Новая концепция аддитивного производства от Concept Laser

Лихтенфельс (Германия), 19 ноября 2015 г. На проходившей во Франкфурте выставке formnext powered by TCT компания Concept Laser представила новую архитектуру оборудования и производства. Уникальная разработка подтверждает, что компания твердо нацелена на воплощение концепции интегрированного оборудования «Аддитивная Фабрика Будущего» (« AM Factory of Tomorrow »), призванной вывести аддитивное производство на следующий уровень качества, гибкости и эффективности. Принципиально новый подход к проектированию компонентов процесса открывает прекрасные перспективы для модульной интеграции производственных технологий на предприятиях. Это означает, что промышленное производство будет быстрее и рентабельнее. Вскоре концепция станет реальностью: компания Concept Laser запланировала вывод технологии на рынок уже на конец 2016 г.

Представленные ранее на рынке производственные технологии и оборудование опирались на концепции дополнительных источников лазерного излучения и увеличения их мощности, повышения скорости построения и расширения области печати. Машину рассматривали как «автономное» решение — без продуманной интеграции в производственный процесс. Последовательно выполнялись сначала подготовка оборудования к печати, затем собственно печать. Предлагая новую архитектуру оборудования, компания Concept Laser рассчитывает добавить к традиционно количественным критериям новые качественные аспекты. 'По существу, речь идет о разделении систем аддитивного производства на любое число свободно комбинируемых модулей для независимой подготовки оборудования к печати / печати изделия / обработки напечатанного изделия, — объясняет Флориан Бекманн (Florian Bechmann), возглавляющий отдел исследований и разработок компании Concept Laser. — Параллельные процессы загрузки порошка и выгрузки готовых изделий повышают эффективное время печати, тем самым существенно сокращая «простои» машин, ранее функционировавших автономно. Здесь кроется огромный потенциал по повышению эффективности производственной цепочки. Для промышленного серийного производства этот принципиально новый подход, резко отличающийся от привычных «количественных» концепций оборудования, означает возможность сделать очередной шаг вперед.'Новая концепция «Аддитивной фабрики будущего»

Появляющиеся сейчас региональные центры 3d печати выступают поставщиками услуг для стран со всего мира, постепенно переходя от «прототипирования» к планам по освоению гибкого серийного производства промышленного уровня. Аддитивные предприятия испытывают давление со стороны традиционных поставщиков: налицо потребность в площадях, расширении парка оборудования и спектра производственных задач, оптимизации сроков. В новой концепции, предложенной компанией Concept Laser, рассмотрен ряд интересных вариантов решения этих проблем. Производство отделяется от процесса подготовки — «на уровне оборудования». При этом возрастает доступность всех компонентов: аддитивное производство выходит на круглосуточную загрузку. Автоматизированный поток материалов ощутимо сокращает нагрузку на операторов. Машины селективного лазерного плавления через интерфейсы интегрируют с традиционными станками с ЧПУ для гибридного производства, а также с последующими операциями (постобработка / финишинг).Разделение «подготовки», «производства» и «пост-обработки»

В основе новой производственной архитектуры — разделение «подготовки», «производства» и «пост-обработки». В частности, были предложены гибкая система загрузки машин, физическое разделение процессов загрузки материалов и платформ и их демонтажа. Поставленная задача — точнее координировать производственные компоненты через единый интерфейс и повысить гибкость технологических процессов для формирования интегрированного подхода. Это стало возможным благодаря выверенной модульной структуре «секций подачи», «систем построения и обработки»: комбинирование и взаимодействие этих модулей призвано существенно увеличить гибкость и функциональную загрузку оборудования. Комбинируя модули определенным способом, можно улучшить работу со всем спектром доступных на сегодняшний день материалов и одновременно заметно снизить производственные затраты. В целом уровень эффективности и доступности производственной системы заметно вырастет, а потребность в рабочих площадях резко упадет. Эмуляция производственных сценариев подтвердила, что занимаемые площади реально сократить на 85% по сравнению с текущими потребностями. Дополнительные лазерные модули увеличивают общую производительность системы, особенно при 3d печати большого числа повторяющихся или независимых деталей на одной печатной платформе. «Благодаря мультилазерной технологии, скорости построения серьезно выросли. Стал существенно больше и размер области печати. Сейчас на примере концепции интегрированного оборудования мы хотим показать, как принципы четвертой промышленной революции Industry 4.0 способны поменять аддитивное производство, выступающее промышленной стратегией будущего. Здесь кроется огромный потенциал по повышению эффективности предприятий и оптимизации технологии под задачи серийного производства», — поясняет Бекманн.Новая модульная архитектура систем аддитивного производства - система печати

В первый день выставки formnext by TCT 2015 на стенде Concept Laser был продемонстрирована новая система печати с рабочей зоной размером 400 x 400 x >400 мм3, оснащенная четырмя источниками лазерного излучения. Помимо варьирующегося диаметра пятна лазера в зоне плавления для этой модели предусмотрено несколько вариантов комплектации: 1, 2 или 4 лазерных оптических модуля мощностью от 400 до 1000 Вт. Опциональная система отказоустойчивости гарантирует, что в случае выхода из строя одного лазера три остальных охватят всю область печати— процесс построения не прервется. «Дополнительные источники лазерного излучения способны повысить скорость построения, но лишь до определенного уровня. Важно другое — они также повышают сложность оборудования и взаимозависимость его компонентов, что означает потенциальную уязвимость: желаемый положительный эффект оборачивается отрицательными последствиями», — комментирует Бекманн.Новая модульная архитектура систем аддитивного производства - система подготовки к печати

Новая система подготовки к печати оснащена встроенной станцией просеивания и контроля металлических порошков. Для транспортировки металлического порошка между машиной и секцией просеивания больше не нужны контейнеры. За распаковку материала, подготовку к следующему заданию на печать и просеивание теперь отвечает отдельная система — оператор с порошком не соприкасается. Дополнительное преимущество модульной системы подачи — варианты конфигурации. Подключив ее к двум модулям печати, получаем «производственную ячейку». Кроме того, модульная система позволяет объединить несколько станций подачи в участок подготовки материала, расположенный отдельно от участка печати.Комбинирование модулей новой архитектуры аддитивного производства

В новой системе подготовки к печати на выбор доступно три типа модулей: обработки, дозирования и «переполнения» — в нескольких вариантах высоты. Интересно, что все модули соединяются между собой без гибких и жестких труб, а для идентификации служат интерфейсы RFID. Результатом стала стабильная подача материала с высокой пропускной способностью, улучшенная работа с разными типами материалов для 3d печати. «В перспективе предприятия аддитивного производства будут практически полностью автоматизированы, — уверен Бекманн. — Участки подачи, 3d печати и обработки, функционирующие без операторов, могут стать следующим этапом развития. Полная автоматизация аддитивных производств — это вполне реально».

Двухкоординатный модуль формирования слоя металлического порошка в области печати

Новые системы печати укомплектованы двухкоординатным модулем формирования слоя металлического порошка в области печати нового типа: модуль перемещается в начальную позицию параллельно с процессом экспонирования, что существенно экономит время при формировании очередного слоя металлического порошка.

Ножи модуля (из каучука, стали, углеродного волокна — на выбор) можно автоматически заменять в процессе печати. По словам Бекманна, у такого подхода сразу несколько преимуществ: «Как и для станков с ЧПУ, автоматизированная смена инстумента призвана сделать процесс гибче, экономить время при настройке машины и сокращать необходимость в ручных операциях. Поэтому мы оперируем термином “устойчивое производство”».

Информация: 15 лет компании Concept Laser

В 2001 г., всего год спустя после того, как Франк Герцог основал свою компанию, Concept Laser GmbH представила первую в мире промышленную систему лазерного селективного плавления металлических порошков. Сейчас на счету инновационной технологии LaserCUSING уже более 50 зарегистрированных патентов и 100 патентных заявок. Выпускаемые цифровым способом 3D-изделия из металла выгодно отличаются своими функциональными возможностями: традиционной машинной обработкой добиться таких результатов невозможно. При парке установленного оборудования более чем в 550 машин компания Concept Laser — один из ведущих популяризаторов экологически чистой технологии лазерного плавления металлических порошков. Благодаря экономии ресурсов, технология завоевала известность как «экологически чистая». Уже сегодня аэрокосмонавтика, автомобилестроение, медицина и ряд других отраслей сделали своим стратегическим приоритетом 3D-печать металлами как производственную стратегию будущего и пример реализации концепции Industry 4.0, четвертой промышленной революции.

Перевод Олеси Зайцевой