John Deere переходит к 3D-печати более эффективных деталей двигателя

Новый трактор серии 6R от John Deere оснащен топливным клапаном, напечатанным на 3D-принтере.

Новые тракторы John Deere, сходящие с производственной линии в Мангейме, Германия, имеют новинку для компании: металлическую деталь двигателя, напечатанную на 3D-принтере.

Мировой производитель сельскохозяйственного и газонного оборудования не новичок в 3D-печати: он уже более 20 лет использует ее для изготовления тысяч прототипов, инструментов, приспособлений и приспособлений на своих заводах по всему миру. Но клапан из нержавеющей стали, напечатанный на 3D-принтере, в топливной системе трактора — это новое направление и часть того, что компания называет своей интеллектуальной промышленной стратегией.

Запущенная в 2020 году компания John Deere объявила о своем видении быстрой интеграции новых технологий в трех основных областях: производственные системы, их технологический набор и решения для жизненного цикла.

3D-печать является частью этого видения, и этот клапан — один из его первых плодов. Это более эффективно, чем если бы оно было изготовлено традиционным способом. Это примерно на 50% дешевле и значительно меньше по размеру, используя меньше материала. Но это лишь поверхностное объяснение того, почему John Deere решила напечатать эту деталь на 3D-принтере.

Компания John Deere напечатала на 3D-принтере тысячи термопереключающих клапанов для своих новых тракторов серий 6R и 6M... [+]

Первая из многих деталей, напечатанных на 3D-принтере

Новый термопереключающий клапан на последних версиях тракторов John Deere 6R и 6M — это не просто инновационное применение все более доступной технологии 3D-печати металлом, это кульминация около двух лет исследований и разработок.

Все началось с задачи обеспечить работу тракторов John Deere в холодных условиях. Перед инженерами была поставлена ​​задача разработать клапан, который мог бы поддерживать температуру топлива, не влияя при этом на работу двигателя.

«Во-первых, вы начинаете с того, что вы хотите от детали, — говорит Удо Шефф, технический директор малых и средних тракторов John Deere, — и работаете над оптимизацией вычислительной гидродинамики и симулируете ее в виртуальном мире, а затем переносите это в цифровой дизайн прототипа модели».

Идеализированная модель-прототип, которая пропускала топливо с наибольшей эффективностью, имела закругленные и гладкие внутренние каналы. По словам Шеффа, элемент можно создать только с помощью 3D-печати.

«В гидродинамике, когда у вас есть два пересекающихся отверстия, у вас всегда будут острые углы, если вы используете обрабатывающие инструменты. С помощью 3D-печати вы можете иметь закругленные углы, и это элемент, который позволил нам сделать еще один шаг вперед в оптимизации клапан."

Чтобы проверить, будет ли деталь работать так, как ожидалось, инженеры John Deere работали с персоналом аддитивного производства немецкой компании GKN Additive (Forecast 3D), цифрового производителя металлических деталей и материалов, для дальнейшей оптимизации конструкции топливного клапана для 3D-печати металлом. . Компания GKN напечатала прототипы клапанов из стали на новом 3D-принтере по металлу от HP HPQ — Metal Jet S100 Solution. В этом принтере используется одна из технологий 3D-печати металлом (их несколько), называемая струйной обработкой связующего, при которой металлический порошок слой за слоем соединяется со связующим веществом, образуя деталь, которая затем спекается в промышленной печи. После этого деталь обрабатывается и собирается.

Инженеры-конструкторы на заводе John Deere в Мангейме, Германия.

Термопереключающий клапан прошел строгие испытания, чтобы гарантировать требуемое качество трубы, которое соответствует механической обработке или литью по выплавляемым моделям. Полевые испытания детали также прошли успешно.

«Итак, это тот момент, когда нам нужно было решить, как мы будем производить эту деталь, чтобы она соответствовала свойствам материала и другим требованиям», — говорит Шефф, которому также пришлось учитывать сжатые сроки изготовления этой детали, сколько будет стоить инструмент, и как деталь будет вписываться в рабочий процесс сборки.

«И тогда мы решили: хорошо, если эта напечатанная на 3D-принтере деталь работает в ходе испытаний, а аддитивное производство экономически эффективно, то она будет работать и в производстве», — говорит Шефф.

Создание прототипов из того же материала и метода, которые будут использоваться для окончательного производства, дает инженерам большую уверенность в производительности. «Мы выбрали процесс струйной печати от HP, потому что он намного быстрее, чем другие процессы 3D-печати металлом», — добавляет Йохен Мюллер, глобальный менеджер по цифровому проектированию компании John Deere. «Мы открываем возможности для поставки более эффективного, надежного и устойчивого оборудования, и HP предоставила нам для этого идеальное решение».