جان دیر به چاپ سه بعدی قطعات موتور کارآمدتر روی می آورد

تراکتورهای جدید John Deere که از خط تولید در مانهایم آلمان خارج می شوند، اولین چیزی را برای این شرکت دارند: یک قطعه موتور فلزی با چاپ سه بعدی.

تولیدکننده جهانی تجهیزات کشاورزی و چمن کاری با چاپ سه بعدی غریبه نیست و بیش از 3 سال است که از آن برای ساخت هزاران نمونه اولیه، ابزار، جیگ و وسایل در کارخانه های جهانی خود استفاده کرده است. اما دریچه فولاد ضد زنگ چاپ سه بعدی در سیستم سوخت تراکتور یک جهت جدید و بخشی از چیزی است که این شرکت آن را استراتژی صنعتی هوشمند خود می نامد.

جان دیر که در سال 2020 راه اندازی شد، چشم انداز خود را برای ادغام سریع فناوری های جدید در سه حوزه متمرکز اعلام کرد: سیستم های تولید، پشته فناوری آنها و راه حل های چرخه حیات.

پرینت سه بعدی بخشی از این دیدگاه است و این شیر یکی از اولین ثمرات آن است. این کارآمدتر از زمانی است که به طور سنتی تولید می شد. با استفاده از مواد کمتر، حدود 3٪ ارزان تر و به طور قابل توجهی کوچکتر است. اما این فقط سطح این است که چرا جان دیر این قسمت را پرینت سه بعدی کرد.

اولین قطعه از بسیاری از قطعات پرینت سه بعدی

شیر انحراف حرارتی جدید در آخرین نسخه‌های تراکتورهای John Deere 6R و 6M فقط یک کاربرد نوآورانه از فناوری پرینت سه‌بعدی فلزی است که به طور فزاینده‌ای در دسترس است، بلکه اوج حدود دو سال تحقیق و توسعه است.

این کار با یک چالش برای اطمینان از عملکرد تراکتورهای جان دیر در محیط های سرد آغاز شد. مهندسان وظیفه داشتند دریچه ای بسازند که بتواند دمای سوخت را بدون تأثیر بر عملکرد موتور حفظ کند.

اودو شف، مدیر مهندسی تراکتورهای کوچک و متوسط ​​جان دیر می‌گوید: «ابتدا، شما با کاری که می‌خواهید قطعه انجام دهد، شروع می‌کنید، و از طریق بهینه‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی و شبیه‌سازی آن در دنیای مجازی کار می‌کنید، سپس آن را انتقال می‌دهید. به طرح های دیجیتالی برای یک مدل نمونه اولیه."

نمونه اولیه ایده آل، مدلی که اجازه می داد سوخت با بیشترین کارایی جریان یابد، کانال های داخلی گرد و صاف داشت. شف می‌گوید یک ویژگی فقط با پرینت سه بعدی ایجاد می‌شود.

در دینامیک سیالات، وقتی دو سوراخ مته دارید که متقاطع هستند، اگر از ابزارهای ماشینکاری استفاده کنید، همیشه گوشه های تیز خواهید داشت. با پرینت سه بعدی، می‌توانید گوشه‌های گرد داشته باشید، این عنصری است که قدم دیگری را در بهینه‌سازی شیر به ارمغان آورد.»

مهندسان John Deere برای آزمایش اینکه آیا قطعه طبق انتظار کار می کند یا خیر، با کارکنان تولید مواد افزودنی در آلمان کار کردند. افزودنی GKN (پیش‌بینی سه بعدی)، تولید کننده دیجیتال قطعات و مواد فلزی، برای بهینه سازی بیشتر طراحی شیر سوخت برای چاپ سه بعدی فلزی. GKN نمونه اولیه شیرهای فولادی را روی چاپگر سه بعدی فلزی جدید HP چاپ کردHPQ
از محلول متال جت S100. این چاپگر از یکی از فناوری‌های پرینت سه بعدی فلزی استفاده می‌کند - چندین فناوری وجود دارد - به نام جت بایندر، جایی که یک پودر فلز با یک لایه به لایه ماده اتصال دهنده به یکدیگر متصل می شود تا قسمتی را تشکیل دهد که سپس در یک کوره صنعتی پخته می شود. پس از آن، قطعه ماشینکاری و مونتاژ می شود.

شیر انحراف حرارتی به منظور اطمینان از کیفیت لوله مورد نیاز، که برابر با فلز ریخته گری ماشینکاری شده یا سرمایه گذاری شده است، تحت آزمایش های دقیق قرار گرفت. تست میدانی قطعه نیز موفقیت آمیز بود.

شف، که همچنین باید ضرب الاجل محدود خود را برای این قسمت در نظر می گرفت، می گوید: «بنابراین این نقطه ای است که ما باید تصمیم می گرفتیم که چگونه این قطعه را بسازیم تا خواص مادی و سایر الزامات را برآورده کنیم. و اینکه قطعه چگونه در جریان کار مونتاژ قرار می گیرد.

شف می‌گوید: «و این زمانی بود که تصمیم گرفتیم، بسیار خوب، اگر این قطعه پرینت سه‌بعدی در آزمایش‌ها کار کند و ساخت افزودنی مقرون‌به‌صرفه باشد، در تولید نیز کار خواهد کرد.»

ایجاد نمونه‌های اولیه با همان مواد و روشی که برای قسمت تولید نهایی استفاده می‌شود، به مهندسان اطمینان بیشتری از عملکرد می‌دهد. یوخن مولر، مدیر مهندسی دیجیتال جهانی جان دیر می‌افزاید: «ما فرآیند جت فلزی را از HP انتخاب کردیم زیرا بسیار سریع‌تر از سایر فرآیندهای چاپ سه بعدی فلزی است. ما در حال کشف فرصت‌هایی برای ارائه تجهیزات کارآمدتر، قابل اعتمادتر و پایدار هستیم و HP راه‌حل مناسبی را برای ما ارائه کرد.»

پرینت سه بعدی فلزی در حجم تولید

در حال حاضر، بیش از 4,000 سوپاپ از GKN به کارخانه تراکتورسازی جان دیر برای مونتاژ نهایی با قیمت هر قطعه کمتر از آهنگری یا فرز ارسال می شود. تراکتورهایی با این قطعه پرینت سه بعدی در حال حاضر به معنای واقعی کلمه در میدان هستند.

مولر می گوید یکی دیگر از مزایای پرینت سه بعدی این قطعه خاص به جای استفاده از روش های سنتی، چابکی افزوده در فرآیند ساخت است. از آنجایی که پرینت سه بعدی نیازی به قالب یا ابزار ندارد، ساخت نمونه های اولیه سریعتر و ارزانتر بود که این امر روند طراحی را تسریع کرد. طراحی را می توان در هر زمان تغییر داده و بهبود بخشید. به علاوه، وقتی نوبت به تعویض قطعات می رسد، نیازی به موجودی ثابت نیست. فایل دیجیتالی با این مقدار را می توان برای هر سازنده شخص ثالثی با فناوری اچ پی متال جت ارسال کرد و نسبتاً محلی و سریع تولید کرد.

اگرچه موجودی کامل دیجیتالی تعمیرات و قطعات یدکی تجهیزات فعلی و قدیمی جان دیر هنوز یک پروژه آینده دور است، این شرکت در حال حاضر مزایای بالقوه آن را می بیند.

مولر می‌گوید: «ما یک سازمان بزرگ قطعات یدکی داریم که بسیار بسیار علاقه‌مند به چاپ سه‌بعدی است. در حال حاضر، این شرکت به این فکر می کند که کدام و چه تعداد از قطعات یدکی را می توان به فایل های دیجیتال قابل چاپ سه بعدی تبدیل کرد، که انبارداری را حذف می کند. "معمولاً، ما قطعات یدکی را برای تقریباً 3 سال، گاهی اوقات حتی بیشتر، در انبار داریم، و پیش بینی اینکه با موجودی موجود چه کار کنیم و در صورت تمام شدن موجودی چگونه دوباره پر کنیم، بسیار سخت است."

فراتر از چاپ سه بعدی قطعات یدکی در صورت تقاضا، مولر آینده ای را متصور است که در آن جان دیر می تواند قطعات فرسوده یا شکسته و قطعات سفارشی چاپ سه بعدی را که برای موارد استفاده فردی تقویت می شوند، تجزیه و تحلیل کند.

چاپ سه بعدی از طریق نمونه سازی اثبات شده است

جان دیر، مانند بسیاری از شرکت های تولیدی و خودروسازی، چاپ سه بعدی را در آزمایشگاه مهندسی خود با نمونه های اولیه طراحی پلیمری قطعات و مفاهیم خودرو آغاز کرد.

این شرکت به سرعت متوجه شد که داشتن مدل های فیزیکی برای جابجایی، تناسب و مقایسه با قطعات موجود در مرحله طراحی بسیار ارزشمند است. شف خاطرنشان می کند: «افراد از خط مونتاژ می توانند بررسی کنند که آیا قطعه مفهومی شما از منظر تولید قابل اجرا است یا خیر.

این نمونه های اولیه کارآمدتر و به طور قابل توجهی سریعتر از ماشین کاری یا کنده کاری روی چوب هستند، که یکی از تکنیک های مورد استفاده قبل از شروع چاپ سه بعدی جان دیر در سال 3 بود.

مولر می افزاید: «قابلیت های چاپ سه بعدی داخلی ما به طراحان ما این امکان را می دهد که به راحتی ایده های خود را آزمایش کنند و مفاهیم خود را در مراحل اولیه توسعه تأیید کنند. «این یک نوع طرز فکر «شکست اولیه» است. ما می‌خواهیم همه مفاهیم را به‌عنوان مدل‌های فیزیکی روی زمین بیاوریم و گروه‌های متنوعی را با هم داشته باشیم تا مفهوم درستی را ارائه کنیم. بنابراین پرینت سه بعدی و تولید مواد افزودنی، به طور کلی، ما را قادر به انجام این کار می کند.

شیر انحراف حرارتی اولین مورد از بسیاری از قطعات تراکتور پرینت سه بعدی است.

جیگ و ابزار کارخانه چاپ سه بعدی

پرینترهای سه بعدی تقریباً در همه کارخانه‌های جان دیر در سراسر جهان یافت می‌شوند که وسایل و ابزارهای کارخانه را 3/24 تولید می‌کنند. شف می‌گوید هنوز تولید سنتی در حال انجام است، زیرا پرینت سه بعدی نمی‌تواند جایگزین همه چیز شود، اما وقتی صحبت از قطعات با خطوط منحصربه‌فرد یا ابزار خاص می‌شود، چاپ سه بعدی روش انتخابی است.

تجهیزات کارخانه تقریباً همیشه منحصر به یک خط کارخانه هستند و ماشین‌کاری در مقادیر کم گران است. برای تسهیل چاپ سه بعدی این قطعات، جان دیر یک شبکه جهانی از پرینترهای سه بعدی با فناوری های چاپگر متفاوت در مکان های مختلف ایجاد کرد و کارخانه های بزرگتر نیازهای کارخانه های کوچکتر را برآورده می کنند.

در هر کارخانه جان دیر، بخش مهندسی ساخت، که وظیفه یافتن کارآمدترین فرآیندهای تولید را بر عهده دارد، ابزارهای جدیدی را پیشنهاد می‌کند و تعیین می‌کند که آیا آنها به بهترین وجه با فناوری‌های افزودنی ساخته می‌شوند یا سنتی. سپس، گروه مهندسی دیجیتال مولر مدل‌های دیجیتالی را توسعه می‌دهد که برای چاپ سه بعدی به کارخانه بازگردانده می‌شوند یا به یک سرویس چاپ سه بعدی محلی برون سپاری می‌شوند.

مولر می‌گوید، از نمونه‌های اولیه گرفته تا اجزای نهایی، ابزارها و قطعات یدکی، چاپ سه‌بعدی یکی از دارایی‌های اصلی جان دیر در تلاش برای تبدیل شدن به یک سازمان دیجیتالی‌تر و چابک‌تر است. این مهندسین را قادر می سازد تا مفاهیم را از ایده به بخش فیزیکی سریعتر از طریق نمونه سازی سریع قطعات توسعه دهند و اکنون با آخرین پروژه خود، قطعات موتور کارآمدتر را سریعتر و ارزانتر به بازار عرضه کنند.