​Aditivní výroba je příležitostí k odlišení prostřednictvím jedinečných designů a ekonomiky výroby.

GENERAL Motors (GM) používá technologii aditivní výroby (AM), provozně známou jako 3D tisk, k výrobě prototypů součástí již tři desetiletí. Tento jedinečný výrobní proces nám umožnil rychle vyrábět prototypové díly a iterovat mnohem rychleji, než by bylo normálně možné prostřednictvím zdlouhavých tradičních výrobních procesů. Až donedávna bylo cílem aditivního přístupu jednoduše podporovat proces vývoje součástí hledáním a řešením problémů návrhu dílů před výrobou výrobních nástrojů. Nyní GM aktivně investuje do rozvoje AM schopností, protože vidíme příležitost zvýšit diferencovanou hodnotu mnoha způsoby. Vynikají dvě klíčové oblasti. Za prvé, AM může pomoci vytvořit odlehčené verze mnoha neviditelných konstrukčních součástí. Nízká hmotnost je zásadní pro splnění předpisů o spotřebě paliva a dosažení delších dojezdů pro naše elektrická vozidla. Za druhé, AM může poskytnout větší flexibilitu při vytváření jedinečných návrhů.

Z obchodního hlediska je prototypování fyzických součástí velmi nákladné, takže čím více můžeme udělat pro ověření komponenty v digitálním prostoru, tím více můžeme kontrolovat naše náklady. Samozřejmě musíme udržovat robustní možnosti fyzického ověřování, abychom zajistili splnění požadavků na výkon, ale možnost provést část práce předem pomocí digitálních nástrojů má obrovské výhody. Ve skutečnosti můžeme simulovat všechny vstupní parametry pro danou součást, než ji vytiskneme. Tímto způsobem jsme schopni lépe nastavit podmínky úspěchu, protože možná budeme muset vytisknout jen malý počet iterací, abychom to před výrobou plně aktivovali.

Pokud jde o implementaci AM řešení, existují čtyři klíčové aspekty: náklady, propustnost, požadavky na následné zpracování a dostupnost materiálu. Aditivní nákladové modely mohou změnit paradigma jednoduchým zjištěním, že již nemusíte nejprve vytvářet nástroj; můžete přejít rovnou ke stavbě dílu. Náklady a přínosy se rozšiřují ještě dále, protože na rozdíl od nástrojů – které jsou obvykle konstruovány tak, aby podporovaly pětiletý životní cyklus vozidla a dodatečnou výrobu servisních dílů – můžeme znovu použít stejnou tiskárnu AM ve více programech pro vozidla a designových generacích.

Jako výrobce je velmi přesvědčivým hodnotovým návrhem myslet si, že nyní můžete amortizovat náklady na nástroje v mnohem větším objemu a delším období. Dosažení tohoto modelu pákového efektu je důležitým cílem, protože některé průmyslové odhady naznačují, že AM může zvýšit náklady na kus výroby některých dílů oproti použití tradičních metod o faktor 10 až 100.

Důležitým přínosem je také úspora času. I když se zaměřujeme na malosériovou výrobu, nemůžeme mít proces sestavování, který trvá příliš dlouho. Klíčovým cílem je proto zkrácení času potřebného k výrobě součásti s rychlejšími tiskárnami a efektivnějšími procesy. Důležitá je také „velikost krabice“ neboli hustota dílu, které můžeme dosáhnout v rámci použitelného objemu tisku, takže nikdy netiskneme pouze jeden díl najednou.

Další výhodou je přesnost procesu sestavení. Pokaždé, když potřebujeme změnit komponentu v postprocesním prostředí, zvyšuje to celkové náklady. Správné provedení v procesu počátečního sestavení může snížit počet kroků následného zpracování, a tím i náklady. Nakonec musíme vzít v úvahu materiály použité v AM. Existují příležitosti k využití jak tištěných kovů, tak plastů pro díly, které tvoří naše vozidla, a nástroje, které vyrábějí komponenty. Je třeba provést další vývoj materiálů, abychom umožnili kompletní sadu 3D tištěných materiálů automobilové třídy, které náš průmysl vyžaduje. Například průmysl 3D tisku vyvinul exotické kovové prášky, jako jsou slitiny na bázi titanu a niklu, pro letecký a lékařský průmysl. Automobilový průmysl mnoho z těchto materiálů při výrobě nepoužívá, takže potřebujeme více vývoje a zaměřit se na ocel a hliník, abychom splnili naše specifické potřeby.

Výroba dílů v současné době zahrnuje komplikovaný systém logistiky spojující množství odstupňovaných dodavatelů, kteří neustále zasílají komponenty tam a zpět napříč výrobním ekosystémem. AM by mohla minimalizovat plýtvání a prostoje v tomto procesu tiskem více komponent na místě v místě konečné montáže vozidla. Zatímco přítomnost AM na místě ve všech našich výrobních závodech by v tomto ohledu pomohla, existují případy, kdy ne vždy poskytuje optimální řešení.

Někdy potřebujeme více než jen stroj, který vyrábí součást, protože některé součásti vyžadují také testovací a analytické zařízení. Z tohoto důvodu si myslíme, že nejlepším přístupem je vydat se na cestu AM s našimi dodavateli a povzbudit je, aby se s touto novou technologií vyvíjeli, protože má potenciální transformační přínosy pro celý ekosystém.

Jednou z největších praktických výzev při implementaci AM napříč mnoha zúčastněnými stranami ve výrobním hodnotovém řetězci je kybernetická bezpečnost. Alternativní zdroje příjmů k vyplnění mezery. Tyto alternativy by mohly mít podobu uživatelských poplatků nebo jiných podobných mechanismů, ale mnohé z těchto nápadů jsou u spotřebitelů velmi nepopulární.

Na konci dne by měli výrobci automobilů i vlády najít nové zdroje příjmů, které by zaplnily potenciální mezery, které zanechal rozvíjející se průmysl. Přestože některým technologiím, které jsou nyní vyvíjeny, může trvat roky, než se stanou komerčně dostupnými, vzhledem k současným důsledkům mohou v budoucnu přinést významné výhody.

Abychom začlenili AM do naší organizace, dali jsme dohromady tým profesionálů v oblasti aditivního designu a výroby, kteří mají technické schopnosti simulačních inženýrů, kreativitu designérů a také odborné znalosti v procesu 3D tisku. Během posledních dvou let se soustředili na výrobu nových, jedinečných návrhů komponentů, které je obtížné nebo nemožné vyrobit pomocí tradičních výrobních metod.

Tento tým také pracuje se softwarovými nástroji, které umožňují podporu této iniciativy. Historicky konstruktéři optimalizovali stávající díly, což vedlo k odvozeným konstrukčním možnostem s postupnými zisky v oblastech, jako je snížení hmotnosti a/nebo efektivita výroby. Nástroje využívající optimalizaci topologie a principy generativního návrhu naproti tomu mohou generovat stovky různých návrhových možností za stejnou dobu, s požadavky na výkon zabudovanými předem. To nám poskytuje větší důvěru v naše konstrukční řešení splňující kritické požadavky na výkon a zároveň dramaticky zvyšuje naši schopnost optimalizovat konečný produkt.

Jedním z nejdůležitějších problémů, které každý den řešíme, je samotná změna. AM představuje zcela nový způsob, jak dělat věci, a má schopnost ovlivnit širokou škálu oblastí v rámci organizace, takže je důležité, že máme zájem o naše lidi. Od nákupu a odhadů nákladů až po konverzace o designu a dílně – žádáme lidi, aby přemýšleli o dlouhé cestě mimo svou zónu pohodlí.

Musíme se přinutit přemýšlet jinak, jinak se nikdy nezlepšíme. Pracujeme také na některých AM řešeních, od kterých očekáváme, že prokážou, jak může odlišné myšlení přinést lepší výsledky.

V našich závodech jsme nainstalovali několik tiskáren pro výrobu specializovaných nástrojů. Avšak stejně jako jsme museli přesvědčit naše konstruktéry o hodnotě AM, musíme také ukázat hodnotu AM zaměstnancům na lince. Abychom toho dosáhli, vedli jsme workshopy s našimi zaměstnanci závodu, abychom vybudovali zastánce této technologie.

Vytváření zastánců a nakonec i přijetí technologie aditivní výroby může být často více práce, než společnosti původně předpokládaly. Nicméně, vytváření repozitářů úspěšných příběhů, školicích materiálů a praktických zkušeností s nástroji potřebnými k úspěchu v dílně jsou zásadní pro dosažení nákupu potřebného k posunu technologie vpřed.

Aby se automobilový průmysl posunul kupředu na AM, musí existovat více společného úsilí nad rámec toho, co mohou OEM dosáhnout sami. Musí existovat ekosystémový přístup zahrnující všechny od výrobců a integrátorů první úrovně až po nástrojárny, dodavatele materiálů, vývojáře softwaru a výrobce strojů nové generace.

Budeme muset spolupracovat, abychom urychlili kolektivní AM schopnosti a vytvořili a komunikovali konzistentní soubor potřeb pro automobilový průmysl. Určitě to bude zajímavá cesta k rozšíření této technologie, ale jsem přesvědčen, že se tam dostaneme.