Fragen und Antworten: GE Additive über die Markteinführung seiner Binder-Jet-Technologie und die Entwicklung von 3D-Druckern für neue Sektoren

Jan 08, 2024

von Sam Davies

23. November 2022

14:00

GE Additiv

BeiSCHNELL + TCTim Mai,GE Additivwollte mit Binder Jet sprechen – war sich bewusst, dass das Unternehmen im Laufe seiner inzwischen fünfjährigen Reise mit der Technologie nicht immer mit Aktualisierungen aufwartete.

Der Hauptinhalt des Gesprächs war dann, dass man nicht bereit war, die Technologie auf den Markt zu bringen, bevor sie fertig war, und um die Dinge voranzubringen, hatte man einen vierten Beta-Partner an Bord geholtKennametal.

„Wir wollen sicherstellen, dass alles, was wir mitbringen, tatsächlich das tut, was wir versprechen“, sagte Brian Birkmeyer [BB], GE Additive Product Line Leader für Binder JetTCT vor sechs Monaten. Im Oktober fühlte sich das Unternehmen bereit. Zumindest sicher, dass dies in den nächsten 12 Monaten der Fall sein würde. Die Auslieferung seines Binder-Jet-Systems der Serie 3 wird nun voraussichtlich in der zweiten Hälfte des Jahres 2023 beginnen, etwa sechs Jahre nachdem das Unternehmen seine Absicht bekannt gegeben hat, eine Binder-Jet-Lösung zu entwickeln.

BeiFormnext,TCThat mit Birkmeyer und dem General Manager Engineering & Technology Chris Schuppe [CS] gesprochen, um zu verstehen, was sich seit Mai geändert hat, was dieses Unterfangen vorangetrieben hat und was als nächstes passieren muss, damit GE Additive sein Ziel für das zweite Halbjahr 2023 erreichen kann.

BB: Also haben wir die Plattform durch ihre Validierungstests weiter weiterentwickelt. Wir haben dort einige gute Ergebnisse mit der Maschine erzielt, wie wir erfahren haben. Wie Sie wissen, haben wir die Maschine entworfen und sie dann getestet, daher die Validierungstests. Wir haben ein paar Dinge gelernt, wir sollten einen Sensor hier oder da bewegen, um bessere Messwerte zu erhalten, solche Dinge. Und so gehen wir gerade einige dieser Optimierungen an der endgültigen Spezifikation durch und nehmen sie vor. Aber ansonsten werden wir im weiteren Verlauf versuchen, unsere Maschinen bis an ihre absoluten Grenzen zu testen, versuchen, sie zu zerstören, wo wir können, und sicherstellen, dass unsere Kunden dies nicht können. Und dann, im nächsten Jahr, werden wir mit der Produktion beginnen.

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BB: Die Alpha-Maschine war die erste Iteration der Maschine, bei der wir uns vor ein paar Jahren zum ersten Mal damit beschäftigt haben, sie, wenn Sie so wollen, absichtlich größer zu machen, damit wir Subsysteme entfernen und solche Dinge testen können . Und dann sollten unsere Beta-Maschinen die Endproduktionsspezifikation sein, oder? Alles, was der Alpha dann gefüttert hat. Und dann werden diese Beta-Maschinen vollständig abgeglichen, oder? Ich habe eine Optimierung eines zentralen Standorts oder so etwas erwähnt, also werden wir diese Beta-Maschinen durchgehen und abgleichen, sie einem Validierungstest unterziehen, um sicherzustellen, dass Ihre Produktionsspezifikationen übereinstimmen, und dann sind wir fertig.

Das Einzige, was vielleicht nicht in dem behandelt wurde, was ich gerade gesagt habe, im Vergleich zu dem, was Sie vielleicht gesucht haben, nämlich viele Maschinen, auf denen unsere Beta-Partner heute derzeit arbeiten, wir nennen es die Beta der zweiten Serie. Alles, was ich vorher gerade beschrieben habe, bezog sich auf die Beta-Maschinen der Serie 3, die wir im Einsatz haben, aber die Beta-Maschinen der Serie Zwei sind im Allgemeinen eher Geräte im Labormaßstab und daher nicht inertfähig Zumindest in dieser Zeit konnte ich nicht an der Entwicklung reaktiver Legierungen an der Maschine arbeiten. Die meisten dieser Arbeiten wurden also bei unseren Kunden mit nicht reaktiven Legierungen und solchen Dingen durchgeführt. Und diese Maschine hat uns wirklich viel großartige Arbeitserfahrung mit diesen Kunden beschert, die wir dann in die Serie 3 einfließen lassen und sagen können: „Okay, sehen Sie, die Produktionsmaschine, die ich auf den Markt bringe, muss dazu in der Lage sein.“ Das.' Das ist wirklich der Unterschied.

Eine Stunde Arbeitszeit in der Luftfahrtindustrie ist für einen Mitarbeiter ein vernünftiges Gespräch. Im Automobilbereich ist das ein Witz, oder? Sie finden das einfach lustig.

BB: Wenn Sie sich heute unsere anderen Modalitäten ansehen, haben Laser und EBM ihre Marktbereiche, in denen sie sehr gut funktionieren. Aber wenn man sich die großen Chancen für uns ansieht, ist keines von beiden wirklich in nennenswertem Umfang in der Automobilbranche relevant. Für uns war Binder Jet unser Versuch, ein skaliertes Volumen auf Automobilniveau anzustreben und wirklich stärker mit Gussteilen und der Art der Preise, zu denen Gussteile angeboten werden, zu konkurrieren. Wenn man sich also die drei verschiedenen Technologien ansieht, die wir anbieten, [haben wir] für mich ein gutes Drei-Wege-Venn-Diagramm. Abhängig von der Anwendung, die Sie haben, ist eine Technologie für den Druck am besten geeignet. Abhängig von der Sache kann ich es vielleicht in allen drei Formen drucken, aber wenn ich das schaffe, dann ist Binder Jet vielleicht die bessere Option, weil es kostengünstiger ist. Aber wenn ich so etwas wie eine LEAP-Kraftstoffdüse habe, kann ich das nicht anders als mit dem Laser drucken. Es kommt also nur auf die Funktionen und alles andere an. Aber [Binder Jet] hilft uns, andere Marktplätze zu erschließen, die unsere anderen Modalitäten sonst nicht haben.

BB: Für mich gibt es drei verschiedene Kernpunkte, die meiner Meinung nach große Unterscheidungsmerkmale darstellen. Eine davon ist die Bindemittelchemie. Wir haben also in unserem globalen Forschungszentrum bereits vor GE Additive in der Bindemittelchemie gearbeitet. Wir bauten auf diesem Fachwissen auf und entwickelten die Maschine dann organisch statt anorganisch. Daher ist die Bindemittelchemie meiner Meinung nach eine große Sache, die es uns ermöglicht, sowohl große als auch kleine Teile zu drucken und zu sintern, aber wir können auch in größere Teile vordringen. Uns ist keine maximale Wandstärke bekannt, bei der ich das Bindemittel nicht sauber ausbrennen lassen kann. Sie haben also eine gute Grünfestigkeit und auch einen guten, sauberen Ausbrand. Also gute Materialeigenschaften nach dem Sintern, bei denen ich mir keine Sorgen um verbleibende Karbide oder Oxide machen muss. Die Bindemittelchemie ist äußerst wichtig.

Und dann haben Sie nur noch das allgemeine Maschinendesign. Das gesamte System wurde so konzipiert, dass auch die Berührungszeit zwischen den verschiedenen Prozessschritten wirklich verkürzt wird. Wenn Sie versuchen, auf einem Markt im Automobilmaßstab zu agieren, ist jede Kontaktzeit, die ich habe, ausgegebenes Geld. Das System ist also darauf ausgelegt, überall dort zu automatisieren, wo es sinnvoll ist, den Materialtransport vom MHS-Pulver bis zur Maschine vollautomatisch durchzuführen und dann dort automatisierbar zu sein, wo jemand, beispielsweise Ihr Automobilhersteller, bereits über FTS- oder AMR-Systeme verfügt, die er betreiben möchte mit. Wir wollen sicherstellen, dass sie mit ihnen interagieren können, aber wir drängen nicht auf eine Lösung, die sie andernfalls vielleicht annehmen würden. Das Maschinendesign ist für Umgebungen mit hohem Durchsatz äußerst wichtig.

CS: Eines unserer Ziele beim Maschinendesign ist sicherlich die Minimierung der Kontaktzeit des Bedieners, aber auch die Minimierung der Pulverexposition. Wenn man sich das anschaut, besteht von dem Moment, in dem das Muster in der Fabrik auftaucht, bis zu dem Moment, in dem das Teil die Fabrik verlässt, eine sehr begrenzte oder fast keine Exposition gegenüber dem Rohpulver, was heute in der Industrie im Allgemeinen ein Risiko darstellt, dem wir alle ausgesetzt sind .

BB: Und dann ist meiner Meinung nach auch unsere Amp-Software hier ein großes Puzzleteil. Beim Binder Jet kommt es beim Sintern natürlich zu Verzerrungen und Schrumpfungen. Mit Amp können wir diese Teile vorverzerren und vorkompensieren. Auf diese Weise erhalten Sie beim Drucken und anschließenden Sintern basierend auf einem von uns empfohlenen Sinterprofil genau die Teile- und Merkmalstoleranzen, die Sie benötigen. Diese drei Dinge zusammen tragen dazu bei, eine robuste Lösung auf den Markt zu bringen.

GE Additiv

BB: Iteration im Entwicklungszyklus. Sobald Sie also Ihre Baugeometrie haben, von der Sie wissen, dass sie nach dem Sintern gut herauskommt, spülen Sie sie einfach aus und wiederholen den Vorgang, oder? Wir haben über den Durchsatz gesprochen, diese Maschinentechnologie möchte Millionen von Teilen pro Jahr aus dem gleichen Teil herstellen – großartig. Aber auch im Entwicklungszyklus, wenn ich 10, 15 Mal iterieren muss, um eine Vorverzerrung vorzunehmen, wird es beim Erstellen meines nominalen CAD schrumpfen und sich verzerren, also muss ich versuchen, es anzupassen und es noch einmal versuchen. Mit Amp können Sie diese Iterationen auf ein oder zwei statt auf 20 reduzieren. Und im Idealfall treffen Sie es gleich beim ersten Mal, aber abhängig von der Toleranz, die Sie erreichen müssen, können Sie sagen: „Okay, das muss ich.“ füge hier einfach noch ein wenig hinzu.' Aber es bringt Sie zu 99 % ans Ziel, sodass Sie nicht immer und immer wieder iterieren müssen.

CS: Es ist sehr ähnlich, wenn man über die Parallele zur Casting-Branche nachdenkt. Wenn man mit Leuten aus der Gussbranche spricht, spricht man von der Simulation von Gussteilen, oder? Und sie reden über Schrumpfung, sie reden über Entformungswinkel, sie reden über Abkühlraten. Ähnliches Gespräch, nur Casting macht das schon seit Jahrhunderten, wir machen Binder Jet schon seit ein paar Jahren. Es gibt also unterschiedliche Punkte in der Lernkurve, aber es wird versucht, den Produktionsanstieg so schnell wie möglich zu beschleunigen.

BB: Und natürlich liegt der Vorteil des Binder-Jet-Verfahrens gegenüber dem Gießen darin, dass ich beim Gießen, wenn ich erst einmal meine Werkzeuge hergestellt habe, dabei bleibe. Wenn ich es mit Binder Jet ausdrucke und scanne und sie sagen: „Ich bin ein bisschen da draußen“, probiere ich es einfach noch einmal und optimiere das Ding. Und du solltest gut sein.

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CS: Es ist ein bisschen herausfordernd, aber ich denke, vielleicht ein gutes Beispiel: Wenn Sie sich unsere Lasertechnologie ansehen, versuchen wir, die Lasertechnologie für die Herstellung von Hardware in Luftfahrtqualität geeignet zu machen. Schauen Sie sich dort unseren Stand an und gehen Sie einige der Musterteile durch. Wir nehmen Teile, die wir mit Qualitätsparametern in Luftfahrtqualität gedruckt haben, und können diese Parameter für Branchen beschleunigen, die eine geringere Materialkapazität benötigen, um die Kosten zu senken. Wir haben also die Möglichkeit, die Software anzupassen, um von einer möglicherweise sehr hohen Eintrittsbarriere in einen Markt zu gelangen, der sich nicht so sehr um die Materialfähigkeit oder die langfristige Materialfähigkeit kümmert. Wir haben also einige Knöpfe, aber zu sagen, dass es sich perfekt für alle Branchen eignet, ist wahrscheinlich übertrieben.

Einer der Gründe, warum wir Beta-Partner für dieses Programm haben, war, dass wir in den Automobilbereich vordringen wollten. [Aber] wir hatten nicht viel Erfahrung in diesem Bereich. Also holen Sie sich diese Beta-Partner im Vorfeld, sprechen Sie über das Design der Maschine und darüber, was für sie wichtig ist, im Vergleich zu vielleicht dem, was für uns historisch wichtig ist, wenn Sie an Touch-Zeiten in der Luftfahrtindustrie denken. Eine Stunde Arbeitszeit in der Luftfahrtindustrie ist für einen Mitarbeiter ein vernünftiges Gespräch. Im Automobilbereich ist das ein Witz, oder? Sie finden das einfach lustig.

BB: Für uns geht es vor allem darum, die Lieferkette zu skalieren. Wir sind also dabei, unsere Anlage so aufzubauen, dass sie alle Produktionsteile tatsächlich berührt und sie in einem nennenswerten Maßstab herstellt. Es gibt zwei Dinge: Zum einen geht es darum, diesen Validierungszyklus fortzusetzen, um sicherzustellen, dass wir viel Kontaktzeit haben, um sicherzustellen, dass ich 100.000 Zyklen und solche Dinge überstehen kann. Außerdem validiere ich meine vorbeugenden Wartungspläne. „Okay, ja, das Ding versagt, wenn ich es erwarte“, solche Dinge. Aber dann geht es, wie gesagt, auch darum, unsere Lieferkette und unsere Serviceteams zu vergrößern. Ehrlich gesagt bestehen [unsere Serviceteams] heute hauptsächlich aus unseren Ingenieurteams, aber in Zukunft müssen wir natürlich in der Lage sein, gut mit unserer Serviceorganisation im Großen und Ganzen verbunden zu sein. Heute sind die meisten unserer Aktivitäten in den USA angesiedelt, sodass wir einen Teil dieses Wissens auch auf Europa und andere Märkte übertragen. Es gibt also ein paar verschiedene Teile des Puzzles, aber es ist alles im Plan.

von Sam Davies

23. November 2022

14:00