Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Manufacturing Technology >> 3d printen

Hoe Ford Motor Company 3D-printen voor de auto-industrie innoveert:interview met experts van Harold Sears

Hoe ziet de toekomst van de autoproductie eruit? Ford Motor Company heeft misschien wel het antwoord.

In de zomer van 2018 opende de autofabrikant zijn Advanced Manufacturing Center in Michigan. De faciliteit van 135.000 vierkante meter, met een geschatte waarde van $ 45 miljoen, brengt een scala aan technologieën samen, waaronder collaboratieve robots, VR en AR.

3D-printen zal ook een centraal aandachtspunt van de faciliteit zijn. Dat is niet verwonderlijk, aangezien Ford al vroeg een voorvechter van 3D-printen was - na de aankoop van de derde 3D-printer ooit gemaakt in 1988.

Vandaag de dag maakt het bedrijf op grote schaal gebruik van 3D-printen als onderdeel van zijn productontwikkeling en onderzoekt het manieren om de technologie in zijn productielijnen te integreren. Het Advanced Manufacturing Center zal een sleutelrol spelen, met al 23 industriële 3D-printers.

Met 25 jaar ervaring in de sector is Harold Sears de technisch leider van Additive Manufacturing Technologies bij Ford. We hebben onlangs met Sears gesproken om meer te weten te komen over hoe het bedrijf 3D-printen voor de auto-industrie innoveert.

Hoe heeft u, met zo'n uitgebreide carrière in additive manufacturing, zowel de industrie als de technologieën in de loop der jaren zien evolueren?

In het begin werd additive manufacturing alleen maar gezien als een manier om conceptmodellen te maken waar mensen naar konden kijken. Dat was het zo'n beetje.

Van daaruit evolueerde het om duurzamere materialen aan te bieden waar functionele prototypes konden worden gemaakt en getest.

Sindsdien is de technologie die jarenlang bekend stond als rapid prototyping, uitgegroeid tot wat we additive manufacturing noemen, waarbij 3D-printtechnologieën voor veel meer worden gebruikt dan alleen prototyping.

Naarmate materialen en processen zijn gevorderd en ontwikkeld, wordt additieve fabricage nu een hulpmiddel om productietoepassingen te ondersteunen en de reguliere productie te ondersteunen. We beginnen ook enkele van de eerste voorbeelden te zien van onderdelen die worden geproduceerd voor consumentenvoertuigen, dus nu komen er productieonderdelen uit deze AM-systemen.


De industrie heeft sinds het begin behoorlijk wat vooruitgang geboekt. Ik zou zelfs zeggen dat de laatste vijf jaar van technologische ontwikkeling veel meer is versneld dan de eerste 10 tot 15 jaar. AM is veel functioneler geworden en meer een onderdeel van de dagelijkse engineering- en productieprocessen.

Ford Motor Company was een zeer vroege gebruiker van additive manufacturing. Hoe gebruikt het bedrijf AM tegenwoordig? Welke waarde biedt de technologie?

Additive manufacturing heeft zichzelf zeker bewezen als een belangrijk onderdeel in onze productontwikkelingscyclus, ter ondersteuning van de productie van prototypeonderdelen en ontwikkelingsoefeningen rond productengineering.

Hoewel we productontwikkeling en prototyping blijven ondersteunen — we produceren letterlijk tienduizenden onderdelen per jaar — hebben we recentelijk onderzocht hoe de technologie kan worden gebruikt om de productieomgeving.

We zijn verheugd om de manieren te onderzoeken waarop 3D-printen de productieprocessen kan beïnvloeden. Onze activiteiten zijn voornamelijk gericht op twee kerngebieden:het ene is het ondersteunen van huidige productieprocessen met efficiëntere tooling, mallen en opspanningen en het daadwerkelijk gebruiken van deze processen in de productieruimte.

Bovendien willen we de 3D-printindustrie ertoe aanzetten om de automobielindustrie veel meer te erkennen door producten te ontwikkelen die specifieker zijn voor onze behoeften.

Over het algemeen wordt veel van wat we tegenwoordig in de additievenwereld zien, aangedreven door de lucht- en ruimtevaart en de medische industrie. Hun behoeften zijn heel anders dan de behoeften van de auto-industrie, dus we hopen de industrie te leiden in een richting die ook logischer is voor de auto-industrie.

Dit betekent dat we moeten streven naar meer upgrades voor materialen, het creëren van omhulsels voor machines die passen bij de soorten onderdelen die we willen maken en het aanzienlijk verbeteren van de snelheid van het proces.

Kunt u meer vertellen over de specifieke behoeften van de auto-industrie?

Een voorbeeld is het hebben van meer autogerichte materialen.

Bijvoorbeeld, veel 3D-printprocessen maken gebruik van UV-uithardende materialen, en UV-blootstelling in auto's is een serieus punt van overweging. Het is moeilijk om een ​​materiaal te nemen dat uithardt onder UV-licht en in een auto te plaatsen waar het wordt blootgesteld aan bijna constant UV-licht.

Dus is er een manier om die blootstelling te beheersen of na een bepaald punt uit te schakelen? Uiteindelijk is het vermogen om de dagelijkse blootstelling aan UV-straling te weerstaan, in ieder geval voor autotoepassingen van vitaal belang.

Temperatuurschommelingen zijn iets anders. Materialen kunnen zeer gevoelig zijn voor afbraak wanneer ze continu worden blootgesteld aan grote temperatuurschommelingen, wat zeer typerend is voor automobieltoepassingen.

We hebben een reeks materialen die tegenwoordig redelijk goed worden geaccepteerd in de auto-industrie. Dus wat we heel graag zouden zien, is dat de industrie sommige van die materialen begint aan te passen. Dat zou onze testen en validatie, evenals ons applicatiegebruik, een stuk geschikter maken voor 3D-printen.

Het tweede element is de grootte van de build-envelop van systemen.

Elk voertuig bestaat uit een heleboel kleine componenten die goed passen binnen de bouwomhullingen van de huidige machines. Maar er zijn ook veel grotere componenten die tegenwoordig gewoon niet helemaal passen. Dus we zouden graag zien dat fabrikanten andere systemen overwegen met grotere build-enveloppen.

Het laatste onderdeel is de doorvoer of de snelheid van de machines.

Onze productievolumes verschillen aanzienlijk van de volumes in de ruimtevaart of de medische sector. We moeten dus kijken naar systemen die onderdelen in minuten of seconden kunnen produceren in plaats van dagen en uren. Alles wat we kunnen doen om de technologie naar hogere bouwsnelheden te duwen, zal ons zeker ook helpen.

Heeft u enig idee hoe lang het zal duren om deze aandachtspunten voor de auto-industrie aan te pakken? Hoe ver zijn we bijvoorbeeld verwijderd van grootschalige productie van auto-onderdelen?

Als u vijf jaar geleden had gevraagd naar de volumeproductiecapaciteit van AM-machines, was het antwoord misschien enkele honderden of misschien slechts een paar duizend onderdelen geweest.

Maar als u hetzelfde gesprek hebt met ongeveer wie dan ook in de industrie van vandaag, het antwoord zal veel hoger zijn - in de tienduizenden onderdelen.

Ik vermoed dat naarmate de technologie groeit, het antwoord binnen drie tot vijf jaar dichter bij vierhonderd of vijfhonderdduizend deelvolumes zal liggen.

Hoewel ik geen specifieke cijfers kan geven over iets waar we naartoe werken, zijn dit enkele algemeen aanvaarde gevoelens in de branche als het gaat om de groei van de technologie en het volumevermogen.

Wat zijn enkele van de succesverhalen van 3D-printen tijdens uw tijd bij Ford?

We blijven productontwikkeling ondersteunen met prototypes. Dit omvatte de productie van honderdduizenden onderdelen om de productontwikkeling te ondersteunen en het testen en ontwikkelen te versnellen.

Als je alleen naar die ruimte kijkt, zijn er enorme voordelen voor het bedrijf geweest. Een component doorloopt bijvoorbeeld verschillende iteraties in de ontwikkelings- en engineeringfase.

Traditioneel zou een ingenieur een component hebben ontworpen, dat ontwerp hebben opgestuurd, een tool laten maken en onderdelen laten maken met behulp van de hulpmiddel om te testen. Op basis van deze resultaten zou het ontwerp of de tool tegen zeer hoge kosten worden aangepast of een geheel nieuwe tool worden gemaakt. Dit langdurige proces zou zich keer op keer herhalen.

Maar tegenwoordig maakt het vrijwel deel uit van het productontwikkelingsproces.

Een ingenieur kan nu meerdere ontwerpen van één component tegelijk naar een 3D-printshop sturen. Dit betekent dat ze tegelijkertijd kunnen worden geproduceerd en tegelijkertijd aan de ingenieur kunnen worden overhandigd. De technicus kan dan weggaan en er parallelle tests op doen.

Dus wat we uiteindelijk zien, is een proces dat heel snel wordt herhaald, waarbij je van zeven ontwerpen naar drie kunt gaan, naar één via een heel snel proces.

Dat op zich zorgt voor enorme efficiëntie, zowel door de kostenbesparingen die worden gemaakt door het niet hoeven maken van meerdere iteraties van een tool, als door de aanzienlijke tijdsbesparing die we zien wanneer we een product op de markt brengen.

Terwijl we deze technologieën beginnen toe te passen in de productieomgeving, zien we ook hier grote efficiëntieverbeteringen.

Bijvoorbeeld mensen helpen hun werk te doen door gereedschappen te maken die ergonomischer zijn voor operators. Dit is misschien een klein voordeel, maar het is zeker nuttig als operators gelukkiger en comfortabeler hun werk doen. Ze zullen ook beter werk leveren, wat de kwaliteit alleen maar verbetert.

We werken ook aan een paar toepassingen waar we naar hebben gesuggereerd, maar waar we niet veel details over hebben gegeven. Een daarvan is een toepassing in onze productieomgeving waarmee we meer dan 2 miljoen dollar kunnen besparen.

Dus wat betreft de integratie van AM in de productieomgeving, zetten we echt de weg om een ​​aantal belangrijke dingen met de technologie te kunnen doen om onze processen te helpen.

Hoe ziet u AM de komende vijf jaar evolueren?

Een jaar geleden had ik gezegd dat additieve fabricage van metaal veel aandacht zou krijgen, wat het nog steeds is. Er vinden echter ook enkele belangrijke technologische vooruitgang plaats op het gebied van polymeren of kunststoffen. Ik geloof dat beide technologieën samen zullen opgroeien.

Bovendien is een van de belangrijkste dingen voor de technologie om te begrijpen wat het niet zo goed kan. Ik zal AM nooit promoten als een allesomvattende technologie die iets kan doen, omdat het dat niet is.

Dus de industrie erkent wat additive manufacturing niet kan en het feit dat het veel meer kan dan de meesten het tegenwoordig gebruiken.

Bij Ford is onze focus om te proberen te onderzoeken wat de huidige mogelijkheden ervan zijn en om hiervan de vruchten te plukken terwijl we meegroeien met de technologie en helpen om het te sturen waar we willen gaan in de toekomst.

Met welke andere factoren moeten we rekening houden?

Ik denk dat we het grotendeels hebben gehad over additief en 3D-printen voor zover de technologie en machines gaan. Maar daar komen nog twee factoren bij:software en training.

Om ervoor te zorgen dat al deze onderdelen bij elkaar passen, zullen bedrijven zoals Ford en anderen hun inspanningen richten op het trainen van werknemers om Design for Additive Manufacturing (DfAM)-methodologieën te gebruiken — een andere manier om na te denken over uw benadering van ontwerp.

Over het algemeen zijn we opgeleid via technische scholen om na te denken over ontwerpen die kunnen worden gemaakt met conventionele processen. DfAM gaat mensen vragen om anders te gaan denken over wat ze doen en hoe ze hun ontwerpen benaderen.

Software zal daar een groot deel van uitmaken. Tools zoals software voor topologie-optimalisatie zijn van oudsher erg moeilijk te gebruiken, dus de vraag is hoe ze zich zullen ontwikkelen tot eenvoudiger te gebruiken producten in de toekomst.

Generatieve ontwerpsoftware krijgt veel aandacht in de industrie nu ook. Maar hoe kunnen we profiteren van het vermogen van generatieve ontwerpsoftware om, als er niets anders is, op zijn minst een eerste concept te genereren dat een ingenieur kan beginnen om het te realiseren? Deze vragen en meer zullen in de toekomst moeten worden beantwoord.

Dus als je kijkt naar de training, de software en de hardware-evolutie, moeten deze drie allemaal nauw met elkaar verbonden zijn om optimaal te profiteren van deze technologieën.

Ford heeft onlangs zijn Advanced Manufacturing Center geopend. Kunt u ons inzicht geven in de visie achter de faciliteit en wat Ford hoopt te bereiken?

Wat het additieve deel van de faciliteit betreft, concentreren we ons op veel van de dingen die ik heb genoemd. Het gaat er echt om de technologie te pushen, om contact te leggen met leveranciers en leveranciers - en ze met ons mee te nemen op deze reis.

We hadden bijvoorbeeld onlangs een paar van onze tier 1-leveranciers en bespraken waar we naartoe gaan met de technologie en wat we van plan zijn te doen.

De faciliteit is dus een plek waar we veel van deze interacties bij elkaar kunnen brengen:we kunnen samenwerken met leveranciers van 3D-printen aan nieuwe processen, apparatuur en materialen.

We hebben een flexibel vloeroppervlak waardoor we een machine in consignatie kunnen brengen voor 6 maanden of een jaar. We kunnen het opzetten en uitvoeren en directe feedback geven over het applicatiegebruik van de technologie. We kunnen dat doen om materiaalontwikkeling, procesontwikkeling of zelfs een geheel nieuwe technologie te ondersteunen.

En tegelijkertijd hebben we dit echt opengesteld voor een samenwerkingsruimte. Als we een leverancier hebben die we bij deze technologieën moeten betrekken en ze zijn er nog niet, dan zijn we bereid om ze naar deze ruimte te halen en te zeggen:"Hier zijn de machines, laten we doorgaan en beginnen met het bouwen van onderdelen die zijn meer van toepassing op uw bedrijf en wat we nodig hebben dat u met de technologie doet.”

Wat staat er in het verschiet voor Ford in 2019?

We hebben een aanzienlijke investering in deze faciliteit gedaan en u zult zien dat we van die investering gaan profiteren.

U zult in de toekomst meer aankondigingen zien over producten die 3D-geprint gaan worden voor productievoertuigen en meer aankondigingen over toepassingen, hoe we deze in de productieruimte gebruiken om onze efficiëntie te verbeteren, helpen onze productontwikkelingscycli te versnellen, de kwaliteit te verbeteren en nieuwe producten te introduceren.

Additive manufacturing zal steeds meer ingebakken blijven in het dagelijkse deel van wat we als bedrijf doen. In plaats van een uitzondering op de norm te zijn, wordt het veel meer geaccepteerd als de manier waarop het wordt gedaan.


3d printen

  1. Interview met een expert:Dr. Alvaro Goyanes van FabRx
  2. 4 manieren waarop 3D-printen de medische industrie transformeert
  3. Is de bouwsector klaar voor 3D-printen? (update 2020)
  4. Hoe verandert 3D-printen de defensie-industrie?
  5. Hoe verandert 3D-printen de auto-industrie? (2021)
  6. Interview met expert:Simon Fried, medeoprichter van Nano Dimension over de opkomst van 3D-printen voor elektronica
  7. Interview met expert:CEO van PostProcess Technologies over het oplossen van het knelpunt in de nabewerking voor additieve productie
  8. Interview met experts:Sintavia President Doug hedges op het bereiken van serieproductie met 3D-metaalprinten
  9. Interview met experts:Brian Alexander van Solvay over de ontwikkeling van hoogwaardige polymeren voor 3D-printen
  10. Hoe 3D-printen wordt gebruikt in de matrijsindustrie
  11. 5 manieren waarop 3D-printen de auto-industrie verandert