Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Важность выбора поставщика услуг по аддитивному производству металлов

24.02.2022 Время чтения: 23 мин.
Сложность:
92 7

Как только вы решили пойти по пути аддитивного производства металлов (AM), следующий шаг, по крайней мере, не менее важен. Хотя "соотношение цены и качества" часто является наиболее анализируемым критерием, на самом деле работа с поставщиком решений должна выходить за рамки этого важного аргумента. Действительно, рынок не только заполнен компаниями, предлагающими услуги AM, но и может быстро возникнуть путаница, когда понимаешь, что существует также широкий спектр технологий AM металлов. Какие критерии следует использовать, чтобы отдать предпочтение одной технологии перед другой? И, самое главное, как вы представляете себе будущее вашего производства с помощью этого решения Metal AM?

За последние годы технология Metal AM постепенно перешла из разряда прототипов в разряд основных производственных технологий в таких отраслях, как медицинская, аэрокосмическая и автомобильная.

Однако широкое внедрение в промышленности было сосредоточено на компонентах относительно небольшого размера, поскольку производство металлических деталей большого размера не было технически возможным или экономически привлекательным с использованием процессов на основе порошка.

Размер имеет значение!

Неотъемлемые преимущества AM (малые партии, сокращение запасов, управление устареванием и т.д.) особенно привлекательны для крупногабаритных металлических деталей, используемых в таких отраслях, как нефтегазовая, морская, энергетическая, транспортная, горнодобывающая, аэрокосмическая или тяжёлая промышленность. В этих отраслях часто используются отливки или поковки, которые, в зависимости от среды, в которой они используются, могут быть изготовлены из углеродистой или нержавеющей стали, сплавов на основе никеля или даже титана.  Дело в том, что чем сложнее становится геометрия, тем больше сам процесс литья или ковки приводит к значительным отходам материала, а также страдает от длительного времени выполнения заказа и незначительного количества отказов.

Все эти ограничения часто заставляют производителей изучать производственные процессы, которые могли бы наилучшим образом удовлетворить эти требования.

"Сочетание размеров деталей и функциональной сложности является убедительным аргументом в пользу проволочных DED-процессов (CMT и плазменных), предлагаемых компанией Guaranteed в качестве универсальной производственной услуги, поскольку они позволяют производить детали размером до 10 x 5 x 6 метров и весом до 20 тонн практически в чистом виде в течение короткого времени и по конкурентоспособной цене. В настоящее время база данных материалов уже хорошо заполнена (сталь, нержавеющая сталь, инконель, титан, алюминий, бронза...), но она может быть легко расширена по желанию наших клиентов", - комментирует Йоахим Антониссен, генеральный директор Guaranteed.

С точки зрения стоимости, следует отметить, что существует широкий выбор коммерчески доступных сварочных проволок, которые имеют значительно более низкую стоимость по сравнению с порошковыми аналогами. Кроме того, тот факт, что при производстве квази 100% плотных деталей отпадает необходимость в наплавке, делает процессы на основе проволоки, такие как WAAM, интересным выбором с экономической точки зрения.

Поскольку технологии компании Guaranteed позволяют использовать гибридный подход, нанося покрытие поверх существующей детали (например, пластины или цилиндра) или даже для ремонта существующей детали, экономическое обоснование становится ещё более выгодным даже без учёта экономии на логистике, такой как сокращение времени выполнения заказа или затрат на хранение запасов. Помимо экономической выгоды, локализованный ремонт или производство по требованию почти чистой формы также способствует устойчивому развитию, поскольку значительно снижает потребность в сырье и транспорте.

 Стоимость важна, качество - лучший способ её снизить

В отличие от большинства ситуаций, когда "высокое качество" является синонимом "дорогой стоимости", в данном случае стоимость и качество не противоречат, а скорее усиливают друг друга.  Стремление к высокому качеству в конечном итоге является лучшим способом снижения затрат. Действительно, при переходе от традиционного производства (CM) к аддитивному производству (AM) при оценке экономического обоснования необходимо учитывать сертификационные требования, налагаемые тяжёлыми условиями эксплуатации детали.

В зависимости от уровня критичности детали, сертификация может потребовать значительного количества разрушающих тестовых образцов, которые должны быть изготовлены наряду с реальной деталью. Благодаря программному обеспечению для управления технологическим процессом, компания Guaranteed может гарантировать работоспособность детали, что значительно сокращает количество дорогостоящих циклов проб и ошибок. Будучи вовлечённым в различные совместные проекты, направленные на создание чётких руководящих принципов сертификации для использования АМ в нефтегазовой, морской, железнодорожной и горнодобывающей промышленности, компания Guaranteed развивает эту тенденцию, чтобы превратить сертификацию в неотъемлемую часть своей системы обеспечения качества. Квалификация процесса, а не отдельных деталей, расширит портфель деталей и компонентов AM, что позволит быстрее, чем в настоящее время, проводить квалификацию и/или сертификацию. В тесном партнёрстве с ведущими университетами компания Guaranteed разрабатывает следующее поколение технологии WAAM. Последняя позволит ещё больше увеличить скорость осаждения без ущерба для качества, а динамические механические свойства будут улучшены по сравнению со свойствами штампованного материала благодаря технологиям микроструктурного манипулирования в процессе производства.

"Рождённые инновациями, мы используем самые современные уникальные инструменты моделирования, мониторинга и контроля, чтобы гарантировать производство с нулевыми дефектами. Будучи воспитанными в промышленности, мы гарантируем универсальную промышленную надёжность", - утверждает Сандер Плассхаерт, технический директор Guaranteed.

Лучшая запасная часть - виртуальная?

Поскольку установки работают во все более сложных условиях, возрастает вероятность того, что важные детали выйдут из строя, устареют из-за технологических изменений или изменений стандартов или будут сняты с производства до окончания срока службы. Мелкие серии и короткий жизненный цикл деталей по отношению к установкам представляют собой проблему в управлении запасами и ещё больше усиливают аргументы в пользу внедрения крупногабаритного металлического AM.

Традиционные технологии производства делают изготовление деталей по требованию слишком дорогостоящим и требуют слишком много времени. В результате образуется значительный объем запасов редко заказываемых деталей. Эти запасы связывают капитал с неиспользуемой продукцией. Они занимают физические площади, здания и землю, требуют арендной платы, коммунальных расходов, страхования и налогов. Тем временем продукция портится и устаревает. Возможность производить эти детали по требованию с помощью AM снижает необходимость в поддержании больших запасов и устраняет связанные с этим расходы, что приводит к увеличению долговечности активов.

Например, на автомобильной сборочной линии только 8% от каждого вложенного евро тратится на фактическую сборку. Каждый отдельный компонент производится отдельно и имеет свои собственные запасы, а все детали также необходимо транспортировать. Исследования показали, что до 10% дохода производственной компании связано с запасами. Ресурсы, затрачиваемые на производство и хранение этих деталей, можно было бы использовать в другом месте, если бы потребность в запасах была снижена.

Сегодня компания Guaranteed уже активно участвует в создании цифровых складских экосистем в таких отраслях, как нефтегазовая, железнодорожная и морская промышленность.

АМ поддерживает наши операции с более коротким временем выполнения заказа, потому что он создаёт сдвиг в сторону покупки деталей "точно в срок", а не "точно в случае". Традиционный способ покупки запасных частей в начале установки нового оборудования может больше не понадобиться, если мы сможем печатать детали с тем же или улучшенным качеством. Запасные части, хранящиеся на складе, требуют надлежащего хранения и консервации, что сопряжено с определёнными затратами и не обеспечивает гибкости в случае изменения условий эксплуатации, когда оригинальные запасные части могут оказаться непригодными. Мы считаем, что печать запасных частей точно в срок в конечном итоге снижает затраты на поиск конкретных деталей, особенно тех, которые имеют решающее значение для ведения бизнеса", - отмечает А. Гох, Shell.

Оценить будущее, обновить прошлое

Старение оборудования является общей проблемой для многих отраслей промышленности. Активы все чаще используются сверх первоначального проектного срока службы, что приводит к тому, что детали подвергаются высокому риску простоя или выхода из строя. Это может привести к значительному непроизводительному времени, которое может стоить сотни тысяч евро в год. Поддерживать целостность оборудования сложно, учитывая, что аналогичные замены деталей уже недоступны из-за устаревания модели оборудования или изменений в инженерных стандартах.

Услуги WAAM компании Guaranteed по требованию позволяют воспроизвести такие детали по доступной цене, даже для партии размером в одну штуку, отремонтировать или восстановить их. В последнем случае оригинальная конструкция детали или выбор материала подвергаются модернизации, что позволяет увеличить производительность или срок службы восстановленной детали по сравнению с оригинальной деталью OEM.

Для очень крупных деталей или неисправностей, возникающих в отдалённых районах, затраты и логистика, связанные с демонтажем и транспортировкой повреждённой детали, могут стать непомерно высокими. Для решения этой проблемы компания Guaranteed разработала "мобильную службу аддитивного ремонта WAAM", которая позволяет осуществлять ремонт или восстановление на месте или даже в условиях эксплуатации.

Меньше - значит больше

Поскольку изменение климата является главной проблемой 21 века, эффективность использования ресурсов и снижение углеродного следа стали жизненно важными задачами для современной обрабатывающей промышленности. Локализованное производство для снижения транспортных расходов и производство продукции по требованию для прямого снижения отходов и избежания утилизации лишних деталей в конечном итоге станет необходимостью, чтобы избежать налогообложения или институциональных штрафов. Кроме того, спрос на восстановление машин и изделий для продления срока их службы будет продолжать расти.

"AM и цифровые библиотеки деталей приведут к экономии затрат за счёт уменьшения объёмов складских запасов и снижения расходов и рисков, связанных с истечением срока службы и устареванием". По мере того, как Equinor движется к нулевому выбросу углерода и увеличивает своё присутствие на рынке возобновляемых источников энергии, снижение воздействия на окружающую среду при производстве оборудования и транспортировке деталей по цепочке поставок будет приобретать все большее значение", - добавляет Бреде Лаэрум из Equinor.

В недавнем исследовании, проведённом компанией Guaranteed в тесном сотрудничестве с Крэнфилдским университетом и его дочерней компанией WAAM3D, был проведён сравнительный анализ жизненного цикла нескольких деталей. По сравнению с традиционными вариантами производства, такими как литье или ковка, результаты этого исследования ясно демонстрируют значительную экономию, которая может быть достигнута с точки зрения выбросов углерода и потребления энергии при производстве WAAM и тем более при ремонте или восстановлении WAAM.

Устойчивый характер нашей технологии уже обеспечивает гарантированный доступ к финансированию из фонда поддержки Европейского технологического института, который инвестирует в компании, реализующие устойчивое развитие и переносящие работу в Европу.

Доказательства, а не обещания

Поскольку доказательство пудинга находится в процессе его поедания, компания Guaranteed работает в условиях полной прозрачности и тесного сотрудничества со своими клиентами по всему миру для анализа, оптимизации и обмена опытом в каждом бизнес-кейсе.

Для некоторых наших клиентов это означает, что мы рекомендуем рассмотреть возможность ремонта или восстановления, а не полного восстановления, в то время как для других преимущества производства запасных частей по требованию позволят сократить складские расходы и окажут прямое влияние на прибыльность, поскольку требования к оборотному капиталу будут снижены, что приведёт к дополнительному денежному потоку. Смягчение проблем устаревания либо непосредственно в стареющем производственном оборудовании, либо косвенно в запасах благодаря производству "точно в срок" представляет собой ещё один способ, с помощью которого услуги, предоставляемые компанией Guaranteed, могут создать ценность.

И последнее, но не менее важное: эффективность использования ресурсов и экономия выбросов CO2 в результате работы с Guaranteed открывает путь к более устойчивому будущему за счёт снижения количества первичных и вторичных выбросов.