L'impiego della tecnologia di produzione additiva si traduce in nuovi design innovativi, riduzione delle emissioni e drastici risparmi sui costi
La vera innovazione può spesso venire dai luoghi che meno te l'aspetti. Da oltre 90 anni, John Zink Hamworthy Combustion (John Zink) opera alla periferia di Tulsa, Oklahoma, costruendo sistemi di controllo delle emissioni e di combustione dell'aria pulita, da cui dipendono gli impianti di produzione in tutto il mondo per soddisfare o superare gli standard di emissione. L'azienda progetta bruciatori personalizzati, sistemi di recupero del gas e di controllo del vapore per una vasta gamma di clienti del settore energetico, petrolchimico e manifatturiero. John Zink è un leader riconosciuto a livello globale in questo settore, ma i problemi di emissioni del 21° secolo richiedono soluzioni del 21° secolo.
Per aiutare i propri clienti a soddisfare i rigorosi standard ambientali e di efficienza, John Zink, una parte di Koch Industries, ha recentemente investito nella tecnologia di stampa 3D in metallo di Desktop Metal per creare parti progettate su misura e ottimizzate per le specifiche applicazioni di ogni cliente.
Dopo diversi mesi di lavoro con il Desktop Metal Studio System, il primo sistema di stampa 3D per ufficio al mondo per la prototipazione rapida e la produzione a basso volume, le aziende oggi condividono i primi risultati della nuova tecnologia di produzione additiva, che includono:
Parti di ricambio aftermarket a rotazione rapida;
la possibilità di testare più velocemente diverse iterazioni di progetti di prototipi;
l'eliminazione della necessità di utensili per la fusione, con un risparmio di tempo e denaro, perché i pezzi possono ora essere stampati internamente; e
Libertà di creare progetti di pezzi che non possono essere prodotti con metodi tradizionali e che possono essere stampati solo in 3D.
"Il nostro obiettivo primario in John Zink è quello di progettare nuovi sistemi personalizzati che eliminino gli sprechi in modo che i nostri clienti possano operare in modo sicuro ed efficiente", ha dichiarato Jason Harjo, Design Manager, John Zink. "La produzione additiva riscrive il libro su ciò che è possibile dal punto di vista del design, e lavorare con Desktop Metal ci permette di entrare nella tecnologia a costi molto bassi. La versatilità del sistema Studio System ha permesso ai nostri ingegneri e progettisti di trovare sia applicazioni per la tecnologia che benefici di design e prestazioni che non avevamo nemmeno considerato".
Atomizzatore a carburante - Risparmio di costi del 75%; risparmio di tempo del 37%.
In qualità di leader nello sviluppo di soluzioni innovative per ridurre le emissioni, John Zink ha capito da tempo che l'utilizzo di atomizzatori per migliorare la miscela carburante-aria all'interno dei bruciatori è un modo semplice per aiutare i clienti a ridurre al minimo l'impatto ambientale. Utilizzando lo Studio System, i progettisti e gli ingegneri dell'azienda sono stati in grado di prototipare e testare una varietà di opzioni prima di creare un nuovo e radicale design con alette a profilo alare. La libertà geometrica della stampa 3D ha persino permesso loro di riconsiderare la forma dei fori - invece di praticare fori rotondi, il pezzo è costruito con aperture piane per migliorare l'atomizzazione e aumentare l'efficienza del bruciatore.
Laddove il design precedente era in grado di ridurre l'uso di carburante a 120 chilogrammi all'ora, il nuovo design ha ridotto l'uso di carburante a soli 38 chilogrammi all'ora. Con tre bruciatori per nave, l'impatto ambientale di un'intera flotta può essere enorme. Il risparmio può essere altrettanto significativo - per nave, il nuovo atomizzatore potrebbe far risparmiare alle aziende tra i 90.000 e i 160.000 dollari di carburante all'anno, e può essere prodotto in pochi giorni per meno della metà del costo di un atomizzatore di produzione tradizionale.
Suggerimento per il bruciatore YE-6 - Risparmio sui costi 72%.
Un componente chiave nel funzionamento efficiente dei bruciatori industriali, le punte dei bruciatori sono utilizzate per controllare l'iniezione del combustibile nella camera di combustione, o come atomizzatori, mescolando il combustibile con un mezzo di atomizzazione come il vapore per aumentare l'efficienza del bruciatore. La punta del bruciatore - originariamente fusa e post-lavorata tramite lavorazione CNC - è stata prodotta per la prima volta 30 anni fa, e l'attrezzatura utilizzata per produrla non è più disponibile. Poiché il pezzo è troppo complesso per essere lavorato come un singolo componente, la produzione di pezzi di ricambio con tecniche tradizionali richiederebbe grandi investimenti sia in termini di tempo che di denaro. Invece, gli ingegneri John Zink si sono rivolti alla stampa 3D per produrre una punta di ricambio per bruciatori a basso costo. Utilizzando i disegni ingegneristici originali, hanno modellato la punta del bruciatore e stampato il pezzo sullo Studio System.
Il pezzo finito è stato prodotto in poche settimane - invece che in mesi - ed è costato molto meno di un pezzo fuso - solo poche centinaia di dollari contro qualche migliaio di dollari.
Ugello gas laser - Geometria impossibile per la produzione tradizionale
Uno strumento di sfida che si trova in molte officine meccaniche, i tagliatori laser possono eseguire tagli precisi in una varietà di materiali.La sfida per gli ingegneri John Zink era che l'ugello della taglierina poteva ostruirsi o la scoria potrebbe accumularsi sui bordi delle parti tagliate, richiedendo una manodopera intensa post produzione.
La soluzione che hanno trovato è stata quella di utilizzare il sistema Studio per progettare e stampare un ugello completamente nuovo, che incorpora una serie di canali interni per dirigere il gas azoto ad alta pressione attraverso i tagli e soffiare via le scorie, prevenendo gli intasamenti e garantendo tagli più puliti. La complessa geometria del nuovo ugello poteva essere realizzata solo utilizzando la tecnologia additiva, ed era stampata in metallo dopo una versione precedente stampata da PLA fuso con plastica a temperature più elevate.
Manici per macchine utensili: quando la plastica non funziona
La tecnologia additiva ha aiutato gli ingegneri John Zink a ricreare parti legacy e riprogettare parti esistenti, oltre a aiutarli a trovare soluzioni creative che migliorano il modo in cui producono quelle parti. Progettate da un macchinista con tre decenni di esperienza presso John Zink, queste maniglie sono state create per fare è più facile sollevare e posizionare strumenti pesanti in un tornio e sono stati stampati utilizzando il sistema Studio dopo che le parti iniziali stampate in plastica si sono rotte.
Le maniglie sono state stampate piuttosto che lavorate a macchina per ridurre al minimo gli sprechi (ciascuna maniglia dovrebbe essere realizzata con un pezzo di metallo relativamente grande) e per lasciare la capacità dell'officina meccanica libera per i lavori dei clienti.
Giogo e maniglie di arresto di sicurezza: tempi di fermo ridotti con enormi risparmi
Sulla USS Blue Ridge (LCC-19) è installato un elemento chiave dell'attrezzatura di sicurezza, il giogo di chiusura e le maniglie, che fornisce comando, controllo, comunicazioni, computer e supporto di intelligence al comandante e al personale della Settima flotta degli Stati Uniti. non esistono strumenti per questa parte, crearli tramite la stampa 3D è stata l'opzione più conveniente in termini di tempo e costi per la produzione.Per i clienti, il guadagno è arrivato in meno tempo, le parti stampate possono essere nelle loro mani e installate in pochi giorni anziché settimane o mesi e risparmi significativi, sia nei costi delle parti che nel carburante, grazie a nuovi design innovativi che possono essere prodotti solo tramite la stampa 3D.
"Eliminando la necessità di strumenti pesanti con il sistema Studio, gli ingegneri John Zink sono stati in grado di produrre nuove parti innovative, riprodurre parti per le quali gli strumenti non esistono più e trovare soluzioni creative per migliorare il loro flusso di lavoro", ha affermato Jonah Myerberg, CTO di Desktop Metallo. "Di conseguenza, il loro team è stato in grado di accelerare notevolmente la progettazione, la produzione e l'implementazione delle parti, risparmiando denaro e consegnando le parti più rapidamente ai clienti".
"Il sistema Studio ha dimostrato di essere uno strumento utile per i nostri progettisti e ingegneri, consentendo nuovi progetti innovativi per parti esistenti, la ricreazione di componenti legacy e la produzione di ausili di produzione che migliorano l'efficienza", ha affermato Harjo. "Come i nostri progettisti e ingegneri continuano a esplorare le possibilità della stampa 3D in metallo, si aspettano di continuare a trovare nuove applicazioni per il sistema, sia per prototipare nuove parti o sviluppare nuovi aiuti alla produzione ".
www.desktopmetal.com