Aditívna výroba je príležitosťou na odlíšenie prostredníctvom jedinečných dizajnov a ekonomiky výroby.

GENERAL Motors (GM) používa technológiu aditívnej výroby (AM), prevádzkovo známu ako 3D tlač, na výrobu prototypov súčasťou už tri desaťročia. Tento jedinečný výrobný proces nám umožnil rýchlo vyrábať prototypové diely a iterovať oveľa rýchlejšie, než by bolo normálne možné prostredníctvom zdĺhavých tradičných výrobných procesov. Až donedávna bolo cieľom aditívneho prístupu jednoducho podporovať proces vývoja súčastí hľadaním a riešením problémov návrhu dielov pred výrobou výrobných nástrojov. Teraz GM aktívne investuje do rozvoja AM schopností, pretože vidíme príležitosť zvýšiť diferencovanú hodnotu mnohými spôsobmi. Vynikajú dve kľúčové oblasti. Po prvé, AM môže pomôcť vytvoriť odľahčené verzie mnohých neviditeľných konštrukčných súčastí. Nízka hmotnosť je zásadná pre splnenie predpisov o spotrebe paliva a dosiahnutí dlhších dojazdov pre naše elektrické vozidlá. Po druhé, AM môže poskytnúť väčšiu flexibilitu pri vytváraní jedinečných návrhov. Z obchodného hľadiska je prototypovanie fyzických súčastí veľmi nákladné, takže čím viac môžeme urobiť pre overenie komponentu v digitálnom priestore, tým viac môžeme kontrolovať naše náklady. Samozrejme musíme udržiavať robustné možnosti fyzického overovania, aby sme zaistili splnenie požiadaviek na výkon, ale možnosť vykonať časť práce vopred pomocou digitálnych nástrojov má obrovské výhody. V skutočnosti môžeme simulovať všetky vstupné parametre pre danú súčasť, kým ju vytlačíme. Týmto spôsobom sme schopní lepšie nastaviť podmienky úspechu, pretože možno budeme musieť vytlačiť iba malý počet iterácií, aby sme to pred výrobou plne aktivovali.

Pokiaľ ide o implementáciu AM riešení, existujú štyri kľúčové aspekty: náklady, priepustnosť, požiadavky na následné spracovanie a dostupnosť materiálu. Aditívne nákladové modely môžu zmeniť paradigmu jednoduchým zistením, že už nemusíte najprv vytvárať nástroj; môžete prejsť rovno k stavbe dielu. Náklady a prínosy sa rozširujú ešte ďalej, pretože na rozdiel od nástrojov – ktoré sú obvykle konštruované tak, aby podporovali päťročný životný cyklus vozidla a dodatočnú výrobu servisných dielov – môžeme znovu použiť rovnakú tlačiareň AM vo viacerých programoch pre vozidlá a dizajnových generáciách. Ako výrobca je veľmi presvedčivým hodnotovým návrhom myslieť si, že teraz môžete amortizovať náklady na nástroje v oveľa väčšom objeme a dlhšom období. Dosiahnutie tohto modelu pákového efektu je dôležitým cieľom, pretože niektoré priemyselné odhady naznačujú, že AM môže zvýšiť náklady na kus výroby niektorých dielov oproti použitiu tradičných metód o faktor 10 až 100.

Dôležitým prínosom je aj úspora času. Aj keď sa zameriavame na malosériovú výrobu, nemôžeme mať proces zostavovania, ktorý trvá príliš dlho. Kľúčovým cieľom je preto skrátenie času potrebného na výrobu súčasti s rýchlejšími tlačiarňami a efektívnejšími procesmi. Dôležitá je tiež „veľkosť krabice“ čiže hustota dielu, ktorú môžeme dosiahnuť v rámci použiteľného objemu tlače, takže nikdy netlačíme iba jeden diel naraz. Ďalšou výhodou je presnosť procesu zostavenia. Zakaždým, keď potrebujeme zmeniť komponent v postprocesnom prostredí, zvyšuje to celkové náklady. Správne vykonanie v procese počiatočného zostavenia môže znížiť počet krokov následného spracovania, a tým aj náklady.

Nakoniec musíme vziať do úvahy materiály použité v AM. Existujú príležitosti na využitie ako tlačených kovov, tak aj plastov pre diely, ktoré tvoria naše vozidlá, a nástroje, ktoré vyrábajú komponenty. Je potrebné vykonať ďalší vývoj materiálov, aby sme umožnili kompletnú sadu 3D tlačených materiálov automobilovej triedy, ktoré náš priemysel vyžaduje. Napríklad priemysel 3D tlače vyvinul exotické kovové prášky, ako sú zliatiny na báze titánu a niklu, pre letecký a lekársky priemysel. Automobilový priemysel mnoho z týchto materiálov pri výrobe nepoužíva, takže potrebujeme viac vývoja a zamerať sa na oceľ a hliník, aby sme splnili naše špecifické potreby.

Výroba dielov v súčasnej dobe zahŕňa komplikovaný systém logistiky spájajúci množstvo odstupňovaných dodávateľov, ktorí neustále zasielajú komponenty tam a späť naprieč výrobným ekosystémom.AM by mohla minimalizovať plytvanie a prestoje v tomto procese tlačou viacerých komponentov na mieste v mieste konečnej montáže vozidla.Zatiaľ čo prítomnosť AM na mieste vo všetkých našich výrobných závodoch by v tomto ohľade pomohla, existujú prípady, keď nie vždy poskytuje optimálne riešenie.

Niekedy potrebujeme viac než len stroj, ktorý vyrába súčasť, pretože niektoré súčasti vyžadujú aj testovacie a analytické zariadenia.Z tohto dôvodu si myslíme, že najlepším prístupom je vydať sa na cestu AM s našimi dodávateľmi a povzbudiť ich, aby sa s touto novou technológiou vyvíjali, pretože má potenciálne transformačné prínosy pre celý ekosystém.

Jednou z najväčších praktických výziev pri implementácii AM naprieč mnohými zúčastnenými stranami vo výrobnom hodnotovom reťazci je kybernetická bezpečnosť.Alternatívne zdroje príjmov na vyplnenie medzery.Tieto alternatívy by mohli mať podobu užívateľských poplatkov alebo iných podobných mechanizmov, ale mnohé z týchto nápadov sú u spotrebiteľov veľmi nepopulárne.

Na konci dňa by mali výrobcovia automobilov i vlády nájsť nové zdroje príjmov, ktoré by zaplnili potenciálne medzery, ktoré zanechal rozvíjajúci sa priemysel.Hoci niektorým technológiám, ktoré sú teraz vyvíjané, môže trvať roky, kým sa stanú komerčne dostupnými, vzhľadom na súčasné dôsledky môžu v budúcnosti priniesť významné výhody.

Aby sme začlenili AM do našej organizácie, dali sme dohromady tím profesionálov v oblasti aditívneho dizajnu a výroby, ktorí majú technické schopnosti simulačných inžinierov, kreativitu dizajnérov a taktiež odborné znalosti v procese 3D tlače. Počas posledných dvoch rokov sa sústredili na výrobu nových, jedinečných návrhov komponentov, ktoré je ťažké alebo nemožné vyrobiť pomocou tradičných výrobných metód. Tento tím tiež pracuje so softvérovými nástrojmi, ktoré umožňujú podporu tejto iniciatívy. Historicky konštruktéri optimalizovali existujúce diely, čo viedlo k odvodeným konštrukčným možnostiam s postupnými ziskami v oblastiach, ako je zníženie hmotnosti a/alebo efektivita výroby. Nástroje využívajúce optimalizáciu topológie a princípy generatívneho návrhu naproti tomu môžu generovať stovky rôznych návrhových možností za rovnakú dobu, s požiadavkami na výkon zabudovanými vopred. To nám poskytuje väčšiu dôveru v naše konštrukčné riešenie spĺňajúce kritické požiadavky na výkon a zároveň dramaticky zvyšuje našu schopnosť optimalizovať konečný produkt.

Jedným z najdôležitejších problémov, ktoré každý deň riešime, je samotná zmena. AM predstavuje úplne nový spôsob, ako robiť veci, a má schopnosť ovplyvniť širokú škálu oblastí v rámci organizácie, takže je dôležité, že máme záujem o našich ľudí. Od nákupu a odhadov nákladov až po konverzácie o dizajne a dielni – žiadame ľudí, aby premýšľali o dlhej ceste mimo svojej zóny pohodlia. Musíme sa prinútiť premýšľať inak, inak sa nikdy nezlepšíme. Pracujeme aj na niektorých AM riešeniach, od ktorých očakávame, že preukážu, ako môže odlišné myslenie priniesť lepšie výsledky. V našich závodoch sme nainštalovali niekoľko tlačiarní na výrobu špecializovaných nástrojov. Avšak rovnako ako sme museli presvedčiť našich konštruktérov o hodnote AM, musíme tiež ukázať hodnotu AM zamestnancom na linke. Aby sme to dosiahli, viedli sme workshopy s našimi zamestnancami závodu, aby sme vybudovali zástancov tejto technológie. Vytváranie zástancov a nakoniec aj prijatie technológie aditívnej výroby môže byť často viac práce, než spoločnosti pôvodne predpokladali. Avšak, vytváranie repozitárov úspešných príbehov, školiacich materiálov a praktických skúseností s nástrojmi potrebnými na úspech v dielni sú zásadné pre dosiahnutie nákupu potrebného na posun technológie vpred.

Aby sa automobilový priemysel posunul dopredu na AM, musí existovať viac spoločného úsilia nad rámec toho, čo môžu OEM dosiahnuť sami.Musí existovať ekosystémový prístup zahŕňajúci všetkých od výrobcov a integrátorov prvej úrovne až po nástrojárne, dodávateľov materiálov, vývojárov softvéru a výrobcov strojov novej generácie.

Budeme musieť spolupracovať, aby sme urýchlili kolektívne AM schopnosti a vytvorili a komunikovali konzistentný súbor potrieb pre automobilový priemysel.Určite to bude zaujímavá cesta k rozšíreniu tejto technológie, ale som presvedčený, že sa tam dostaneme.