Wettbewerbsvorteile: SIBUR entwickelt additive Fertigung

Der Sibur-Ingenieur Roman Tikhonov (rechts) und Ivan Papusha, Leiter 3D bei iQB Technologies. Mit Unterstützung unseres Unternehmens wurden Programme für Schulungsspezialisten in SIBUR-Additivzentren entwickelt.

Bisher gibt es in Russland nur wenige Spezialisten wie Roman Tikhonov. Roman leitet das Zentrum für die Einführung der 3D-Technologie im Unternehmen Voronezhsintezkauchuk, das Teil des größten russischen Petrochemieunternehmens SIBUR Holding ist . Das Unternehmen hat Produktionsniederlassungen in mehr als 20 Städten Russlands und ist in der Produktion und Lieferung von petrochemischen Produkten für den Inlandsmarkt und 80 Länder tätig. Ein Pilotprojekt, das kürzlich in Woronesch im Rahmen der globalen Digitalisierung von SIBUR gestartet wurde, hat bereits hervorragende Ergebnisse gezeigt. Roman sprach über spezifische Beispiele für die Lösung von Problemen mit 3D-Druck und 3D-Scannen in seinem Unternehmen und teilte seine Vision der Aussichten für die Einführung solcher Innovationen in Russland.

- Erzähl uns etwas über dich. Was bringt Sie zur Additivindustrie?

- Interesse an etwas Neuem, denke ich. Innovation hat mich schon immer fasziniert. Ich bin ausgebildeter Mikroelektronikingenieur, habe mich mit Informationstechnologie beschäftigt, und so kam es, dass das nächste Projekt, an dem ich beteiligt war, mit der additiven Fertigung verbunden ist.

Ich habe vor relativ kurzer Zeit bei SIBUR gearbeitet, es gibt nicht einmal ein Jahr. Zuvor nahm er etwa fünf Jahre lang an einem Pilotprojekt zur Einführung additiver Technologien teil und erhielt dann eine Einladung nach Voronezhsintezkauchuk.

- Wie lange führt SIBUR die 3D-Technologie ein? In welchem ​​Stadium befindet sich das additive Center-Projekt?

- Das Unternehmen hat sich vor zwei Jahren für dieses Thema interessiert. Wir begannen Informationen zu sammeln, um Anwendungsfälle zu untersuchen. Die Besonderheiten chemischer Unternehmen sind so, dass die meisten Geräte als besonders gefährlich eingestuft werden und grundsätzlich keine Fehler oder Notsituationen zulässig sind. Wir sind zu dem Schluss gekommen, dass es kostengünstig ist, diese Technologien in der Reparaturindustrie einzusetzen. Im Unternehmen Voronezhsintezkauchuk wurde ein Additivzentrum eingerichtet, ein 3D-Scanner und ein 3D-Drucker wurden gekauft, und ich wurde eingeladen, sie zu leiten.

Wir haben bereits Arbeitsfälle, die sowohl beim 3D-Druck von Produkten als auch bei der Implementierung im Produktionsprozess hervorragende Ergebnisse gezeigt haben. Wir haben in der Praxis bestätigt, dass wir mit additiven Technologien schnell Teile und Baugruppen herstellen und Ausfallzeiten minimieren können.
Danach wurde beschlossen, solche Zentren in sieben weiteren Unternehmen mit Reparatureinrichtungen zu eröffnen, in denen Wartung und Wiederherstellung der Ausrüstung erforderlich sind.

Jetzt gibt es einen Kauf von Ausrüstung und Software, Personal. Bisher liegt der Schwerpunkt auf dem 3D-Druck mit Kunststoffen und dem 3D-Scannen für das Reverse Engineering fehlerhafter Produkte.

Additive Technologen sparen den SIBUR-Kernfonds, da eine Reihe von Aufgaben selbst gelöst werden

- Welche Kompetenzen sollte ein Spezialist für additive Zentren haben? Wie ist die Auswahl und Schulung des Personals?

- Es gibt bereits Schulungsprogramme, die mit Unterstützung von iQB Technologies entwickelt werden. Zuallererst werden sie Designer mit Erfahrung im Maschinenbau sein. Wir wissen, dass es in Russland nur sehr wenige Spezialisten für 3D-Technologie gibt, und wir werden natürlich diejenigen bevorzugen, die eine Vorstellung von 3D-Druck und 3D-Scannen haben. In jedem Fall werden wir sie trainieren. Ich selbst als Designer habe nach und nach Wissen gesammelt und verbessert und es dann in der Praxis angewendet.

- Wie viele Mitarbeiter arbeiten in einem Zentrum?

- Zum Zeitpunkt des Projektstarts je nach Gebietsstandort, Unternehmensgröße und Aufgabenbereich ein oder zwei. Jetzt beschäftige ich mich ausschließlich mit Modellieren, Scannen und Drucken. Da es positive Ergebnisse gibt, wurde bereits beschlossen, das Personal zu erweitern. Darüber hinaus arbeiten wir mit mehreren Organisationen zusammen, die sich mit 3D-Druck befassen. Sie führen Aufträge für jene Technologien aus, die wir noch nicht haben.



Förderbandscheibe
Unter Verwendung von CAD-Systemen wurde ein 3D-Modell entworfen.
Der Durchmesser wird vergrößert, die Befestigungslöcher für Lager werden verstärkt (Schwachstellen des Originalteils).
Das Original wurde aus Stahl hergestellt. Durch FDM-Druck mit ABS-Kunststoff konnte das Gewicht des Produkts reduziert, das Problem des Aufklebens von Briketts auf die Linie gelöst und die Möglichkeit einer Beschädigung der Verpackungsfolie minimiert werden.

- Können Sie ein Beispiel für die erfolgreiche Implementierung des 3D-Drucks im Produktionsprozess geben?

- Alles beginnt mit der Popularisierung. Sobald die Mitarbeiter von SIBUR verstehen, was 3D-Druck ist, fragen sie sich, wie er angewendet werden kann. Ich erzähle Ihnen von einer Lösung, die für einen dieser Aufrufe implementiert wurde. Ein Gummiprodukt in Briketts geht durch den Förderer, die dann in eine Folie verpackt werden. In regelmäßigen Abständen klebten die Briketts am Metallbypass des Förderbandes, als der Lagersitz aufgrund der konstanten Last zusammenbrach. Ein Mechaniker wandte sich an uns - ist es möglich, dieses Teil aus Kunststoff herzustellen (da es aus Metall lang und teuer ist) und den Durchmesser zu vergrößern, um ein Verklemmen zu vermeiden? Das Problem wurde mit Hilfe eines FDM-Druckers erfolgreich gelöst, alles funktioniert einwandfrei. Außerdem erwies sich das Video selbst als leicht, da es mit internen Kanälen gestaltet wurde.

In den Prognosen - Schaffung von mindestens einem Zentrum für additive Technologien in jedem der 23 SIBUR-Unternehmen

- Wie berechnen Sie den wirtschaftlichen Effekt?

- Wir können hier noch nicht genau berechnen, wie sich die Ausführungsgeschwindigkeit auswirkt. Aber nehmen Sie den obigen Fall. Tatsächlich wurde ein Kilogramm Plastik für eine Walze ausgegeben - Metall wäre definitiv teurer. Auf Unternehmensebene bedeutet dies eine Einsparung von Millionstel Prozent. Aber wenn dieses Brikett auf dem Förderband von einer ausgefallenen Walze zerkratzt wurde, geht es sofort zur Ehe. Beim zweiten Mal können Sie es nicht verpacken und verkaufen. Und wenn Sie berechnen, wie viel pro Jahr abgelehnt wird, steigen die Verluste aus diesem Video auf unglaubliche Beträge.

Ein weiteres Beispiel ist das Laufrad einer Kreiselpumpe. Solche Räder bestehen natürlich aus Edelstahl. Unter dem Einfluss der gepumpten Flüssigkeit versagen sie jedoch schnell. Ein 3D-Modell des Laufrads wurde erstellt und dann auf einem 3D-Drucker aus Polyamid (SLS-Technologie) gedruckt. Im Gegensatz zu einem Edelstahl, den er direkt vor unseren Augen „frisst“, gab es im Prinzip keinen Monat lang eine Verschlechterung.



Radialrad
Unter Verwendung eines 3D-Scanners und CAD-Systemen wurde ein 3D-Modell zum Abgleichen geometrischer Abmessungen entworfen.
Basierend auf dem 3D-Modell unter Verwendung der Technologie des selektiven Lasersinterns (SLS) von Polyamidpulver wird ein Laufrad hergestellt. Das Original besteht aus Edelstahl, es kommt zu einer starken Verschlechterung.

Ein ähnliches Problem, das mittels 3D-Druck gelöst wurde, war die Herstellung des Pumpenlaufrads aus Polyurethan anstelle von Edelstahl, das ebenfalls stark abgebaut wurde. Das neue Rad bietet die gleiche Leistung wie das Original, aber dank des Kunststoffs fehlt eine Verschlechterung vollständig.

- Wie Sie sehen können, bietet das Drucken von fertigen Teilen auf einem 3D-Drucker einen klaren Vorteil. Machst du Prototyping?

- Ja, wir haben zum Beispiel eine der Varianten des Laufrads ausgearbeitet. Ein Prototyp wurde aus ABS-Kunststoff gedruckt, um ein vollständig ausgefallenes Produkt zu ersetzen. Das ursprüngliche Rad bröckelte in der Pumpe, es wurde buchstäblich in Teilen zusammengebaut, gescannt und Reverse Engineering durchgeführt. Dann druckten sie einen Prototyp und schickten ihn an die Reparaturwerkstatt. Warum ist es rentabler als klassische Methoden? Niemand wird ein solches Laufrad in einer einzigen Kopie gießen. Und wenn wir 20-30 Stück Edelstahl bestellen und es nicht passt, wird es ein Fiasko.



Pumpenlaufrad
Hergestellt aus Polyurethan durch Vakuumgießen mit einem Metalleinsatz.
Das Original besteht aus Edelstahl, es wird ein starker Abbau beobachtet.

- Lösen Sie mit Hilfe additiver Technologien nur einzelne Produktionsprobleme?

- Nicht nur. Wir liefern Gummi an führende Hersteller wie Michelin, Pirelli und eine ihrer Anforderungen ist die perfekte Geometrie. Zu diesem Zweck wurde die Linie mit einem automatisierten System optischer Sensoren zur Geometriekontrolle ausgestattet . Japanische Sensoren im Wert von jeweils Zehntausenden Rubel. Um mögliche Schäden zu vermeiden, haben wir uns entschlossen, sie mit Schutzhüllen zu versehen. Direkt im Unternehmen wurde versucht, Metallgehäuse herzustellen - dies ist vor allem aufgrund der Arbeitskosten teuer. Wir wandten uns an unsere Abteilung und druckten die ersten 20 Teile aus ABS-Kunststoff. Die gesamte Linie besteht aus 200 Sensoren, der FDM-Drucker druckt zwei Gehäuse pro Schicht. Dank des 3D-Drucks in 100 Schichten ist die Aufgabe somit erledigt.

- Ein großartiges Beispiel für die additive Fertigung in kleinem Maßstab! Verwenden Sie nur FDM-Technologie?

- Jetzt - ja, bisher wurde nur dieses Gerät gekauft. Die Hauptvorteile von FDM-Druckern sind die Verfügbarkeit und eine breite Palette von Materialien, die für verschiedene Eigenschaften vorteilhaft sind.

- Ziehen Sie andere 3D-Druckmethoden in Betracht?

- Wir planen den Kauf eines stereolithografischen 3D-Druckers, der mit Polyamid druckt. Ich habe bereits die Herstellung von Fertigprodukten aus Polyamid erwähnt - diese Lösung hat uns voll und ganz zufrieden gestellt. 3D-Metalldruck kommt nicht in Frage: In der heutigen Realität des russischen Geschäfts kann dies entweder von Verteidigungsunternehmen oder von Forschungsinstituten durchgeführt werden. Es sind große Investitionen erforderlich, und viel Zeit wird nur für Experimente aufgewendet.

Mit einem 3D-Scanner ist der gesamte Reverse Engineering-Prozess bis zum Produktionsstart um ein Vielfaches schneller

- Was sind die Vorteile eines 3D-Scanners für Ihr Unternehmen?

- Wir beschäftigen uns hauptsächlich mit dem Reverse Engineering importierter Komponenten, die ausgefallen sind. Im Rahmen der Importsubstitution können wir Teile reproduzieren, deren Lieferung aufgrund langer Vorlaufzeiten, hoher Kosten oder aus anderen Gründen, beispielsweise im Zusammenhang mit Sanktionen, problematisch ist. Als Variante eines realen Falls erstellen wir mithilfe von 3D-Scanning und anschließendem Reverse Engineering Antriebssterne für den Förderer.



Förderbandausrüstung
Unter Verwendung eines 3D-Scanners und CAD-Systemen wurde ein 3D-Modell entworfen, um die ursprünglichen geometrischen Abmessungen wiederherzustellen.
Die Testcharge wurde unter Verwendung des FDM-Druckverfahrens aus ABS-Kunststoff hergestellt, erfolgreiche Tests wurden bestanden.

Wir verwenden auch das 3D-Scannen für das Reverse Engineering von Integralteilen, das wir dann nach der klassischen Methode selbst herstellen. Mit einem 3D-Scanner ist der gesamte Prozess bis zum Produktionsstart um ein Vielfaches schneller.

- Wie können Führungskräfte und Geschäftsinhaber davon überzeugt werden, dass 3D-Technologien effektiv sind?

- Den Menschen die Notwendigkeit der Einführung von 3D-Technologien zu beweisen, ist am schwierigsten. Die Einbeziehung und Initiative von Entscheidungsträgern ist wichtig. Angenommen, wir haben es geschafft, ein additives Zentrum in unserem Unternehmen zu schaffen, vor allem dank des Chefingenieurs Maxim Nikolaevich Lenkov, dessen Initiative vom Top-Management unterstützt wurde.

Ich arbeite seit neun Monaten für das Unternehmen und wir haben vor mehr als sechs Monaten begonnen, additive Technologien aktiv einzuführen. Wie bereits erwähnt, sind wir noch nicht bereit, die wirtschaftlichen Auswirkungen zu berücksichtigen. Die oben genannten Beispiele sparen jedoch den Hauptfonds, da eine Reihe von Aufgaben selbst gelöst werden. Die Distanzhülse der Pumpe wurde auf einem 3D-Drucker gedruckt. Bei einem Ausfall der Primär- und Reservepumpe kann diese Pumpe fünfmal zurückgewonnen werden. Solche Beispiele können nur überzeugen.



Distanzhülse
Das Ausgangsmaterial ist Polyurethan. Das Originalprodukt wurde fast vollständig mechanisch verformt. Die Erstellung eines 3D-Modells wurde gemäß den Antwortteilen des Mechanismus durchgeführt. Der Prototyp für Testtests, einschließlich geometrischer Abweichungen, wurde nach der FDM-Methode aus ABS-Kunststoff hergestellt.

Gleichzeitig besteht ein Verständnis: Wenn 3D-Technologien erfolgreich implementiert werden, bedeutet dies, dass sie beherrscht werden müssen oder zumindest über Innovationen Bescheid wissen müssen. Hersteller, die in dieser Richtung neue Kompetenzen entwickeln, werden diese nicht teilen. Sie werden auf eine neue Ebene gelangen, und wer keine Zeit zum Wiederaufbau hatte, wird nicht wettbewerbsfähig sein.

- Wie beurteilen Sie die Aussichten für die Entwicklung von 3D-Technologien in Russland in den kommenden Jahren?

- Beginnen wir mit SIBUR. Ich denke, dass Pilotprojekte für additive Zentren in Unternehmen im Jahr 2019 Wirksamkeit zeigen werden und in den Prognosen die Schaffung von mindestens einem solchen Zentrum in jedem von 23 Unternehmen.

Wenn wir über Russland als Ganzes sprechen, ist alles kompliziert. Bis es normative Handlungen gibt, wird sich die Situation nicht radikal ändern. Jetzt werden Entscheidungen über die Einführung additiver Technologien auf der Ebene der Manager einzelner Unternehmen getroffen. Sobald das Problem mit der Gesetzgebung gelöst ist, bin ich sicher, dass es einen scharfen Sprung geben wird. Die Massenentwicklung wird beginnen, da zertifizierte Produkte frei in Betrieb genommen werden können.

Wir sind fünf bis sieben Jahre hinter den Industrieländern aus der additiven Fertigung zurück. Wir bleiben sowohl finanziell als auch in Bezug auf die Einführung von Technologie in den Produktionsprozess zurück. Solange wir den Bedarf an 3D-Technologie nicht erkennen und Stereotypen nicht brechen, wird es keine Massenakzeptanz geben. SIBUR gibt ein positives Beispiel und ich bin sicher, dass andere Unternehmen unsere Erfahrung nutzen werden. Sie werden sehen, was wir erreicht haben und sich eine Frage stellen - warum nicht zu Hause?