie vyvíjať súčiastky od nápadu až po fyzický objekt prostredníctvom rýchleho prototypovania dielov.
Pozrite si video o 3D tlači v závode na výrobu traktorov v nemeckom Mannheime.
Fotografie zdroj: John Deere UK IE
Zdroj
[1] John Deere Tractors Get AM Engine Parts. 3D Printing. [online]. Publikované 22. 12. 2022. Citované 16. 2. 2023.
[2] John Deere turns to 3D printing more efficient engine parts. Forbes. [online]. Publikované 21. 12. 2022. Citované 16. 2. 2023.
-pev-