Интервью с Яном Тремелем: как Bosch использует 3D-печать в своем Центре компетенций по силовой установке

Немецкая мультинациональная инженерно-технологическая компания Bosch — глобальный лидер в автокомпонентах, промышленных технологиях, товарах народного потребления, энергетике и строительных решениях.
 
Bosch внедрил аддитивное производство (AM) во всех дивизионах, используя его для ускорения прототипирования и обеспечения гибкого производства по запросу, сокращающего время выхода на рынок и оптимизирующего цепи поставок. 
Компания поддерживает выделенный Центр компетенций (CoC) по 3D-печати, ведущий инновации по всем линейкам продуктов. 
Сегодня мы говорим с Яном Тремелем, руководителем CoC в подразделении Powertrain Solutions, чтобы узнать, как AM доставляет ценность, вызовы внутреннего принятия и будущее 3D-печати в автосекторе. 
Расскажите немного о своем бэкграунде и как вы вовлечились в AM?

Я впервые вовлечился между 2006 и 2007 годами, во время подъема движения RepRap. Захваченный технологией, я построил свой первый 3D-принтер в университете. Когда я присоединился к Bosch, я представил влияние наличия небольшого инхаусного 3D-принтера. То видение вызвало серию предложений, которые в конечном счете установили CoC. Bosch тогда осознал, что интеграция AM для пластиков и металлов необходима для разработки следующего поколения компонентов двигателей внутреннего сгорания. 
Я базируюсь в подразделении Powertrain Solutions, которое составляет почти четверть годовой выручки Bosch и нанимает около четверти персонала компании. В этой роли мы фокусируемся на внедрении 3D-печати в высокоэффективные проекты — высоконапорные бензиновые и дизельные насосы, форсунки и гидравлические системы — где технология может дать реальные приросты производительности. 
Вы сейчас возглавляете Центр компетенций по 3D-печати. Расскажите о работе там и как вы применяете технологию?

Как глава Центра компетенций по 3D-печати, я курирую портфолио, охватывающее четыре основных бизнес-ветви: строительные технологии, товары народного потребления, промышленные технологии и авто-решения для силовой установки. Каждая ветвь содержит команды, посвященные интеграции AM в свои портфели продуктов. 
В Powtrtain Solutions примерно 50% моего времени уходит на продуктовую инженерию. Я тесно сотрудничаю с R&D для встраивания 3D-печатных компонентов в новые продуктовые концепции, используя дизайнерскую свободу, которую дает аддитивное производство. Я также партнерюсь с производственными заводами для обучения и включения линейных рабочих в принятие AM в повседневных операциях. 
Например, ремонтная бригада, обеспечивающая бесперебойную работу производственной линии, должна быстро заменить сломанный робототехнический захват. Я организую воркшопы, демонстрирующие, как стандартные материалы и простой 3D-принтер могут произвести функциональную замену, устраняя простой. 
Мы также таргетируем возможности снижения затрат. Заменяя существующие детали оптимизированными 3D-печатными дизайнами, мы можем сократить циклы, уменьшить отходы и резать внутренние затраты — особенно в тестовых приборах, где быстрая итерация критична.

Какую ценность 3D-печать приносит автопромышленности? 
AM расширяет инструментарий высокозрелой автопроизводственной экосистемы, уже опирающейся на обработку, литье под давлением и покрытия. Традиционные процессы отличны в высокообъемном производстве, но могут быть дорогими и долгими для итераций. AM предлагает быстрый, дешевый альтернативный путь, сокращающий цикл дизайн-прототип с месяцев до недель. 
Возьмем сложную пластиковую деталь, которая обычно требует формовочного инструмента — 12–14 недель на изготовление. С 3D-печатью та же деталь может быть произведена за 2–4 недели, позволяя до трех дизайнерских итераций до финализации геометрии. Эта гибкость переводится в более быстрое время выхода на рынок и улучшенное качество продукта. 
Для серийного производства AM, вероятно, сегодня сыграет нишевую роль, в основном в малообъемных, высоко кастомизированных применениях вроде люксовых или спортивных авто. Однако по мере улучшения скоростей сборки и материальной производительности мы ожидаем постепенный сдвиг к большим партиям — от нескольких сотен к нескольким тысячам деталей за запуск.

Есть ли вызовы, которые все еще нужно преодолеть для ускорения перехода AM к серийному производству? 
Несколько барьеров остаются перед масштабированием AM до массового производства в авто. Первый, доступность материалов и их производительность критичны. Высокопрочная сталь и стекловолокно-наполненные полиамиды — требуемые для высоконапорных компонентов и деталей около двигателя — еще не полностью покрыты AM-материалами. Микроструктура, производимая слой-за-слоем депонированием, отличается от конвенционально обработанных деталей, влияя на механические свойства и допуски. 
Второй, размерная точность и повторяемость нуждаются в улучшении. Тесные допуски, вроде маленьких отверстий в коннекторах, вызывают проблемы для текущих принтеров. Консистентность через разные машины и партии все еще в работе. 
Третий, многие AM-процессы включают ручные шаги постобработки — например, удаление порошка для металлических сборок — которые добавляют стоимость и сложность. Пока автоматизация продвигается, эти активности остаются трудоемкими. 
Производительность — ключевой драйвер; автосектор требует высокой пропускной способности при низкой единичной стоимости.

Как вы видите эволюцию AM в автопромышленности в ближайшие 5 лет? 
В отличие от авиации или мед-устройств, авто-компоненты обычно имеют более короткий жизненный цикл и более жесткие стоимостные ограничения. Следовательно, AM будет продолжать служить в основном ускорителем быстрого прототипирования и продуктовой разработки. Полноценное серийное производство через аддитивное производство, вероятно, еще несколько лет впереди. 
Мы ожидаем инкрементное принятие в специализированных применениях — кастомизированный интерьерный трим, легковесная оснастка и детали для малообъемных авто — пока конвенциональные процессы останутся доминирующими для массово производимых компонентов.

Сложно ли убеждать людей в ценности 3D-печати, или вы находите, что люди очень рецептивны к принятию технологии? 
Изначально мы приняли «миссионерский» подход, пропагандируя трансформационный потенциал 3D-печати. Сегодня наш фокус сместился на данные-драйвенные проекты, демонстрирующие осязаемые выгоды. Мы больше не утверждаем, что все можно напечатать; мы критически оцениваем каждый кейс. 
Широкое принятие домашних принтеров также снизило барьер входа. Многие сотрудники теперь имеют hands-on опыт с 3D-печатью, делая технологию более доступной и позволяя им применять её прямо на работе.

Есть ли тренды в индустрии, которые вас взволновывают? 
Мы взволнованы стартапами, доставляющими проверенные решения, и крупными производителями, инвестирующими в передовые AM-процессы. Рынок зреет: филаменты теперь идут с полными техническими спецификациями — механические данные, информация безопасности, сертификаты квалификации — делая технологию более надежной и легче интегрируемой в инженерные рабочие процессы.

Что 2024 год принесет для бизнес-юнита Powertrain Solutions в Bosch в плане AM? 
В ближайшем году наша стратегия приоритизирует снижение затрат и оптимизацию процессов. Мы планируем расширить доступность 3D-печати через Powertrain Solutions, предлагая нашим командам гибкость использовать AM для мало- и среднеобъемного производства и быстрее прототипировать сложные детали.