Интервью с экспертом:Ян Тремел о том, как Bosch использует 3D-печать в своем центре компетенции

Немецкая многонациональная инженерно-технологическая компания Bosch, возможно, является крупнейшим в мире поставщиком автомобильных компонентов и важным поставщиком промышленных технологий, потребительских товаров, а также энергетики и строительной техники.

Поэтому неудивительно, что компания также активно занимается аддитивным производством (AM). Эта технология ускоряет вывод новых продуктов на рынок при использовании для создания прототипов, а при использовании в производстве она может повысить гибкость и маневренность цепочки поставок за счет более быстрой и своевременной печати определенных компонентов.

Bosch использует AM во всех подразделениях своей компании, а также имеет центр компетенции, посвященный 3D-печати.

Чтобы узнать больше о том, как Bosch применяет 3D-печать в своем бизнесе, сегодня к нам присоединяется Ян Тремель, руководитель Центра компетенции по 3D-печати (CoC), который входит в подразделение Powertrain Solutions. .

Вместе с Яном мы узнаем о преимуществах AM для Bosch, о проблемах внедрения 3D-печати внутри компании, а также о текущем состоянии и будущем 3D-печати в автомобильной промышленности.

Не могли бы вы немного рассказать о своем прошлом и о том, как вы стали участвовать в AM?

Впервые я был вовлечен между 2006 и 2007 годами, когда движение RepRap начало набирать обороты.

Я был очарован этой технологией и сам построил свой первый 3D-принтер в университете.

В Bosch я подумал, насколько было бы проще, если бы у нас был доступ к небольшому 3D-принтеру. Эта идея вдохновила меня сделать несколько предложений, которые в конечном итоге привели к созданию центра компетенции.

На этом этапе компания Bosch осознала, что им необходимо интегрировать эту технологию как для пластмасс, так и для металлов, чтобы иметь возможность использовать ее в своих текущих разработках деталей двигателей внутреннего сгорания, которые мы поставляем на рынок. .

В настоящее время я работаю в бизнес-подразделении Powertrain Solutions. Он приносит почти четверть общего дохода Bosch в год и включает около четверти всех сотрудников Bosch. Здесь мы стараемся реализовать 3D-печать в серьезных проектах, таких как насосы высокого давления для бензина и дизеля, форсунки и другие гидравлические системы.

В настоящее время вы возглавляете Центр компетенции по 3D-печати. Не могли бы вы рассказать мне о работе, которую вы там выполняете, и о том, как вы применяете эту технологию?

В Bosch есть несколько центров компетенции.

Чтобы дать вам общее представление, компания Bosch разделена на 4 основных подразделения. Это означает, что у нас есть одно подразделение строительных технологий, например, камеры видеонаблюдения, микрофоны для больших арен и т. Д.

Другое подразделение отвечает за товары народного потребления, от духовок до стиральных машин.

Затем у нас есть подразделение «Промышленные технологии», которое специализируется на производстве специального оборудования для тяжелой промышленности.

И, наконец, мое подразделение - Powertrain Solutions - автомобильная отрасль. У всех описанных мною подразделений есть собственные команды, отвечающие за внедрение AM в свои продуктовые линейки.

В моем подразделении 50 процентов моей работы посвящено разработке новых продуктов. Это означает, что я поддерживаю своих коллег из отдела разработки продуктов, используя компоненты, напечатанные на 3D-принтере, в новых продуктах.

Это требует создания новых инновационных приложений, которые извлекут выгоду из сложности конструкции, которая стала возможной благодаря 3D-печати. ​​

С другой стороны, я также сотрудничаю со всеми нашими производственными предприятиями . Это означает, что я даю возможность или обучаю людей, работающих непосредственно на сборочных линиях и производственных цехах, чтобы они могли использовать AM в своей повседневной работе.

Приведу один пример:перед командой технического обслуживания стоит задача поддерживать производственную линию в рабочем состоянии в течение всего дня. И им нужна, например, замена захватов, которые они могут прикрепить к роботу, чтобы заменить сломанные детали и предотвратить простои.

Поэтому я организовываю с ними семинары, чтобы показать им, что возможно со стандартными материалами и простой 3D-принтер, чтобы они могли создать эту запасную часть для своего оборудования.

Кроме того, мы активно ориентируемся на сценарии снижения затрат, например, когда мы можем заменить существующие конструкции деталями, напечатанными на 3D-принтере, чтобы сэкономить деньги внутри компании. Например, у нас есть много устройств для тестирования, которые можно улучшить. С помощью 3D-печати вы можете сократить время цикла самой станции и, следовательно, улучшить производительность всей линии. Это помогает нам снижать затраты и сокращать отходы.

Какую ценность 3D-печать приносит автомобильной промышленности?

AM добавляет еще один полезный процесс к уже устоявшемуся портфелю процессов. В автомобилестроении мы используем такие процессы, как фрезерование и токарная обработка, мы можем наносить покрытия на детали и литье пластмасс под давлением. Все эти процессы хорошо изучены.

Но все эти процессы имеют определенные ограничения, когда дело касается гибкости дизайна и возможности повторения.

В автомобильной промышленности производственные циклы сокращаются. Это означает, что вам нужно очень быстро тестировать детали и конструкции. В связи с этим стандартные процессы могут быть очень дорогими и занимать довольно много времени.

Приведу пример. Если вам нужен инструмент для формования сложной пластмассовой детали, на его изготовление может уйти от 12 до 14 недель или даже больше. А с AM вы можете добиться того же результата в гораздо более короткие сроки, возможно, за 2–4 недели.

Это означает, что у вас может быть как минимум 3 итерации детали с 3D-печатью, тогда как с литьем под давлением у вас будет только одна итерация, которую вы можете использовать для улучшения вашего компонента. Таким образом, AM позволяет значительно сократить цикл итераций, что позволяет улучшить ваш компонент.

Это лишь одна из областей, в которой может помочь 3D-печать.

Что касается серийного производства, я ожидаю, что AM будет использоваться для настройки автомобилей в гораздо большей степени, чем сегодня. Нет смысла печатать на 3D-принтере такие массовые детали, как сиденья или рули.

Но если у вас небольшие объемы производства, как в случае с роскошными автомобилями или спортивными автомобилями сегодня, AM может позволить производить специальные детали для таких автомобилей более экономично, чем если бы вы производили их по традиционной технологии. .

Мы увидим это, во-первых, на очень эксклюзивной линейке автомобилей и с очень ограниченным набором производимых запчастей.

По мере того, как процессы AM становятся все быстрее и лучше, мы со временем увидим рост объемов производства AM с нескольких сотен до нескольких тысяч деталей.

Есть ли еще какие-то проблемы, которые предстоит решить с помощью AM, чтобы ускорить переход к серийному производству?

Есть много препятствий.

Одно из них - материальные ограничения. Промышленности еще предстоит пройти долгий путь, прежде чем у нас появятся подходящие материалы, как металлы, так и пластмассы, для применения в автомобилях. Например, для некоторых из наших компонентов потребуется высококачественная сталь, способная выдерживать очень высокое давление.

Кроме того, если вы посмотрите на современный автомобиль, там много компонентов, сделанных из стекловолокна. пластмассовые материалы, которые в настоящее время либо отсутствуют на рынке, либо намного дороже материалов, которые мы используем в традиционных процессах.

Например, у вас есть пластмассовый компонент рядом с двигателем внутреннего сгорания. Эта деталь требует очень высоких температур и обычно изготавливается из полиамида, наполненного стекловолокном. Материалы AM не могут сделать эту деталь таким же образом и с теми же характеристиками, которые мы наблюдаем у традиционных пластмасс сегодня.

Обработанный материал и материал, полученный аддитивным способом, будут иметь совершенно разные характеристики, потому что плавление материала слой за слоем создает внутреннюю микроструктуру, отличную от той, к которой мы привыкли со стандартными материалами.

Еще одним препятствием является отсутствие точности и повторяемости. В системы AM все еще необходимо внести улучшения, чтобы они могли печатать одни и те же детали на разных принтерах каждый раз с точными размерами.

Если вы посмотрите на разъемы и другие компоненты, которые имеют очень крошечные отверстия и очень жесткие допуски, то это также проблема для 3D-принтеров.

Наконец, мы видим множество ручных процессов в AM. Хотя, я признаю, промышленность пытается внедрить больше автоматизации, все еще существует множество ручных процессов, например, удаление порошка при 3D-печати металлов, что делает эту технологию очень затратной.

Когда дело доходит до внедрения AM, производительность является решающим фактором для автомобильной промышленности.

Каким вы видите развитие AM в автомобильной промышленности в ближайшие 5 лет?

Автомобильная промышленность использует другой подход к приложениям по сравнению с медицинским или аэрокосмическим секторами, где продукты обычно имеют длительный срок службы, например 20 и более лет на самолет.

Цена в автомобильном производстве также ниже, и вам придется очень тщательно рассчитывать цену. Это означает, что AM будет использоваться только в том случае, если у него есть очевидная рентабельность.

Я довольно осторожно говорю, что AM будет использоваться для серьезных автомобильных компонентов в ближайшие несколько лет. Это определенно будет и дальше служить ускорителем разработки продуктов.

Еще очень много времени, прежде чем мы увидим аддитивное производство, используемое для массового производства в автомобильной промышленности.

Сложно ли убедить людей в ценности 3D-печати, или вы обнаруживаете, что люди очень восприимчивы к внедрению этой технологии?

Тут очень многое зависит. Когда мы начинали, у нас был довольно миссионерский подход, чтобы убедить всех, что 3D-печать - одна из величайших вещей в мире.

Сегодня мы больше сосредоточены на проектах, которые действительно имеют значение для производства. Не все, что можно сделать аддитивно, следует делать с помощью этой технологии. Мы очень внимательно изучаем приложения, которые могут выиграть от 3D-печати.

За 4 года, прошедшие с момента моего прихода, мы увидели, что у многих людей уже есть принтер дома. Поэтому мы даем им возможность использовать 3D-принтер не только в личной жизни, но и на работе, чтобы они могли делать что-то новое.

Есть ли какие-то тенденции в отрасли, которые вас волнуют?

Это интересный вопрос.

Меня очень интересуют стартапы, которые действительно могут выполнить свои обещания. Я видел много стартапов, которые пытались создать бизнес-модель на основе процесса, который не был четко разработан.

Но меня очаровывают новые процессы, которые действительно работают. В области пластика и металла мы видим множество интересных разработок от крупных производителей, которые действительно серьезно относятся к AM.

Раньше люди были счастливы, когда у них была деталь в руках, и им можно было сказать, что она была напечатана на 3D-принтере. Сегодня люди гораздо больше заботятся обо всех технических деталях, чтобы соблюдались характеристики напечатанного материала.

Что мне еще нравится, так это то, что рынок становится более профессиональным. Это означает, что даже для нитей вы можете получить квалифицированные технические данные, которые включают не только механическое растягивающее напряжение, но и паспорта безопасности. Это значительно упрощает использование 3D-печати в повседневной работе.

Что ожидает 2020 год для бизнес-подразделения Powertrain Solutions в Bosch, когда дело доходит до AM?

Следующие 12 месяцев будут четко сосредоточены на сокращении затрат и улучшении наших производственных процессов внутри компании.

Мы будем стремиться к большей доступности 3D-печати в Powertrain Solutions. Это означает, что у наших сотрудников будет больше возможностей использовать AM для производства малых и средних серий.