Hoe 3D-printen met reserveonderdelen een revolutie teweegbrengt in de automobiel-, locomotief- en luchtvaartindustrie

Commercieel reizen en de productie van voertuigen is ongeveer net zo zwaar en fabrieksintensief als industrieën krijgen. Zelfs de kleinste auto is een enorme onderneming met tonnen componenten, laat staan ​​enorme vliegtuigen of locomotieven. Deze voertuigen zijn bedoeld om voor onbepaalde tijd en gedurende lange tijd (soms tientallen jaren) te werken.

Dit betekent ook dat veel van deze voertuigen en hun onderdelen in de loop van de jaren beschadigd raken, met enorme slijtage van passagiers tot gevolg. Voorheen waren fabrikanten aangewezen op verre fabrieken die één onderdeel konden produceren, zoals stoelhoezen of kunststof onderdelen van leuningen en handgrepen. Dit resulteert vaak in lange wachttijden, transportkosten en prijsopdrijving aan de aanbodzijde. Nu biedt 3D-printen een veel voordeligere oplossing voor dit probleem.

Algemeen goedkopere en multifunctionele productie

Figuur 1 Afbeelding via Angel Trains

Als het gaat om grote voertuigen met veel onderdelen die breekbaar zijn, vinden verschillende organisaties, van de Amerikaanse luchtmacht tot spoorwegmaatschappijen in het VK, 3D-printen een haalbare oplossing. Onderdelen zijn goedkoper te produceren met plastic en kunnen ook eenvoudig worden aangepast.

Dit geldt met name voor onderdelen van vliegtuigen en treinen die al jaren uit productie zijn. Voorraad bijhouden voor bepaalde onderdelen kan zo duur zijn dat leveranciers ze gewoon niet meer aanbieden. Dit is vooral het geval bij niet vaak bestelde componenten. Klanten nemen vaak hun toevlucht tot het opslaan van grote voorraden van dergelijke onderdelen of het contracteren van externe fabrikanten. Additive manufacturing verstoort dit model echter snel.

Hoewel het enorm moeilijk is om een ​​productiefaciliteit te vinden en kopieën van dergelijke componenten op te halen, hebben 3D-printers slechts een model nodig om te beginnen. Deze kunnen vrij eenvoudig worden gescand of zelfs helemaal opnieuw worden gereproduceerd. Een ander voordeel is dat ze het onderdeel kunnen verbeteren door verschillende secties lichter te maken en minder materiaal te gebruiken dan veel traditionele vormen van fabricage.

Deze manier van produceren brengt ook vaak maatwerk en verbeteringen met zich mee. In het geval van Angel Trains en verschillende Britse spoorwegmaatschappijen, stelde het gebruik van 3D-printen fabrikanten ook in staat brailleberichten op onderdelen van de trein aan te brengen, zodat blinde passagiers instructies konden lezen. Dit soort verbeteringen kunnen bedrijven ook in staat stellen om dergelijke berichten te personaliseren of ze goedkoop en gemakkelijk te wijzigen wanneer dat nodig is.

Alleen al door 3D-printen, de handgrepen alleen, slaagden Britse spoorwegmaatschappijen erin om de kosten aanzienlijk te verlagen van de gebruikelijke £ 15.000, terwijl de productietijden werden teruggebracht van tweeënhalve maand tot ongeveer drie weken. Autoriteiten hebben ook voorspeld dat uiteindelijk kostenbesparingen van 50% per onderdeel haalbaar zullen zijn door het gebruik van additieve fabricage en ontwerp voor 3D-printen.

Bovendien maakt 3D-printen ook de productie van verschillende soorten componenten mogelijk, zolang de modellen maar kunnen werken. Ze konden niet alleen onderdelen produceren voor stoelen en passagierstrays, maar ook kleine stukjes voor technische componenten, die normaal gesproken van afzonderlijke machines en faciliteiten zouden moeten komen. Dit multifunctionele aspect stelt bedrijven in staat een reeks onderdelen en gereedschappen naar eigen inzicht te produceren met een enkel apparaat en goedkopere materialen.

On-demand productie

Figuur 2 Bentley Blower

Een van de belangrijkste kenmerken van 3D-printen is de mogelijkheid om productie mogelijk te maken op tijdschalen die passen bij het bedrijf in plaats van bij de fabrikant of distributeur van onderdelen en zonder dat er een speciale faciliteit nodig is. Om deze reden is het vervaardigen van onderdelen die al lang zijn verlopen, van grote invloed in de wereld van autorenovaties. Bedrijven zoals Porsche hebben van dit aspect gebruik gemaakt om kosten te besparen bij de productie van reserveonderdelen, maar productie op aanvraag brengt ook de levensvatbaarheid van de klassieke autoproductie op korte termijn terug.

Bentley gebruikt bijvoorbeeld 3D-printen om oudere modellen van zijn klassieke lijnen volledig na te bootsen in wat de eerste voortzetting van een vooroorlogse raceauto zal zijn. Daarbij zal het bedrijf 12 exemplaren van hun klassieke Bentley 4½-liter "Blower"-auto uit 1929 produceren. De Blowers zijn momenteel ook een van de meest gewilde Bentley's onder verzamelaars, waardoor het een grote attractie is voor autoliefhebbers.

Vergelijkbare initiatieven hebben het renovatoren mogelijk gemaakt om over de hele wereld oude auto's op te knappen, waardoor auto's waarvan men dacht dat ze ooit onmogelijk te reproduceren waren, nieuw leven inblazen met getrouwe weergaven van hun klassieke onderdelen. Dit is gemakkelijker gemaakt door verbeteringen in 3D-scannen, modelleren en andere technologieën.

Gelokaliseerde productie

De kers op de taart is dat 3D-printen de mogelijkheid biedt om al deze componenten in-house te produceren, te ontwerpen en te verbeteren. Naast alle andere voordelen betekent dit ook dat prototyping en testen ook worden versneld en gelokaliseerd naar de gewenste faciliteit. Dit was een grote zegen voor vliegtuigfabrikanten.

In 2019 heeft de Amerikaanse luchtmacht onlangs haar eerste 3D-geprinte onderdeel gecertificeerd, wat toevallig een toiletafdekking voor een van hun vliegtuigen was. Gezien het feit dat veel eenheden in hun vliegtuigvloot meer dan tien jaar oud zijn, wendt de USAF zich tot 3D-printen om de doorlooptijd en de productiekosten van reserveonderdelen zoals latrineafdekkingen drastisch te verkorten. Dit is vooral handig omdat veel van deze vliegtuigen uit productie zijn en de levering van reserveonderdelen meer dan een jaar kan duren.

Met 3D-printen hoeven ze niet alleen niet te wachten op een leverancier om de onderdelen te leveren, ze produceren dergelijke componenten ook in hun eigen faciliteiten. Vooral in het geval van de Amerikaanse luchtmacht is de gemiddelde leeftijd van hun vliegtuig 28 jaar. Veel van de fabrieken die deze onderdelen hebben gemaakt, zijn verdwenen en de leverings- en productietijden voor bestaande kunnen wel een jaar oplopen.

De luchtvaartindustrie kan in zo'n moeilijke positie verkeren voor reserveonderdelen dat in bepaalde gevallen vliegtuigrenovatiediensten afgedankte vliegtuigen afstruinen op zoek naar dit soort onderdelen. Met behulp van 3D-printen ging de aanschaftijd voor deze onderdelen echter van een jaar naar 2 dagen. Deze onderdelen worden nu in eigen huis geproduceerd, met uitgebreide tests. De USAF zal in de toekomst 3D-printen op andere producten blijven toepassen.