Auto, Trein & Vliegtuigonderdelen Revolutioneren met 3D-Printen

Commerciële reizen en voertuigproductie is zo zwaar en fabrieksintensief als industrieën maar kunnen zijn. Zelfs de kleinste auto is een massieve onderneming met tonnen componenten, laat staan massive vliegtuigen of locomotieven. Deze voertuigen zijn bedoeld om onbepaald en over lange periodes te opereren (soms decennia).

Dit betekent ook dat veel van deze voertuigen en hun componenten in de loop van jaren beschadigd raken, met enorme slijtage door passagiers. Vroeger waren fabrikanten afhankelijk van verafgelegen fabrieken die een enkel onderdeel konden produceren, zoals stoelbezels of kunststofcomponenten van handgrepen en steunpennen. Dit resulteerde vaak in lange wachttijden, transportkosten en prijsopsuiking aan de aanbodskant. Nu biedt 3D-printen een veel meer economische oplossing voor dit probleem.

Overal Goedkoper & Multifunctionele Productie

Figuur 1 Afbeelding via Angel Trains

Als het gaat om grote voertuigen met veel componenten die breukbaar zijn, vinden diverse organisaties van de Amerikaanse luchtmacht tot railbedrijven in het VK 3D-printen een levensvatbare oplossing. Onderdelen zijn goedkoper te produceren met kunststof, wat ook gemakkelijke aanpassing biedt.

Dit is met name waar voor componenten behorend tot vliegtuigen en treinen die al jaren uit productie zijn. Het onderhouden van voorraad voor bepaalde onderdelen kan zo kostbaar zijn dat leveranciers simpelweg stoppen met het aanbieden ervan. Dit is vooral het geval met zelden bestelde componenten. Klanten gaan vaak over tot het opslaan van grote voorraden van dergelijke onderdelen of het inschakelen van derde-partij fabrikanten. Additieve fabricage stoort dit model echter snel.

Terwijl het immens 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 gescand of zelfs vanaf nul gereproduceerd worden. Een ander voordeel is dat ze het onderdeel kunnen verbeteren door verschillende secties lichter te maken en minder materiaal te gebruiken dan veel traditionele productievormen.

Deze productiemodus impliceert vaak ook aanpassing en verbeteringen. In het geval van Angel Trains en diverse VK railbedrijven, stelde het gebruik van 3D-printen fabrikanten ook in staat om braille-boodschappen op componenten van de trein te plaatsen, zodat blinde passagiers instructies kunnen lezen. Dit soort verbetering kan bedrijven ook in staat stellen om dergelijke boodschappen te personaliseren of ze goedkoop en eenvoudig te wijzigen wanneer nodig.

Alleen door de grab handles te 3D-printen, wisten VK railbedrijven de kosten aanzienlijk te verlagen van de gebruikelijke £15.000, terwijl de productietijden werden ingekort van twee-en-een-half 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 stelt 3D-printen ook de productie van verschillende typen componenten in, zolang de modellen werken. Niet alleen konden ze onderdelen produceren voor zitplaatsen en passagierbakjes, maar ook kleine onderdelen voor technische componenten, die anders uit afzonderlijke machines en faciliteiten zouden moeten komen. Dit multifunctionele aspect stelt bedrijven in staat om een reeks onderdelen en gereedschappen te produceren zoals ze passend zien met een enkel apparaat en goedkopere materialen.

On-Demand Productie

Figuur 2 Bentley Blower

Een van de kenmerken van 3D-printen is de mogelijkheid om productie toe te staan op tijdschalen die het bedrijf passen in plaats van de onderdeelfabrikant of distributeur en zonder de noodzaak voor een toegewijde faciliteit. Om deze reden is het produceren van onderdelen die al lang verlopen zijn, uitermate invloedrijk in de wereld van auto-restauratie. Bedrijven zoals Porsche hebben deze facette benut om kosten te verlagen op de productie van reservedeel, maar on-demand productie brengt ook de levensvatbaarheid van korte-serie klassieke auto-productie terug.

Bentley gebruikt bijvoorbeeld 3D-printen om oudere modellen van hun klassieke lijnen volledig te recreëren in wat de eerste voortzetting van een pre-oorlog raceauto zal zijn. In doing so, zal het bedrijf 12 voorbeelden produceren van hun klassieke 1929 Bentley 4½-litre "Blower" automobile. De Blowers zijn ook momenteel een van de meest gewenste Bentley's onder verzamelaars, wat het een grote attractie maakt voor auto-enthousiastelingen.

Vergelijkbare initiatieven hebben restaurateurs over de hele wereld in staat gesteld om oude auto's op te knappen, met het herlevens van auto's die eens onmogelijk te reproduceren waren met getrouwe weergaves van hun klassieke onderdelen. Dit is gemakkelijker gemaakt met vooruitgang in 3D-scannen, modelleren en andere technologieën.

Gelokaliseerde Productie

De kers op de taart van al dit is dat 3D-printen in-house productie, ontwerp en verbeteringen van al deze componenten toestaat. Naast al de andere voordelen, betekent het ook dat prototypen en testen versneld en gelokaliseerd worden naar de gewenste faciliteit. Dit is een grote vinding geweest voor vliegtuigfabrikanten.

In 2019 certificeerde de Amerikaanse luchtmacht recent zijn eerste 3D-geprinte onderdeel, wat een toiletdeksel was voor een van hun vliegtuigen. Gezien veel eenheden in hun vloot ouder zijn dan een decennium, zet de USAF in op 3D-printen om de doorlooptijd en kosten van het produceren van reservedeel zoals latrinedeksels drastisch te verlagen. Dit is met name nuttig omdat veel van deze vliegtuigen uit productie zijn en levering van reservedeel 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. Met name in het geval van de Amerikaanse luchtmacht, is de gemiddelde leeftijd van hun vliegtuigen 28 jaar. Veel van de fabrieken die deze onderdelen maakten, zijn verdwenen en de leverings- en productietijden voor bestaande kunnen zo lang als een jaar zijn.

De luchtvaartindustrie kan in dergelijke nood zijn voor reservedeel dat in bepaalde gevallen, vliegtuigrenovatiediensten geschrotte vliegtuigen afstruinen voor dergelijke componenten. Echter, met de hulp van 3D-printen, ging de verwervingstijd voor deze onderdelen van een jaar naar 2 dagen. Deze onderdelen worden nu in-house geproduceerd, met uitgebreide tests. De USAF zal 3D-printen in de toepassen op andere producten in de toekomst.