Der Einsatz additiver Fertigungstechnologie führt zu innovativen neuen Designs, Reduzierung von Emissionen und dramatischen Kosteneinsparungen
Wahre Innovation kann oft von den Orten kommen, von denen man es am wenigsten erwartet. Seit mehr als 90 Jahren ist John Zink Hamworthy Combustion (John Zink) am Stadtrand von Tulsa, Oklahoma, tätig und baut Emissionskontroll- und Luftreinigungsverbrennungssysteme, von denen Produktionsstätten auf der ganzen Welt abhängig sind, um die Emissionsnormen zu erfüllen oder zu übertreffen. Das Unternehmen entwickelt kundenspezifische Brenner, Gasrückgewinnungs- und Dampfkontrollsysteme für eine Vielzahl von Kunden aus den Bereichen Energie, Petrochemie und Fertigung. John Zink ist ein weltweit anerkannter Marktführer in diesem Bereich, aber die Emissionsprobleme des 21. Jahrhunderts erfordern Lösungen des 21.
Um seine Kunden bei der Einhaltung strenger Umwelt- und Effizienzstandards zu unterstützen, hat John Zink, ein Teil von Koch Industries, vor kurzem in die 3D-Drucktechnologie für Metall von Desktop Metal investiert, um Teile herzustellen, die auf Bestellung gefertigt und für die spezifische Anwendung des Kunden optimiert werden.
Nach mehrmonatiger Arbeit mit dem Desktop Metal Studio System, dem weltweit ersten bürofreundlichen 3D-Drucksystem aus Metall für Rapid Prototyping und Kleinserienproduktion, stellen die Unternehmen heute erste Ergebnisse der neuen additiven Fertigungstechnologie vor, darunter
Schnelle Durchlaufzeiten für Ersatzteile auf dem Anschlussmarkt;
die Möglichkeit, verschiedene Iterationen von Prototypendesigns schneller zu testen;
Eliminierung des Bedarfs an Gusswerkzeugen, was sowohl Zeit als auch Geld spart, da die Teile nun intern gedruckt werden können; und
Freiheit bei der Erstellung von Teilentwürfen, die nicht mit traditionellen Methoden hergestellt werden können und nur in 3D gedruckt werden können.
"Unser primäres Ziel bei John Zink ist die kundenspezifische Entwicklung neuer Systeme, die Abfall eliminieren, damit unsere Kunden sicher und effizient arbeiten können", so Jason Harjo, Design Manager, John Zink. "Additive Manufacturing schreibt das Buch neu darüber, was vom Designstandpunkt aus möglich ist, und die Arbeit mit Desktop Metal ermöglicht uns einen sehr kostengünstigen Einstieg in die Technologie. Die Vielseitigkeit des Studiosystems hat es unseren Ingenieuren und Designern ermöglicht, sowohl Anwendungen für die Technologie als auch Design- und Leistungsvorteile zu finden, an die wir nicht einmal gedacht hatten".
Brennstoffzerstäuber - Kostenersparnis 75%; Zeitersparnis 37
Als führendes Unternehmen bei der Entwicklung innovativer Lösungen zur Reduzierung von Emissionen hat John Zink seit langem verstanden, dass der Einsatz von Zerstäubern zur Verbesserung des Brennstoff-Luft-Gemischs in Brennern eine einfache Möglichkeit ist, Kunden bei der Minimierung ihrer Umweltbelastung zu unterstützen. Mithilfe des Studio-Systems konnten die Designer und Ingenieure des Unternehmens Prototypen erstellen und eine Vielzahl von Optionen testen, bevor sie schließlich ein radikal neues Design mit geschwungenen, tragflächenähnlichen Lamellen entwickelten. Die geometrische Freiheit des 3D-Drucks erlaubte es ihnen sogar, die Form der Löcher zu überdenken - anstatt runde Löcher zu bohren, wird das Teil mit flachen Öffnungen gebaut, um die Zerstäubung zu verbessern und die Brennereffizienz zu erhöhen.
Während bei der vorherigen Konstruktion der Brennstoffverbrauch auf 120 Kilogramm pro Stunde gesenkt werden konnte, reduzierte die neue Konstruktion den Brennstoffverbrauch auf nur 38 Kilogramm pro Stunde. Bei drei Brennern pro Schiff kann die Umweltbelastung für eine ganze Flotte enorm sein. Die Einsparungen können ebenso signifikant sein - pro Schiff könnte der neue Zerstäuber den Unternehmen jährlich zwischen 90.000 und 160.000 US-Dollar an Brennstoffkosten einsparen und kann in wenigen Tagen für weniger als die Hälfte der Kosten eines traditionell hergestellten Brennstoffzerstäubers produziert werden.
YE-6-Brennerspitze - Kosteneinsparungen 72
Als Schlüsselkomponente für den effizienten Betrieb von Industriebrennern werden Brennerspitzen zur Steuerung der Brennstoffeinspritzung in die Brennkammer oder als Zerstäuber verwendet, die den Brennstoff mit einem Zerstäubungsmedium wie Dampf mischen, um die Brennereffizienz zu erhöhen. Die Brennerspitze - ursprünglich gegossen und mittels CNC-Bearbeitung nachbearbeitet - wurde vor 30 Jahren erstmals hergestellt, und die dafür verwendeten Werkzeuge sind nicht mehr erhältlich. Da das Teil zu komplex ist, um als Einzelteil bearbeitet werden zu können, würde die Herstellung von Ersatzteilen mit traditionellen Techniken große Investitionen in Zeit und Geld erfordern. Stattdessen wandten sich die Ingenieure von John Zink an den 3D-Druck, um eine kostengünstige Ersatzbrennerspitze herzustellen. Anhand der ursprünglichen Konstruktionszeichnungen modellierten sie die Brennerspitze und druckten das Teil auf dem Studio System aus.
Das fertige Teil wurde in nur wenigen Wochen - im Gegensatz zu Monaten - hergestellt und kostete deutlich weniger als ein Gussteil - nur ein paar hundert Dollar gegenüber ein paar tausend Dollar.
Lasergasdüse - Unmögliche Geometrie für die traditionelle Fertigung
Die Herausforderung für die Ingenieure von John Zink bestand darin, dass die Düse des Fräsers verstopfen oder sich an den Kanten der geschnittenen Teile Schlacken ansammeln konnten, was arbeitsintensiv war. Nachbearbeitung.
Die Lösung bestand darin, mit dem Studio-System eine völlig neue Düse zu entwerfen und zu drucken, die eine Reihe interner Kanäle enthält, um Hochdruck-Stickstoffgas über die Schnitte zu leiten und Schlacke wegzublasen, Verstopfungen zu vermeiden und sauberere Schnitte zu gewährleisten. Die komplexe Geometrie der neuen Düse konnte nur mit additiver Technologie hergestellt werden und wurde nach einer früheren Version aus PLA-Kunststoff, der bei höheren Temperaturen geschmolzen wurde, in Metall gedruckt.
Werkzeugmaschinengriffe - Wenn Kunststoff einfach nicht funktioniert
Die additive Technologie hat den Ingenieuren von John Zink dabei geholfen, Legacy-Teile neu zu erstellen und vorhandene Teile neu zu entwerfen. Außerdem haben sie kreative Lösungen gefunden, die die Herstellung dieser Teile verbessern. Diese Griffe wurden von einem Maschinisten mit drei Jahrzehnten Erfahrung bei John Zink entwickelt Es war einfacher, schwere Werkzeuge anzuheben und in eine Drehmaschine zu legen. Sie wurden mit dem Studio-System gedruckt, nachdem die ersten Teile in Kunststoff gebrochen waren.
Die Griffe wurden gedruckt und nicht bearbeitet, um den Abfall zu minimieren - jeder Griff müsste aus einem relativ großen Stück Metall hergestellt werden - und um die Kapazität der Werkstatt für Kundenaufträge frei zu lassen.
Sicherheits-Absperrjoch und -griffe - Weniger Ausfallzeiten mit enormen Einsparungen
Auf der USS Blue Ridge (LCC-19) sind wichtige Sicherheitsausrüstungen, Absperrjoche und Griffe installiert, die dem Kommandanten und den Mitarbeitern der Siebten Flotte der Vereinigten Staaten Befehls-, Steuerungs-, Kommunikations-, Computer- und Geheimdienstunterstützung bieten. Für dieses Teil gibt es keine Werkzeuge. Die Erstellung per 3D-Druck war die zeit- und kosteneffektivste Option für die Herstellung. Für Kunden hat sich die Auszahlung durch weniger Ausfallzeiten ergeben. Bedruckte Teile können in ihren Händen sein und in Tagen anstatt in Tagen installiert werden Wochen oder Monate - und erhebliche Einsparungen sowohl bei den Teilekosten als auch beim Kraftstoffverbrauch dank innovativer neuer Designs, die nur im 3D-Druck hergestellt werden können.
„Durch den Verzicht auf harte Werkzeuge mit dem Studio-System konnten die Ingenieure von John Zink innovative neue Teile herstellen, Teile reproduzieren, für die es keine Werkzeuge mehr gibt, und kreative Lösungen zur Verbesserung ihres Workflows finden“, sagte Jonah Myerberg, CTO von Desktop Metall: „Infolgedessen konnte das Team das Design, die Herstellung und den Einsatz von Teilen erheblich beschleunigen, Geld sparen und Teile schneller an Kunden liefern.“
„Das Studio-System hat sich als nützliches Werkzeug für unsere Designer und Ingenieure erwiesen und ermöglicht innovative neue Designs für vorhandene Teile, die Wiederherstellung älterer Komponenten und die Herstellung von Fertigungshilfen, die die Effizienz verbessern“, sagte Harjo. „Als unsere Designer und Ingenieure Sie erforschen weiterhin die Möglichkeiten des 3D-Metalldrucks und erwarten, weiterhin neue Anwendungen für das System zu finden, sei es für den Prototyp neuer Teile oder für die Entwicklung neuer Fertigungshilfen. “
www.desktopmetal.com
