De opkomst van 3D-geprinte roestvrije stalen reserveonderdelen: On-demand productie voor verouderde apparatuur

De opkomst van 3D-geprinte roestvrije stalen reserveonderdelen: On-demand productie voor verouderde apparatuur

Al decennia lang maken fabrikanten die afhankelijk zijn van verouderde apparatuur, een frustrerende keuze mee: wanneer kritieke onderdelen van roestvrij staal stukgaan of slijten, zijn vervangende onderdelen vaak onvindbaar. Traditionele productiemethoden zoals gieten of smeden zijn traag, kostbaar en ongeschikt voor productie in kleine oplages. Maar vandaag de dag is er, wereldwijd in werkplaatsen en fabrieken, een stille revolutie aan de gang. 3D-geprinte onderdelen van roestvrij staal veranderen de manier waarop we oude machines onderhouden, en bieden een snellere, goedkopere en duurzamere oplossing om verouderde systemen draaiende te houden.

Het probleem van verouderde apparatuur

Verouderde apparatuur - machines die al tientallen jaren oud kunnen zijn maar die toch essentieel zijn voor de bedrijfsactiviteiten - komt veel voor in industrieën zoals de auto-industrie, energie, voedings- en genotmiddelen, en productie. Wanneer een speciale pomp, klep of beugel stukgaat, kunnen de gevolgen ernstig zijn:

• Langdurige stilstand : Uren van inactiviteit kunnen duizenden euro's aan verloren productiviteit kosten. In de drankenindustrie kunnen stilstanden in flessenlijnen bijvoorbeeld leiden tot verliezen van €4.000 tot €30.000 per uur.

• Verouderde onderdelen : Veel componenten worden niet langer geproduceerd, waardoor bedrijven gedwongen worden deze op markten te zoeken of op maat te laten fabriceren tegen hoge kosten.

• Vertraging in de leveringsketen : Traditionele productiemethoden zoals gieten kunnen 8 tot 10 weken in beslag nemen voordat ze geleverd worden, waardoor operationele verstoringen verder toenemen 7.

Hoe 3D-printen het probleem van verouderde onderdelen oplost

3D-printen (additieve productie) maakt de op vraag geproduceerde vervaardiging van onderdelen van roestvrij staal mogelijk rechtstreeks vanuit digitale ontwerpen. Deze aanpak omzeilt de traditionele leveringsketen en biedt ongekend flexibiliteit. Belangrijke voordelen zijn:

1. Snelheid en Efficiëntie :

   • In plaats van weken of maanden te wachten op een onderdeel, kunnen bedrijven nu vervangende onderdelen binnen dagen of zelfs uren printen met 3D-printtechnologie. HV3DWorks gebruikt bijvoorbeeld binder jetting-technologie om een brandstofpomp te reproduceren voor een Alfa Romeo uit 1951 in slechts 10 weken (inclusief ontwerp en nabewerking), vergeleken met onbepaalde vertragingen bij het verkrijgen van een origineel onderdeel.

   • In een ander geval produceerden ingenieurs van Cummins binnen 3 dagen een waterpomp van roestvrij staal voor een raceauto uit 1952 met behulp van 3D-printen, waarbij het hele project in 5 weken werd voltooid, in plaats van de 10 weken die nodig zijn voor traditionele giettechnieken.

2. Besparingen op kosten :

   • 3D-printen vermindert gereedschap, arbeid en materiaalverlies. Jung & Co., een Duitse fabrikant, gebruikte laser powder bed fusion (LPBF) om een tankvulklep voor drankapparatuur opnieuw te ontwerpen. Het nieuwe ontwerp combineerde zeven afzonderlijke componenten in één 3D-geprint onderdeel, waardoor pakkingen en assemblagestappen werden geëlimineerd. De productietijd daalde van 8 tot 10 weken naar slechts 1 week, wat de kosten aanzienlijk verlaagde. 7.

   • Voor restauraties van klassieke auto's heeft HV3DWorks motorkap-sloten geproduceerd voor een 1921 Kissel Gold Bug Speedster tegen $225 per set - een fractie van de kosten van op maat gemaakte bewerking.

3. Ontwerpoptimalisatie en prestaties :

   • 3D-printen stelt ingenieurs in staat om onderdelen opnieuw te ontwerpen voor verbeterde functionaliteit. Bijvoorbeeld, gebruikte Allegheny Electric 3D-printen in roestvrij staal om een robot-eindwerkstation te creëren dat 40% lichter was en 95% minder materiaalafval produceerde in vergelijking met het originele ontwerp.

   • De Amerikaanse marine gebruikt Meltio's draad-laser 3D-printtechnologie om verouderde scheepscomponenten ter plaatse te repareren en te reproduceren, waardoor de afhankelijkheid van externe leveranciers wordt verminderd en de stilstand van schepen wordt beperkt.

4. Materiaaleen veelzijdigheid :

   • Roestvrij staal zoals 316L en 17-4 PH wordt vaak gebruikt in 3D-printen vanwege de corrosiebestendigheid, duurzaamheid en geschiktheid voor industrieën variërend van lucht- en ruimtevaart tot voedingsindustrie. Technologieën zoals koudspuiten (bijvoorbeeld het SPEE3D-proces) en binder jetting maken snelle productie mogelijk met minimaal materiaalverlies.

Praktische toepassingen

• Automotive : Volkswagen gebruikt 90 metalen 3D-printers verspreid over 26 fabrieken om onderdelen op verzoek te produceren, waardoor logistieke- en voorraadkosten dalen voor componenten met een lage oplage.

• Energie en Defensie : Met cold spray-technologie kunnen olieplatforms en militaire installaties ter plaatse robuuste metalen onderdelen printen, waardoor verstoringen in de toeleveringsketen worden vermeden.

• Voedsel en drank : Jung & Co. maakt gebruik van 3D-printen om hygiënische en hoogwaardige roestvrijstalen onderdelen voor bottellijnen te garanderen, waarbij stilstandstijd tijdens noodsituaties wordt geminimaliseerd.

Toepassing van 3D-geprinte vervangingsonderdelen: Belangrijke aandachtspunten

Voor bedrijven die deze technologie willen verkennen, zijn verschillende factoren cruciaal:

• Ontwerpkennis : Veel onderdelen vereisen voor succesvolle toepassing een herontwerp voor additieve productie (bijvoorbeeld het combineren van componenten, het optimaliseren van geometrieën).

• Technologiekeuze : Kies het juiste proces (bijvoorbeeld binder jetting, LPBF, cold spray) op basis van materiaaleisen, onderdeelgrootte en productievolume.

• Naverwerking : De meeste 3D-geprinte onderdelen vereisen na de productie warmtebehandeling, bewerking of polijsten om de eindmaten en oppervlakteafwerking te bereiken.

• Naleving van de regelgeving : Voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en de gezondheidszorg kan certificering vereist zijn om de prestaties van onderdelen en de materialenintegriteit te garanderen.

De toekomst van het onderhoud van verouderde apparatuur

Naarmate 3D-printtechnologie zich blijft ontwikkelen, zullen de kosten blijven dalen terwijl de snelheid en het aanbod van materialen toenemen. Innovaties zoals mobiele laserscanning (gebruikt door Jung & Co. om geometrieën van onderdelen ter plaatse digitaal vast te leggen) en gedistribueerde productienetwerken zullen de adoptie verder versnellen. Voor bedrijven die verouderde apparatuur gebruiken, is het duidelijk: 3D-printen is niet alleen een tijdelijke oplossing – het is een slimme en duurzame manier om de levensduur van essentiële middelen te verlengen.

Conclusie

De opkomst van 3D-geprinte onderdelen van roestvrij staal betekent een paradigmasprong in de productie. Door productie op vraag te omarmen, kunnen bedrijven veroudering te boven komen, kosten verlagen en geheel nieuwe niveaus van operationele efficiëntie bereiken. Voor verouderde apparatuur is deze technologie niet zomaar een upgrade – het is een levenslijn.