A General Electric gyökeresen szakít eddigi gyártási módszereivel. A vállalat repüléstechnikai részlege, amely egyben a világ legnagyobb sugárhajtómű-gyártója arra készül, hogy egyik új repülőgépmotorjához öntés és hegesztés helyett nyomtatással fogja előállítani az üzemanyag-fúvókákat. Az additív gyártásként ismert technika (melynek lényege, hogy a tárgyakat az anyag ultra vékony rétegeinek egyenkénti felhelyezésével építi meg) forradalmasíthatja a módszert, amellyel a GE a gázturbináktól az ultrahang készülékekig számos termékét alkotó, komplex alkatrészek előállítását végzi.

A 3D nyomtatás ipari változataként ismert additív gyártást már eddig is használták bizonyos, szűk piaccal rendelkező termékek (például orvosi implantátumok), továbbá a mérnökök és tervezők számára készített, műanyag modellek előállításához. A technológia számára ugyanakkor a sugárhajtóművek ezreiben használt, fémötvözetből álló, meghatározó alkatrész tömeggyártása jelentős mérföldkőnek számít. És míg a fogyasztók és a kisvállalkozások számára végzett 3D nyomtatás mindezidáig nagy nyilvánosságot kapott, a technológiának a gyártásban lehet a legnagyobb kereskedelmi hatása.

Megrendelés már van

Tavaly ősszel a GE felvásárolt néhány, a fémek automatizált precíziós megmunkálása területén komoly tapasztalatokkal rendelkező céget, hogy aztán a technológiát a repüléstechnikai részlegének munkálataiban felhasználja. A cégcsoportnak nincs sok ideje bebizonyítani, hogy az új technológia ekkora léptékben is működőképes-e, ugyanis a GE és a francia Snecma közös vállalata, a CFM International a 3D-nyomtatással gyártott fúvókákkal szerelt, LEAP típusú sugárhajtóművét már 2015 végén vagy 2016 elején repülőgépekbe építené. A CFM tájékoztatása szerint egyébként a cég már összesen 22 milliárd dolláros megbízással rendelkezik. A motorokba egyenként 10-20 fúvóka kerül majd; a GE-nek pedig három éven belül évente 25 ezer fúvókát kell majd előállítania.

A GE a fúvókák gyártásánál a hagyományos módszereknél kisebb anyagigénye miatt határozott az additív eljárás mellett. Az elmondottak fényében a módszer csökkenti a termelési költségeket, és mivel az alkatrészeket könnyebbé teszi, a légitársaságok számára is jelentős üzemanyag-megtakarítást tesz lehetővé. A szokványos módszerekkel körülbelül 20 kisebb méretű darab összehegesztésére lenne szükség; ez meglehetősen munkaerő-igényes folyamat, amelyben a felhasznált anyagok jelentős mértékben melléktermékként végzik. Ehelyett az alkatrészt kobalt-króm porból álló rétegekből építik fel.

Számítógéppel vezérelt lézerrel hajszálpontos sugarakat bocsátanak a fémötvözetre, ezzel az anyagot a kívánt területen megolvasztják, és így egyenként 20 mikrométer vastag rétegeket hoznak létre belőle. A folyamat gyorsabb módja a bonyolult formák előállításának, mert a gépek éjjel-nappal dolgozni tudnak. Az additív gyártás emellett anyagtakarékos eljárás, hiszen a nyomtató pontos alakzatokat képes létrehozni – a szerkezet így felszámolja a fölösleges anyagmennyiséget, és a hagyományos értelemben vett hulladékot sem termel.

Különleges anyagötvözetek

A GE többi részlege - a versenytársakkal egyetemben - mindeközben árgus szemekkel figyeli a fejlesztési eredményeket. Az óriási gáz- és szélturbinákat gyártó GE Power & Water már azonosította is az additív eljárással általa előállítható alkatrészeket, a GE Healthcare pedig az orvosi ultrahangos készülékekben használt, drága kerámia-képalkotófejek, vagyis transzducerek nyomtatására dolgozott ki eljárást.

Az öntéshez és a megmunkáláshoz hasonló szokványos gyártási technológiák elhagyásával a GE terméktervezői is sokkal nagyobb mozgásteret kapnak. Az additív gyártást végző gépek közvetlenül számítógépes modellek alapján dolgoznak, és így a tervezők számára a gyártás eddigi korlátaira való tekintet nélkül merőben új formák kigondolása válik lehetővé. Olyan alakzatokat hozhatnak létre, amilyenekre idáig egész egyszerűen képtelenek voltak.

A GE mérnökei most azt vizsgálják, hogy az additív eljárásban felhasználható – és közöttük néhány kifejezetten 3D nyomtatásra optimalizált – fémötvözetek számát hogyan lehetne még tovább gyarapítani. A GE Aviation például titán-, alumínium- és nikkel-króm ötvözetek alkalmazását mérlegeli. Egyetlen alkatrészt akár több ötvözet felhasználásával is elő lehetne állítani, amivel a tervezők az öntési eljárással kivitelezhetetlen módon alakíthatnák a komponens anyagjellemzőit. A motor- vagy turbinalapátok például több különböző anyagból készülhetnének, ezek egyik végét szilárdságra a másikat pedig hőállóságra optimalizálja.

Mindez egyelőre még csak papíron, vagy még inkább a termékmérnökök számítógépes terveiben szerepel. A GE egy tenyérben elférő üzemanyag-fúvókáinak gyártása lesz az additív technológia első igazán nagy tesztje, vagyis, hogy a módszer képes lesz -e forradalmasítani a bonyolult, nagy teljesítményű termékek ipari szintű előállítását.