GE Aerospace از یک سیستم بسیار رسمی برای نشان دادن آمادگی تولید استفاده می کند. مقیاس “MRL” آنها برای هر سطح تعاریف دارد. گفته می شود که MRL 1-3 نمونه اولیه است، در حالی که MRL 5 “نقشه ها و الزامات را قفل می کند”. در MRL 6 آنها 3-5 قطعه تولید می کنند و شروع به اندازه گیری مشخصات می کنند. سطح MRL تا زمانی پیشرفت می کند که سطح آمادگی برای تولید کامل واقعی در سایر تأسیسات آنها مناسب باشد.
جنرال الکتریک Aerospace یک ساختمان کامل دارد که به تولید آن اختصاص دارد. برای انجام این کار، این ساختمان شامل ده ها مهندس بسیار آموزش دیده، و ظاهراً حدود 60 چاپگر سه بعدی است که بیشتر مدل های خود جنرال الکتریک هستند.
GE Aerospace به من گفت که قطعات معمولاً صدها “ویژگی” دارند که اندازه‌گیری ابعادی برای قطعه است. این سطح انتظاری است که باید توسط برنامه تولید تولید شده توسط ATC برآورده شود.
GE Aerospace به صراحت تولید را از برنامه ریزی جدا کرده است. من اخیراً از مرکز عظیم فناوری افزودنی جنرال الکتریک در سینسیناتی بازدید کردم، جایی که بخش اول فرآیند در آنجا انجام می شود.
متأسفانه به دلیل قوانین صادراتی نتوانستم هیچ تصویری از داخل این مرکز تهیه و منتشر کنم.
GE ATC در واقع دارای چند چاپگر سه بعدی پلیمری است، حتی اگر هدف سایت تولید فرآیندهای تولید قطعات فلزی باشد. به نظر می رسد که آنها از چاپگرهای پلیمری برای تولید مدل های پلاستیکی قطعات فلزی استفاده می کنند تا برای آزمایش های تناسب قبل از تولید فلز مورد استفاده قرار گیرند.
فرآیند افزایشی جنرال الکتریک
این شامل تعدادی از عوامل است، از جمله نه تنها پارامترهای چاپ، بلکه مدل ماشین، انتخاب دقیق مواد، مراحل پس از پردازش و موارد دیگر. این اساساً یک فرآیند کلید در دست برای ساخت قطعه است. ایده این است که تمام کمانچه های اکتشافی باید از قبل انجام شود، و تولید باید فقط این کار را انجام دهد – تولید.
در بازدید اخیرم از GE Aerospace توانستم ببینم که چگونه تولید مواد افزودنی در مقیاس بزرگ باید انجام شود.
از طریق افزودنی جنرال الکتریک
فرآیند استفاده شده توسط ATC جامع است. به عنوان مثال، آنها از سیستم‌های ویدئویی برای نظارت بر چاپ هر لایه استفاده می‌کنند تا حتی کوچک‌ترین مشکل را شناسایی کنند، که سپس می‌تواند توسط مهندسان برای تغییر تنظیمات چاپ تجزیه و تحلیل شود. پس از چندین بار تکرار، آنها فرآیند دقیقی را برای چاپ قطعاتی که قابل اعتماد و مطابق با مشخصات است، کشف می کنند.
این تنش ها با اضافه شدن لایه ها تغییر می کنند و می توانند تاب و اعوجاج هایی را در چاپ ایجاد کنند که اصلاً مطلوب نیستند. برای حل این معضل مهندسان برنامه ریزی با استفاده از نرم افزارهای پیچیده و گران قیمت شبیه سازی ها و آزمایش ها را انجام می دهند. هدف آنها “پیش تحریف” مدل سه بعدی است به طوری که وقتی در حین چاپ تحریف می شود، هندسه تغییر یافته دقیقاً در جایی که قرار است باشد، “فرد” شود.
پس از دیدن شخصاً این فرآیند، برای من کاملاً واضح است که چگونه ساخت افزودنی باید انجام شود: تلاش قابل توجهی را صرف تعیین تمام جزئیات فرآیند ساخت برای یک قطعه خاص کنید، و سپس به طور مکرر از آن برای تولید هر تعداد قطعات مورد نیاز در بیشترین مقدار استفاده کنید. روش کارآمد ممکن است.
تا کنون آنها تنها یک قطعه تولید شده با مواد افزودنی را در تاسیسات تولید عظیم خود تولید می کنند، اما در حال حاضر روی چندین قطعه دیگر کار می کنند.
در یک عملیات تولید مواد افزودنی فلزی، مراحل مختلفی وجود دارد که قطعات قبل از نهایی شدن باید از آنها عبور کنند.
این فقط ویژگی های فیزیکی نیست که مدیریت می شود. در تمام مراحل GE ATC توجه بسیار زیادی به پیامدهای مالی فرآیند تولید در حال توسعه دارد. اگر این فرآیند کار کند خوب نیست، اما بسیار گران است. تولید به کارآیی بستگی دارد و این مهم در GE ATC همراه با نگرانی های ایمنی است.
هدف مرکز فناوری افزودنی جنرال الکتریک به هیچ وجه تولید قطعات نیست، بلکه در عوض کشف چگونگی ساخت آنهاست. خروجی آنها “قطع ریخته گری” نامیده می شود که نهایی می شود و سپس به تولید منتقل می شود. GE Aerospace امکانات تولیدی متعددی دارد و هدف در اینجا ارائه یک بسته کامل از نحوه پرینت سه بعدی قابل اعتماد و پیوسته قطعه خاص است.
در ساختمان وسیع GE ATC، این چاپگرهای سه بعدی در اطراف یک دفتر مرکزی ردیف شده اند، جایی که همه کارکنان، اعم از رهبران و مهندسان، برای توسعه فرآیندهای تولید کار می کنند. آنها حتی تمام تجهیزات را برای مطابقت با مواد فلزی خاص مورد استفاده، حتی ابزارهای دستی، برای جلوگیری از آلودگی متقابل کد رنگ می کنند.
به طور معمول یک فروشگاه AM مهندسان را با عملیات تولیدی مشترک خواهد داشت. آنها از طریق آزمایش با افراد عملیاتی تا زمانی که به درستی برسند، تکرار خواهند کرد و سپس عملیات از این طرح برای تولید تعداد مورد نیاز قطعات استفاده می‌کنند.
رویکرد افزایشی GE Aerospace
یکی از مراحل کلیدی این است که دقیقاً بهترین روش پرینت سه بعدی قطعه فلزی را مشخص کنید. این یک موضوع بسیار پیچیده است که معمولاً به گروهی از مهندسان و ابزار نیاز دارد تا به طور مکرر یک سناریوی چاپ بهینه را توسعه دهند. بیشتر پیچیدگی ناشی از گرمای شدید مورد نیاز برای تف جوشی ذرات فلز با هم است. در طول یک کار چاپ فلز LPBF معمولی، گرادیان های حرارتی شدید ایجاد می شود که منجر به انواع تنش های مکانیکی روی قطعه می شود.
در مورد GE Aerospace، این فرآیند از نظر مفهومی مشابه است، اما بسیار مقیاس‌پذیر و بسیار اصلاح شده است.
در حالی که GE Aerospace این کار را در مقیاس فوق‌العاده انجام می‌دهد، اما در واقع همان فرآیندی است که باید برای هر قطعه پرینت سه بعدی ساخته شده انجام شود. GE Aerospace راهی را به دیگران نشان می دهد که باید دنبال کنند.
با این حال، اگر این فناوری واقعاً بزرگ‌تر شده و قطعات «بی‌نقص» تولید می‌کند، برای رسیدن به آن هدف باید مراحلی انجام شود.
تولید مواد افزودنی معمولی
در واقع این روزها فعالیت های تولید انبوه بسیار کمی با فناوری چاپ سه بعدی انجام می شود. اکثر برنامه ها حجم نسبتاً کمی دارند و شامل قطعاتی هستند که نیازهای کمی دارند.