Интервью с экспертом:Джон Барнс, основатель Barnes Group Advisors, о будущем аддитивного производства

Потребность в специализированных навыках и опыте в аддитивном производстве имеет решающее значение для внедрения технологии. Однако овладение принципами аддитивности - непростая задача, так как это требует сложного обучения и значительных временных затрат. Одной из компаний, стремящихся решить эту проблему, является The Barnes Group Advisors, американская консалтинговая компания по аддитивному производству.

Основанная в 2017 году в Питтсбурге, компания Barnes Group Advisors (TBGA) ориентирована на помощь компаниям в разработке стратегии и решении проблем, связанных с индустриализацией аддитивного производства. Для этого компания не только предоставляет консультационные услуги, но и предлагает программу обучения.

В экспертном интервью на этой неделе к нам присоединился Джон Барнс, основатель и управляющий директор компании, чтобы узнать, почему развитие персонала имеет ключевое значение для роста отрасли и что необходимо для получения максимальной отдачи. аддитивного производства.

Не могли бы вы рассказать мне немного о The Barnes Group Advisors и услугах, которые вы предоставляете?

Мы основали компанию два года назад, потому что мы видели изменения и рост в аддитивном производстве, и мы видели, как технология становится все более и более индустриальной.

У всех в TBGA есть инженерное образование, поэтому мы активно занимаемся квалификацией и сертификацией подходов к аддитивному производству в различных отраслях промышленности. В большинстве случаев мы способствовали внедрению технологии. Например, когда я работал в Arconic, мы квалифицировали первые серийные детали из титана для Airbus A350.

В настоящее время наша команда состоит из 13 человек, многие из которых занимали руководящие должности, включая меня - ранее я был вице-президентом в Arconic. Нашим руководителем ADDvisor® Services является Лаура Эли, бывшая руководителем отдела технологий GKN Aerospace.

Благодаря этому опыту мы можем превратить технические требования в стратегический подход. Мы заполняем нишу между объяснением аддитивного производства генеральному директору или вице-президенту по инжинирингу и т. Д., Чтобы они работали над вещами, имеющими отношение к их стратегии.

В зависимости от того, что делает клиент, мы смотрим, какое место он занимает в цепочке поставок, а затем пытаемся дать совет о том, как он может участвовать в аддитивном производстве или использовать аддитивное производство.

Еще мы разработали программу обучения. Частично это было основано на просьбах, которые нам нужно было поговорить больше о добавке. В то же время у нас был один клиент, который спросил, можем ли мы составить программу обучения. Они решили запустить крупный бизнес AM, наняв много инженеров.

Но инженеры не знали, как спроектировать процесс, и без этих знаний компания никогда бы не выполнила свои финансовые цели. Итак, мы создали программу обучения.

Обычно мы придерживаемся подхода, основанного на требованиях. Во-первых, мы обсуждаем с нашим клиентом требования к его продукции.

Очень часто это зрелые продукты, и людей, которые их создавали, уже нет. Таким образом, мы не занимаемся продажей аддитивного производства, мы работаем, чтобы помочь вам сделать лучшую или более доступную деталь. И добавка - это решение. Но вам нужно начать с подхода, основанного на требованиях, который немного упрощает остальное.

Как вы стали заниматься аддитивным производством?

Сначала я работал в том, что сейчас называется Honeywell Aircraft Engines, которая подписалась на проект с Sandia National Labs и девятью другими компаниями.

Несколько ученых из лаборатории взяли отпуск по предпринимательской деятельности, чтобы сформировать компанию вокруг технологии, которая теперь известна как технология направленного осаждения энергии, и использовали порошок в качестве сырья. Сегодня эта компания называется Optomec. Итак, проект был успешным, и он существует до сих пор.

Участие в проекте было фантастической возможностью, и именно так я начал свое дело.

Затем я перешел в Lockheed Martin и провел то, что мы называем Manufacturing Exploration &Development для Skunk Works ™. На тот момент мы были очень активны во всех формах аддитивного производства.

В оборонной и авиакосмической отраслях аддитивные материалы могут ответить на очень многие вопросы. Таким образом, мы активно изучали полимерные системы, системы ламинирования листов, системы направленной энергии, системы порошкового слоя, и это пошло по пути глубокого изучения металлических порошков.

Затем мне посчастливилось получить задание в национальном научном агентстве Австралии, CSIRO. Я был директором их программы по высокопроизводительным металлам. В этот момент аддитивы снова стали вызывать, поскольку они хотели - как того хотят многие национальные лаборатории - присутствовать в аддитивном производстве.

В Австралии аддитив - это блестящая технология, потому что она решает множество производственных проблем. В стране нет массового производства, и добавка - это способ приблизиться к меньшим и эффективным объемам производства.

Мы создали Лабораторию 22; это инновационный объект с различными типами аддитивных технологий. С помощью этой лабораторной работы мы проложили путь, по которому компании могут войти, получить доступ к машинам и попытаться разработать свой продукт.

Мы провели серьезное исследование по этому поводу. Пейзаж малых и средних предприятий в Австралии велик, и у них просто нет денег, как у более крупных фирм, чтобы просто сделать ставку на машину и потратить на нее миллион долларов. Таким образом, мы предоставили промышленности доступ к этой новой технологии.

Когда я вернулся в США в 2015 году, я пошел работать в компанию под названием RTI International Metals, которую позже купила Alcoa, а затем превратился в Арконик. Генеральный директор понимал, что производство титана не будет расти такими темпами, которые хотели видеть акционеры.

Поэтому она начала вкладывать средства в производственные мощности, такие как формовка, прецизионная обработка, а также предприятие по аддитивному производству в Техасе. Мой набор навыков, который охватил титановые порошки и аддитивное производство, был здесь весьма ценен.

Так что я взял на себя направление исследований и разработок в сегменте передового производства. Как я уже упоминал, мы в конечном итоге выиграли проект у Airbus, а затем нам пришлось отбирать детали для Airbus A350.

<цитата>

Производство деталей для самолетов - тяжелый бизнес. К тому же очень сложно перейти от объекта, который исторически занимался прототипированием, в производственную среду. Одно дело, когда вы делаете одну деталь, одну форму, один раз. Когда вы занимаетесь производством, вы делаете одну деталь, одну форму, но 1000 раз, поэтому нужно гораздо больше бумажной работы, гораздо больше нужно получить квалификацию для специальных процессов.

Вы затронули потенциал AM в аэрокосмической и оборонной сферах. Каким вы видите текущее состояние аддитивного производства в этих отраслях и каковы основные проблемы?

Аддитивное производство - это прорывная технология, и благо и Проклятие подрывных технологий в том, что они не для кротких. Вы должны взять на себя обязательство, иначе вы не получите от этого никакой пользы.

Здесь есть компонент развития персонала. Если вы не знаете, как спроектировать процесс, вы никогда не сможете обосновать свое экономическое обоснование. Дизайн с добавлением добавки противоречит здравому смыслу для большинства инженеров, которые классически обучены удалению металла из блока. Так что вам нужно все изменить.

Очень сложно взять отрасль, не склонную к риску, например аэрокосмическую, оборонную или медицинскую, и попытаться заставить ее внедрить что-то революционное.

Однако хорошая новость в том, что они это делают. Медицинская, аэрокосмическая и оборонная промышленность первыми начали применять добавки. Мы продолжаем наблюдать этот прогресс.

<цитата>

Если я опущу его на другой уровень, этот кадровый элемент станет действительно критически важным прямо сейчас. Не хватает инженеров, менеджеров, руководителей, которые действительно достаточно хорошо разбираются в технологиях, чтобы работать и разработать стратегию, чтобы получить от нее то, что им нужно.

Это не новое явление. То же самое и с традиционными технологиями. Например, когда вам нужно переоборудовать, вы должны взять на себя серьезное обязательство по переоснащению. И это влияет на компанию снизу доверху. Добавка ничем не отличается.

Почему так важно уметь проектировать для аддитивного производства?

Если вы не знаете, как проектировать добавку, вы не получите выгоды от ее использования.

Обычно люди склонны принимать новую технологию только тогда, когда это связано с сокращением затрат или получением выгоды. Таким образом, новая технология должна делать то же, что и существующая, но она должна делать это лучше, быстрее и дешевле. Если бизнес-кейс этого не соответствует, нет смысла заниматься проектом.

Мы проводим аналогию с тем, что вес - это деньги. А в мире аддитивов вес равен времени, а время всегда равно деньгам. Таким образом, чем больше у вас материала, тем больше времени потребуется на его печать и, следовательно, тем дороже это будет стоить.

Это сложная концепция.

<цитата>

Вы не можете контролировать цену машины и не можете контролировать цену материалов. Но что вы можете контроль - это ваш дизайн. Ваш дизайн определяет, как долго ваши машины будут работать, а также всю последующую обработку. И если вы не сделаете это правильно, вы никогда не достигнете целевых показателей затрат.

В нашем обучении мы не только говорим о добавках, но и рассматриваем факторы, влияющие на стоимость аддитивного производства, потому что инженеры должны знать, как могут возрасти затраты на добавку.

Что можно сделать или делается для устранения этого дефицита навыков в AM?

Хорошая новость в том, что с каждым годом ресурсов становится больше. Есть даже онлайн-ресурсы.

Например, моя компания через Университет Пердью составила онлайн-сертификат для людей, интересующихся AM. Есть как инженер / менеджер, так и руководитель. Вам не нужно ничего знать, вам не нужно иметь степень инженера, чтобы пройти курс обучения. И это доступно в Интернете.

Массачусетский технологический институт также провел онлайн-курс, и я думаю, что мы видим AM похожим образом, он создает для студента выбор. Вместе с Purdue мы разработали курс, ориентированный на людей, которые работают профессионально и у которых мало времени.

Итак, существует высококачественный онлайн-контент, который помогает обучать людей без опыта, а также, скажем, до среднего уровня.

Природа обучения сегодня такова. меняется. Доступ к высококачественной информации и образованию в очень отдаленных районах теперь возможен через Интернет. Что мне нравится в нем, так это то, что доступ к сети теперь не зависит от определенного социально-экономического положения или пола.

Что мне действительно нравится в аддитивной технологии, так это то, что она привлекла к производству множество молодых людей, потому что они не считают аддитивное производство производством. Это просто круто.

Мы стараемся взращивать это, потому что чем больше у вас будет мозгов над ситуацией, тем лучше она будет.

Промышленность неуклонно смещается в сторону производства концевых деталей. Что ты думаешь по этому поводу? Что еще нам нужно сделать, чтобы добраться до этой точки?

Думаю, мы близки. Мы видим меньше заголовков вроде «эта группа создала первую в истории 3D-печать левой рукоятки отвертки» и немного больше «эта компания внедрила аддитивное производство для этого автомобиля или этого поезда».

Эта смена представляет собой много тяжелой работы, о которой не так уж весело говорить, когда вы углубляетесь в спецификации, рабочие инструкции и особенно инициативы цепочки поставок, которые должны сопровождаться этим.

Кроме того, сейчас к участию привлекаются многие поставщики Уровня 1 и Уровня 2 и даже относительно небольшие обрабатывающие предприятия. Они приходят к нам и спрашивают:«Не пора ли нам принять участие? Где мы находимся? Что нам делать? »

У нас есть стандартный процесс, который мы называем« Четыре линзы »:машины, материалы, цифровое пространство, которое будет включать ваш продукт и все данные, и, наконец, людей.

Мы сочетаем это с моделью зрелости TBGA AM. Мы стараемся сбалансировать требования к продукту и навыки, необходимые для использования AM. У нас есть пятиуровневая матрица, в которой вы изучаете требования к продукту, а затем вам необходимо сопоставить ее с навыками и возможностями по мере продвижения по этому пути.

На нулевом уровне это мир прототипирования. Вам не нужно иметь много рабочих инструкций, спецификаций или огромных навыков в аддитивном производстве, чтобы соответствовать этим требованиям к продукту.

Затем вы перейдете к инструментам и вспомогательным приспособлениям, и там вам нужно будет узнать немного больше. Но поскольку вы не доставляете деталь заказчику, это немного проще.

А потом вы перейдете к замене деталей и их консолидации. Вверху сделать эту деталь можно только с добавкой. По мере того, как вы продвигаетесь по этой шкале, ваши способности, понимание и обучение должны увеличиваться с добавлением. В противном случае это становится очень рискованным предложением.

Мы видим, что большинство людей становятся очень опытными на нулевом и первом уровнях. Сейчас они переходят к этой замене, где они пытаются заменить добавочную часть существующей. И это сложно, потому что детали предназначены для разных процессов. Если он не предназначен для добавления присадок, его очень сложно обосновать с экономической точки зрения.

Отказ от этого требует дополнительного риска, потому что теперь вы нарушаете цепочку поставок в производственном процессе. И именно там мы видим сейчас много людей. Они пытаются понять, когда им удастся перейти со второго уровня на третий, где деловая сторона дела станет проще.

Есть ли какие-нибудь разработки в области добавок, которые вам нравятся?

Как правило, мы видим, что большая часть науки сейчас догоняет этот мир. Теперь мы лучше понимаем, какие процессы работают, и машины становятся намного быстрее. Так что все очень хорошо.

<цитата>

Как инженер-материаловед, я вижу огромный потенциал материалов в этой области, как полимеров, так и металлов. Потенциал велик, потому что теперь вы не обязаны иметь огромное количество материала для производства чего-либо. Я думаю, что больше всего от этого выиграют инженеры-дизайнеры и инженеры-материаловеды - я думаю, что их время проявить себя.

Аддитивное производство действительно улучшается во всех аспектах, и похоже, что разрабатываются новые решения, чтобы заполнить некоторые пробелы. Все это часть пути индустриализации. С добавкой все улучшается, и это меня радует.

Люди переходят на сторону постобработки, придумывают модификации существующего оборудования, которое они использовали для других отраслей.

Программное обеспечение также очень сильно проявляется с новыми инструментами проектирования и системами программного обеспечения MES / workflow.

Еще одна интересная вещь - это второе поколение технологий фотополимеризации. Мы имеем дело с большим количеством стартапов, и у каждого есть новая идея, новый поворот, новый взгляд на процесс.

Вы вкратце упомянули MES или программные системы для рабочих процессов. Как вы оцениваете важность MES и программного обеспечения для рабочих процессов и как они могут способствовать индустриализации AM?

Все, что может помочь нам управлять процессом AM, рисками, а также улучшить рабочий инвентарь, помогает с деловой стороны.

Аэрокосмическая промышленность и медицина имеют очень хорошие показатели качества и безопасности. Они не хотят рисковать этим ради новой технологии, и я думаю, что именно здесь и вступают в игру системы.

С системами MES я также вижу огромные возможности в том, чтобы лучше защитить интеллектуальную собственность, а также возможность монетизировать различные процессы.

Я думаю, что теперь с некоторыми из новых инструментов, которые есть, есть более эффективные способы отслеживать, куда идут файлы 3D-печати, и убедиться, что они правильные. С помощью таких программных инструментов управления общие проблемы обеспечения качества решаются.

Чтобы узнать больше о The Barnes Group Advisors, посетите: https://www.thebarnes.group/