Wstęp
Niezawodność i ciągłość działania to absolutny priorytet w przypadku infrastruktury krytycznej. Systemy przeciwpożarowe są jej kluczowym elementem, ponieważ muszą pozostawać w stanie pełnej gotowości, aby w razie potrzeby zadziałać w ułamku sekundy. Ich gotowość do natychmiastowego użycia gwarantuje stałe ciśnienie w instalacji. Jednak prawdziwym wyzwaniem jest moment uruchomienia głównej pompy pożarowej, której zamknięty wirnik musi wytrzymać ogromne przeciążenia związane ze startem od zera do pełnej prędkości.
I to właśnie ten kluczowy komponent dla jednego z klientów z branży morskiej stał się prawdziwym wąskim gardłem. Tradycyjnie produkowany jako odlew z brązu, był nie tylko czasochłonny w pozyskaniu, ale również podatny na zużycie. Jakie jest rozwiązanie tego problemu? Stworzenie części na nowo z pomocą technologii Meltio.
Wyzwanie tradycyjnych metod w systemach PPOŻ
Każdy zamknięty wirnik pompy w systemie przeciwpożarowym musi sprostać ekstremalnym warunkom pracy. Problem jest dwojaki: zaczyna się od samej natury jego działania, a kończy na ograniczeniach tradycyjnej metody wytwarzania. Przy każdym uruchomieniu systemu wirnik musi w ciągu zaledwie kilku sekund przejść od zera do pełnej prędkości. Ten gwałtowny start generuje potężny moment obrotowy, który obciąża wszystkie komponenty instalacji. To jednak dopiero początek wyzwań.
Gdy wirnik już pracuje, jest nieustannie narażony na zużycie spowodowane wibracjami, erozją oraz korozyjnym działaniem przepływającej cieczy. Te czynniki sprawiały, że tradycyjnie stosowany odlew z brązu, choć mocny, okazywał się materiałem problematycznym. Był nie tylko podatny na zużycie, ale również czasochłonny i trudny w pozyskaniu, co tworzyło wąskie gardło w utrzymaniu ciągłości pracy systemu. W tych warunkach degradacja części była nieunikniona. Pytanie nie brzmiało czy do niej dojdzie, ale kiedy to nastąpi.
Technologia Meltio jako odpowiedź na potrzeby przemysłu
Rozwiązaniem problemów z tradycyjnymi metodami okazało się całkowite przeprojektowanie podejścia do produkcji wirnika z wykorzystaniem technologii druku 3D z metalu. Klient, zamiast kolejny raz zamawiać część podatną na zużycie i awarie, postanowił stworzyć ją na nowo, wykorzystując do tego system Meltio zintegrowany z ramieniem robota. Wybór padł na technologię Directed Energy Deposition (DED), która idealnie nadaje się do produkcji dużych i złożonych geometrycznie części metalowych.
Wdrożenie technologii Meltio pozwoliło na fundamentalną zmianę: przejście od odlewów do produkcji w pełni cyfrowej i spersonalizowanej. Celem nie była jedynie wymiana komponentu jeden do jednego, ale odblokowanie znacznie lepszego i wydajniejszego procesu produkcyjnego. Dzięki temu wyeliminowano potrzebę stosowania drogich i czasochłonnych form odlewniczych oraz długiego oczekiwania na dostawę. W zamian uzyskano możliwość szybkiego, elastycznego wytwarzania na miejscu, co stanowiło prawdziwą rewolucję w porównaniu z dotychczasowym modelem.
Stal nierdzewna 316L zamiast tradycyjnego brązu
Zmiana technologii produkcyjnej otworzyła również drogę do kluczowej innowacji materiałowej. Zrezygnowano z tradycyjnie stosowanego odlewu z brązu na rzecz nowoczesnego i znacznie bardziej wytrzymałego materiału – stali nierdzewnej 316L. Taka zmiana pozwoliła na radykalne zwiększenie odporności mechanicznej, korozyjnej oraz zmęczeniowej wirnika. Nowy materiał był bezpośrednią odpowiedzią na trudne warunki pracy, w jakich musi operować ten komponent.
Co więcej, technologia Meltio wykorzystuje materiał w formie drutu, co stanowi dodatkową przewagę. Drut w porównaniu do alternatyw opartych na proszkach metalicznych jest nie tylko bezpieczniejszy w obsłudze i przechowywaniu, ale również bardziej przystępny cenowo. Wybór stali nierdzewnej 316L w formie drutu był więc świadomą decyzją, która przełożyła się nie tylko na lepszą jakość i trwałość samej części, ale także na bezpieczeństwo i optymalizację kosztów całego procesu produkcyjnego.
Innowacyjny proces druku i obróbki hybrydowej
Nawet najlepszy materiał i technologia wymagają przemyślanej strategii, zwłaszcza w przypadku części o tak złożonej geometrii jak zamknięty wirnik. Pierwszy wydruk, choć w pełni funkcjonalny, ujawnił pewne wyzwania. Obróbka skrawaniem wewnętrznych, krzywoliniowych powierzchni łopatek w bardzo wytrzymałej stali okazała się trudna. Dodatkowo, jakość powierzchni pod strukturami podporowymi nie była idealna, a w zaokrąglonych strefach pojawiły się niewielkie nadlewki materiału wymagające dodatkowej obróbki.
Aby rozwiązać te problemy, zespół inżynierów wdrożył genialną, hybrydową strategię produkcyjną. Proces druku został podzielony na dwa oddzielne etapy. Po wydrukowaniu pierwszej, bazowej części wirnika, proces został zatrzymany, a część poddano obróbce skrawaniem. Taki zabieg pozwolił na łatwy dostęp do wewnętrznych łopatek i uzyskanie idealnej gładkości powierzchni, co było niemożliwe w gotowym, zamkniętym komponencie.
Kluczową rolę w tej operacji odegrał precyzyjny system pozycjonowania Meltio. To dzięki niemu po zakończeniu obróbki CNC, część mogła wrócić na platformę roboczą w idealnie tej samej pozycji, aby kontynuować drugi etap druku – zamknięcie wirnika. Taki model pracy w dwóch aktach zapewnił perfekcyjne spasowanie obu części, pozwolił uzyskać znacznie węższe tolerancje i finalnie dostarczyć komponent o najwyższej jakości.
Wymierne korzyści z wdrożenia druku 3D
Przejście z tradycyjnego odlewnictwa na produkcję addytywną z technologią Meltio przyniosło klientowi znacznie więcej niż tylko nową część – odblokowało dostęp do całkowicie nowego, lepszego procesu produkcyjnego. Główne korzyści płynące z tego wdrożenia można ująć w kilku kluczowych punktach:
- Znacznie trwalsza część – Finalny wirnik wykonany ze stali nierdzewnej 316L jest mocniejszy i ma o wiele wyższą odporność na zużycie oraz korozję w porównaniu do swojego odlewanego z brązu poprzednika.
- Szybka produkcja bez form odlewniczych – Całkowite wyeliminowanie potrzeby tworzenia form skróciło czas oczekiwania na gotowy komponent. Czas samego druku wirnika wyniósł 85 godzin, co jest nieporównywalnie krótsze od wielotygodniowego procesu odlewniczego.
- Redukcja zapasów magazynowych – Możliwość drukowania części na żądanie zminimalizowała potrzebę kosztownego magazynowania zapasowych komponentów i wyeliminowała problem zalegania części w magazynie.
- Produkcja na miejscu i na żądanie – Technologia Meltio umożliwiła wytwarzanie wirnika bezpośrednio na miejscu i dokładnie wtedy, gdy był potrzebny. Daje to firmie bezprecedensową elastyczność i kontrolę nad łańcuchem dostaw kluczowych części.
Podsumowanie: nowa era produkcji części na żądanie
Wdrożenie technologii druku 3D z metalu firmy Meltio w tym projekcie to znacznie więcej niż tylko historia o wymianie jednego komponentu na drugi. To przykład ewolucji w myśleniu o produkcji i utrzymaniu ruchu, gdzie klient zyskał nie tylko lepszą część, ale przede wszystkim odblokował dostęp do nowocześniejszego i znacznie wydajniejszego procesu.
Ta transformacja położyła kres problemom z zalegającymi stanami magazynowymi i długim czasem oczekiwania na części zamienne. Zapewniła dostęp do komponentu z lepszego materiału, który jest gotowy dokładnie wtedy, gdy jest potrzebny. Dzięki technologii Meltio procesy konserwacyjne przestały być jedynie kosztem i reaktywnym działaniem. Zmieniły się w źródło impetu i innowacji, gwarantując, że kluczowe systemy przeciwpożarowe pozostają w pełni sprawne, bezpieczne i gotowe na każdą ewentualność.
Źródło: Meltio
