Svoboda oblikovanja

Svoboda oblikovanja

Družba Materials Solutions je od leta 2016 del koncerna Siemens. To mlado britansko podjetje je specializirano za aditivno proizvodnjo iz visoko zmogljivih materialov, med drugim izdelkov za plinske in letalske turbine ter motošport.

Iz revije Hi!tech 1/19, avgust 2019

Okretnost zagonskega podjetja ali vztrajnost velikega koncerna? Katero več prispeva k preboju novih tehnologij? Vprašanje seveda nima enoznačnega odgovora, saj se včasih tudi sinergija med obema izkaže kot zmagovalna kombinacija. Tak primer sta družbi Materials Solutions in Siemens. Koncern Siemens se je že v v 90. letih prejšnjega stoletja začel ukvarjati z aditivno proizvodnjo, ki je bila takrat bolj znana kot hitro prototipiranje. Nasprotno pa je Material Solutions na trgu šele od leta 2006, ravno ko je to področje dobilo svoj pravi zagon. Ustanovitelj podjetja Carl Brancher je najprej deloval v najetih prostorih univerze v Birminghamu, nato pa se je preselil v mesto Worcester. Podjetje se je že od vsega začetka specializiralo za aditivno proizvodnjo komponent iz kovine. Siemens je Material Solutions prevzel leta 2016, pri čemer je ustanovitelj obdržal 15 odstotkov podjetja. 

Kako sta se našla?

Podlaga za odločitev je bilo dolgoletno sondiranje trga. Jasno je bilo, da bo področje aditivne proizvodnje za Siemens postalo zelo pomembno. Ni pa bilo jasno, kako zgraditi potrebno znanje – bodisi v lastni režiji znotraj koncerna, bodisi preko razvojnih partnerstev, ali pa s sodelovanjem z uveljavljenim partnerjem iz industrije. Ker je tematika postajala vedno bolj pereča, se je Siemens določil za tretjo in najhitrejšo možnost. Prvi pogovori z Materials Solutions so se začeli v letu 2013, leta 2014 pa je bilo sklenjeno uspešno partnerstvo za razvoj procesa in proizvodnjo določenega dela za gorilnike plinskih turbin. Sloves Britancev, da znajo še posebej dobro delati z zahtevnimi materiali, se je medtem razširil po celem svetu. "Skrbelo nas je, da bo Materials Solutions kupil kateri od naših konkurentov, zato smo hitro reagirali,” pove Phil Hatherley, ki je bil takrat zaposlen pri Siemensu, danes pa je direktor pri Material Solutions – a Siemens Business, kot se podjetje uradno imenuje sedaj. Od njegovega imenovanja na mesto direktorja leta 2017 Harthley vodi podjetje skupaj z njegim ustanoviteljem Carlom Brancherjem, ki skrbi za nadaljnji razvoj poslovanja. 

Materials Solutions ne proizvaja samo gorilcev in lopatic za Siemensove plinske turbine, ampak izpolnjuje tudi naročila zunanjih kupcev, na primer iz letalske in vesoljske industrije. Podjetje izdeluje tudi sestavne dele za področje motošporta, saj nobeno drugo podjetje ne ponuja tako širokega razpona uporabe za visoko zmogljive kovine. Proizvodnja poteka na 17 3D tiskalnikih, ki z laserji zapisujejo vzorce v fini kovinski prah, ta pa se stopi v delčku sekunde in se spoji s spodaj ležečo plastjo. Vsaka plast je tanjša od lasu, zato tiskanje večjih delov lahko traja tudi več dni.

Aditivna proizvodnja ponuja veliko svobode pri konstrukciji, ki si je pri običajnih metodah, kot je vlivanje z naknadno obdelavo na obdelovalnem stroju, ne moremo predstavljati. Da pa bi to svobodo smiselno izkoristili, je potrebno veliko znanja. Materials Solutions nudi celovito storitev, ki sega od svetovanja na področju uporabe materialov, aditivne proizvodnje polizdelkov, njihove naknadne obdelave do kvalificiranja in certificiranja, skupaj s celotno paleto Siemensovega znanja na področju digitalizacije. Na svetu je samo peščica podjetij, ki tako znanje združujejo pod eno streho. 

Rešitve po meri: Materials Solutions in Siemens ponujata obsežen nabor storitev – od inženiringa in tiskanja, pa vse do kompletne izdelave, tudi za zunanje kupce. 

Kompleksen laserski postopek  

Ena od ključnih kompetenc Materials Solutions je njihovo poznavanje materialov. Super nerjavna jekla tako danes obstajajo tudi v obliki prahu. Težava pa se pojavi, ko je z laserjem potrebno utekočiniti in zavariti material, ki mora na primer pri obratovanju plinske turbine vzdržati temperature preko 1000 stopinj Celzija. V ta namen so inženirji oblikovali kompleksen laserski postopek, ki določa, v kakšnem zaporedju in s kakšno zmogljivostjo laserji streljajo v prah. Pri tem lahko kljub skrbnemu načrtovanju pri zapletenih delih nastanejo napetosti v kovini. Tudi za to težavo so strokovnjaki našli rešitev: take napetosti se lahko omilijo s segrevanjem v vakuumski peči. Pri vsem skupaj je seveda pomembno tudi natančno poznavanje procesa, zato da v materialu tudi po dolgih letih ne pride do razpok.

Čeprav Materials Solutions dela z visoko zmogljivimi materiali, pa, kot poudari Hatherley, ne izdeluje kovinskega prahu. Razvoj ustreznih materialov kljub temu poteka v sodelovanju s proizvajalci prahu. Čeprav 3D tiskanje omogoča številne aplikacije, še vedno obstajajo geometrije, ki jih ni mogoče izdelati z aditivnim postopkom – med njimi tudi navidez enostavna telesa, kot je krogla. Vendar pa Materials Solutions išče rešitve, kako z aditivno proizvodnjo izdelati vedno več delov, ki tega do sedaj niso omogočali.