Titlu: Dezvoltarea unor metode inovative de fabricație ale unor subansambluri ale caroseriilor de camioane [311308]

[anonimizat]. 4

Titlu: Dezvoltarea unor metode inovative de fabricație ale unor subansambluri ale caroseriilor de camioane

Domeniul de doctorat: Inginerie Industriala

Doctorand: [anonimizat]:

Drd. Ing. Christina-Valentina Teusan Prof.dr.ing. NICOLAE BALC

Cuprins

1. Introducere

1.1 Coroziunea si costurile cu piese de schimb

Protecția împotriva coroziunii începe cu proiectarea pieselor și a componentelor este deviza companiei MAN. [anonimizat], care au ca scop asigurarea obținerii unor performanțe maxime pentru bunul considerat (autovehicu-le,utilaj,clădire, instalație, etc.).Operatiile de mentenanta sunt de intretinere si de reparatii cum de altfel mentenanta este preventiva si corectiva. [anonimizat],[anonimizat] a [anonimizat] a [anonimizat] a produsului. Mentenata preventiva este de trei tipuri:[anonimizat], [anonimizat]-[anonimizat], [anonimizat],cu ajutorul unor instrumente specifice ([anonimizat], etc.)”, [anonimizat]-ficarea intervențiilor. Activitățile care au ca obiectiv repunerea unui sistem tehnic într-o [anonimizat].[anonimizat]. Activități destinate a [anonimizat], îndeplinirea integrală sau parțială a funcțiilor sale reprezinta mentenanta paleativa.[anonimizat].„ [anonimizat]".
Viziunea de calitate a MAN Truck & Bus demonstrează că satisfacția clienților are prioritate maximă. Clienții satisfăcuți asigură succesul pe termen lung al companiei noastre.
Sistemul de management al calității (sistemul QM) [anonimizat], baza pentru îmbunătățirea proceselor noastre operaționale.Acest manual al sistemului de management al calității documentează sistemul QM al MAN Truck & [anonimizat], precum și oferă servicii.
Consiliul de conducere al MAN Truck & Bus, precum și directorii și angajații tuturor ariilor funcționale se angajează să țină seama de prevederile din sistemul de management al calității și să contribuie la dezvoltarea continuă continuă, în conformitate cu strategia corporativă. Strategia corporatista consta in principiu in strategii de produs,piata si functionalitat. La nivelul companiei,produsele cum ar fii camioanele,autobuzele,motoarele,determina ce produse sunt vandute si pe care piete. Strategiile de piata ale produselor sunt implementate in conformitate cu organizarea functionala a firmei MAN Truck& Bus.Punerea in aplicare este asigurata de domeniile functionale de vanzari,dezvoltare,productie si acizitii,precum si de functiile interfunctionale intre personal,IT,finanze/control si calitate cu strategiile lor functionale.Definirea concretă a obiectivelor corporative ale MAN Truck & Bus este specificată de conducerea companiei. Obiectivele corporative clarifică locul și modul în care managementul vede compania pe termen lung până în 2021 în ceea ce privește rentabilitatea vânzărilor, volumul, angajatorul de top și orientarea către clienți.

Angajații companiei sunt baza pentru atingerea obiectivelor strategice de creștere. Având o poziție pe termen lung în calitate de angajator de top, MAN Truck & Bus asigură echipa de vârf necesară. Calitatea este cheia pentru cea mai mare eficiență, durabilitate și rentabilitatea clienților. Calitatea este cheia pentru cea mai mare eficiență și satisfacția clienților. Scopul MAN Truck & Bus este de a fi lider de calitate pe piață. Aceasta înseamnă eforturi constante pentru calitatea produselor, serviciilor și proceselor de primă clasă. Noi dezvoltăm, producem și vindem produse și servicii în calitate excelentă. Pentru aceasta ne orientăm ca un partener de încredere și competent pentru dorințele și nevoile clienților noștri și a părților interesate. Este cerința noastră nu numai să ne întâlnim, ci să o depășim, deoarece standardele noastre sunt clienți entuziaști.Măsurăm succesul activității noastre pe baza indicatorilor de calitate proveniți din obiec-tivele corporative. Prin optimizarea în mod consecvent a managementului calității și a costurilor, ne crește competitivitatea. Operăm în mod durabil și ne așteptăm la același lucru de la furnizorii noștri. Cu ajutorul muncii preventive de calitate și a proceselor globale standardizate evităm și eliminăm greșelile.Pentru a ne asigura că fiecare angajat contribuie la îmbunătățirea continuă și atingerea obiectivelor MAN, promovăm și solicităm gândirea și acționarea orientată spre proces și orientată spre calitate. Continuăm dezvoltarea abilităților și calificărilor angajaților noștri pentru a face față provocărilor existente și viitoare și pentru a stimula în mod activ schim-barea în industria vehiculelor comerciale.Ca parte a responsabilității sale pentru rezultate, managementul evaluează rezultatele companiei, inițiază măsurile necesare și monitorizează eficacitatea acestora. Aceasta se aplică în special evaluării sistemului de management bazat pe rezultatele auditurilor interne și externe ale sistemului de management al calității Pe lângă măsurătorile de proces utilizate pentru îmbunătățirea continuă a procesului, sunt necesare indicatori și indicatori suplimentari pentru evaluarea afacerii. În fiecare an, Procesul de management al obiectivelor de calitate (Q-ZMP) este realizat pentru a evalua și a controla calitatea produsului și a procesului MAN Truck & Bus.

Baza pentru Q-ZMP este sistemul țintă de calitate. Cifrele-cheie sunt revizuite continuu și, dacă este necesar, ajustate sau extinse. La sfârșitul fiecărui an, ministerele convin asupra unor obiective de calitate pentru anul următor. Acestea sunt monitorizate lunar ca in Fig.1 de către beneficiarii țintă și departamentul central de calitate și sunt necesare măsuri pentru atingerea obiectivelor propuse pentrua fi lider pe piata firmelor constructoare de camioane. Sistemul QM este un element esențial al strategiei companiei și este platforma comună pentru atingerea obiectivelor strategiei corporative stabilite în politica de management al calității și în obiectivele fiecărei zone.Proiectarea abordării strategice este influențată de numeroși factori interni și externi (cum ar fi legile, starea de tehnologie, concurența, resursele, durabilitatea etc.). Acestea sprijină realizarea obiectivelor, a strategiei și, prin urmare, a rezultatului global al sistemului QM.Interacțiunea clară și clară a factorilor și proceselor individuale din cadrul sistemului de management al calității permite conducerii superioare și nivelurilor ierarhiei individuale să determine și să evalueze oportunitățile și riscurile.

Acest lucru asigura ca:

– rezultatele dorite pot fi obținute în sistemul QM.

– efectele adverse (riscurile) sunt prevenite sau reduse.

– efectele dorite (oportunități)- efectele adverse (riscurile) sunt prevenite sau reduse.

– Sunt realizate îmbunătățiri (proces de îmbunătățire continuă).

Fig.1 Vizualizare strategia calitatii la MAN Truck&Bus[MAN 1]

Sistemul QM este un element esențial al strategiei companiei și este platforma comună pentru atingerea obiectivelor strategiei corporative stabilite în politica de management al calității și în obiectivele fiecărei zone. Proiectarea abordării strategice este influențată de numeroși factori interni și externi (cum ar fi legile, starea de tehnologie, concurența, resursele, durabilitatea etc.). Acestea sprijină realizarea obiectivelor, a strategiei și, prin urmare, a rezultatului global al sistemului QM.Interacțiunea clară și clară a factorilor și proceselor individuale din cadrul sistemului de management al calității permite conducerii superioare și nivelurilor ierarhiei individuale să determine și să evalueze oportunitățile și riscurile. Acest lucru asigura ca:

– rezultatele dorite pot fi obținute în sistemul QM.

– efectele adverse (riscurile) sunt prevenite sau reduse.

– efectele dorite (oportunități)- efectele adverse (riscurile) sunt prevenite sau reduse.

-Sunt realizate îmbunătățiri (proces de îmbunătățire continuă).

Evaluarea de baza a oportunitatilor si riscurilor sunt în special în procese, sunt omniprezente și trebuie identificate, evaluate și gestionate în mod continuu în cadrul gandirii și acțiunii bazate pe riscuri impuse de ISO 9001.Ca parte a unei prezentări generale a riscului general al unei întreprinderi, este, prin urmare, important să ne concentrăm asupra acelor riscuri care pot genera un grad ridicat de deteriorare datorită numărului mare de riscuri.
În conformitate cu AktG §91 (2), Comitetul Executiv trebuie să "ia măsurile adecvate, în special să instituie un sistem de monitorizare astfel încât evoluțiile care pun în pericol existența societății să poată fi detectate devreme". Punctul central de contact pentru între-bările legate de acest lucru este Grupul MAN Truck & Bus Managementul Central al Riscurilor, Departamentul GOR – "Managementul Riscului, Audit & ICS". Sistemul de management al riscului este reglementat în MAN 5.4.În cursul evaluării riscului în procese, există o relevanță fundamentală în conformitate cu ghidul de grup MAN 5.4 menționat mai sus, în cazul riscurilor care nu au o cauză actuală concretă. Exemplele includ "riscurile generale de calitate în dezvoltare" sau "riscul general ca un proiect să nu poată fi finalizat în termenul limită".Procesul servește pentru a asigura o identificare completă și detaliată a riscurilor semnifi-cative de-a lungul structurilor și proceselor organizaționale.

Din punctul de vedere al sistemului de calitate sunt deja în crearea și modificarea descri-erilor de proces sau a documentelor de specificație pentru identificarea riscurilor și analiza pentru a se evita acest lucru sau de a minimiza (Întrebare: Ce este poate să apară în cazul în care procesul nu este îndeplinită riscul). Trebuie să se deducă măsuri preventive corespun-zătoare, monitorizarea eficacității lor și inițierea oricăror măsuri corective necesare.
Documentația privind oportunitățile și riscurile care nu trebuie raportate managementului central al riscului trebuie să fie descrisă în procesul de proiectare într-un cockpit de proces.Orientarea procesului într-o companie este unul dintre cele opt principii în managementul calității (vezi DIN EN ISO 9000).Prin orientarea procesului înțelegem o atitudine de bază la MAN Truck & Bus, prin care toate procesele operaționale sunt considerate ca o combinație de procese sau lanțuri de pro-cese. Scopul este de a spori cultura de calitate, productivitate și cooperare interdisciplinară în cadrul companiei prin îmbunătățirea continuă a proceselor.Un rol deosebit de important este jucat de accentul pe nevoile și cerințele clienților și inte-grarea feedback-ul clientului pentru a determina gradul de îndeplinire a cerințelor clientului ca bază pentru îmbunătățirea procesului.
 In cadrul firmei se leaga orientarea de proces, toți angajații de la toate nivelurile și descrie cooperarea în interiorul și în afara companiei, care este înțeleasă ca relația client-furnizor intern și extern.Pentru procesele principale sunt numiti responsabili de procese (PV) si sunt responsabili pentru calitatea tehnică,pentru proiectarea și managementul proceselor intersectoriale. PV este responsabil pentru un proces – indiferent de conexiunea sa organizațională.
 Sarcinile și competențele detaliate în managementul proceselor sunt descrise în instrucțiunile suplimentare ale MAN Truck & Bus.Procesele externe sunt procese în care produsele și serviciile părăsesc procesele interne ale camionului și autobuzului pentru a fi procesate de un furnizor / furnizor de servicii. Ulterior, ele sunt reintegrate în procesul de creare a valorii. În scopul băncii de lucru extinse, acestea sunt de exemplu:

Acoperirea (de exemplu, vopsitul, KTL, etc.)

Sortarea, reprocesarea, tratarea suprafețelor

Repararea, repararea accidentelor (de exemplu, repararea motoarelor sau a cutiilor de viteze)

Montare

Tratamentul termic (de exemplu, calirea)

Pentru ca toate activitățile MAN Truck & Bus să devină mai orientate spre client și astfel să crească satisfacția clienților, acestea sunt rezumate în programul First Customer, clientul se află în centrul comercial al MAN Truck & Bus sub termenul Customer First. Biroul de coordonare a programului "Customer First" coordonează activitățile din departamentul de vânzări cu următoarele focare principale:

Măsurarea satisfacției clienților (parerile clientilor)

Inițiative pentru îmbunătățirea servicilor pentru clienților

Implementarea CustomerFirst în regiunile / piețele centrale

Gestionarea schimbării managementului pentru clienti

Cercetarea pieței are sarcina de a articula vocea clientului. Acest lucru este de a se asigura că dorințele, nevoile și problemele clienților sunt luate în considerare în MAN Truck & Bus. Căutarea constantă a perfecțiunii obligă la o analiză critică regulată a muncii zilnice. Ca rezultat, procesele interne și externe în toate domeniile de activitate sunt în mod constant adaptate și restructurate. Respectarea cerințelor clienților determină calitatea serviciilor și asigură astfel succesul pe termen lung al companiei. MAN Truck & Bus distinge între clienții interni și externi. Relațiile interne ale clienților există între unitățile organizaționale individuale, cum ar fi locațiile de producție sau zonele centrale ale locațiilor de producție. Clientul extern este în conformitate cu definiția clasică a clientului final, care utilizează produsele și serviciile companiei MAN Truck & Bus pentru propriile servici. Satisfacția clientului pentru clientul final este colectată și evaluată la diferite niveluri. Acest lucru se realizează prin evaluarea analizelor de piață, a anchetelor clienților pentru livrarea vehiculelor, precum și prin organizarea de evenimente cu clienții. Fiecare angajat este rugat să asigure un nivel ridicat de satisfacție a clienților. Prin angajamentul și calificarea sa personală, el influențează succesul companiei și supraviețuirea ei economică. În cadrul MAN Truck & Bus, ciclul Plan-Do-Check-Act (PDCA) este folosit ca principiu de bază pentru îmbunătățirea continuă a proceselor de afaceri, pe lângă alte metode de calitate.

Fig.2 Customer First [MAN 1]

Pentru ca materialul cel mai folosit la constructia unui autovehicul este metalul si firma MAN s-a confruntat cu multe piese deteriorate prin coroziune. Piesele care au fost inlocuite,au fost introduse in baza de date a MAN-ului numita QUKAM.In aceasta baza de date,se prelucreaza atat piesele care sunt in garantie (2 ani pentru camioane si 3 ani pentru autobuze) cat si piesele cu 0 Km din productie.

Modulul Garanție gestionează articolele deteriorate returnate care se află în acordul de garanție. Chiar și cele mai critice părți pot fi procesate. După sosirea părților defecte, se face o selecție în funcție de relevanța testului. Toate piesele relevante sunt trimise la instalațiile de testare și apoi trimise la furnizor pentru diagnosticare. Rezultatele sunt documentate în QUKAM

Fig.3 Interfata bazei de date QUKAM [MAN 2]

Sistemul oferă măști de filtrare optimizate pentru găsirea cazurilor pieselor defecte si pentru criteriul de căutare respectiv.Trebuie remarcat faptul că cu cât sunt mai multe criterii de filtrare posibile în mască, cu atât sistemul devine mai lent. Filtrarea prin elementul de meniu "Garanție" oferă cele mai extinse opțiuni de filtrare și astfel este cel mai lent mod.

Concluzii

O piesa nefunctionala sau deteriorata din cauza coroziunii aduce dupa sine urmatoarele dezavantaje:

Costuri ridicate din cauza inlocuirii ei care de cele mai multe ori sunt mult mai ridicate decat piesele de serie deoarece:

Piesele nu sunt din contingentul de piese pentru serie (After Sales)

Costuri pentru logistica (transportul , depozitarea si gestionarea in lager)

Costuri pentru reparatii( atelierele service)

Costuri datorita timpului pierdut la reparatii (pierderile datorita indisponibilitatii autovehicolului)

Costuri pentru soferii care nu pot folosii autovehiculele datorita timpului de reparatie

Costuri ridicate la piesele care se afla deja pe banda de montaj,numite piese cu 0 Km.

Intreruperea procesului de asamblare datorita piesei defecte

Depozitarea autovehiculului in hala de reparatii cu costuri mult mai mari

Complexitatea reparaturii sau inlocuirii

Nerespectarea timpului de livrare care aduce penalitati

Pierderea clientilor datorita reparatilor repetate sau defectelor in numar mai mare

Pierderea clientilor datorita intarzierilor la livrare

Pierderea increderii intr-o marca cu renume

2.Analiza si selectarea unor studii de caz privind necesitatea dezvoltarii unor metode inovative de fabricatie a unor componente complexe,din caroseria camioanelor.

2.1 Prezentarea unor suporturi

Am abordat trei studii de caz privind constructia unor suporturi metalice executate de firma Automotive Hörmann din Penzberg. Materialul din care este construit este S420MC un oțel laminat de înaltă rezistență termo-mecanic pentru deformarea la rece.Compozitia chimica a otelului laminat este :C-0,12%,Si-0,50%,Mn-1,60%,P-0,025%,S-0,015%,Nb-0,09%,V-0,20% si Ti-0,15% din care adaosul de Nb,V si Ti nu trebuie sa depaseasca 22%.Asamblarea suportului se efectueaza in Fa. MAN dupa care se monteaza pe sasiu. Tehnologia de fabricatie este identica cu tehnologia de fabricatie a suportului pompei hidraulice; stantare,indoire la rece,gaurire,sudare in cordon,nituire si tratament anticoroziv dupa normele companiei MAN.Pregatirea se face prin curatirea cu pulbere de oxid a pieselor cu un laser si vopsirea cu RAL 9011 care este standart pentru piesele companiei MAN.

2.1.1 Suportul de baterie

Suportul de baterie este tot un produs excutat de firma Automotive Hörmann din Penzberg. Tehnologia de executie trebuie sa corespunda normelor ISO si normelor interne ale companiei MAN.Cerintele speciale sunt mentionate in desenul de executie,firmei Hörmann ramanandui dreptul de a utiliza tehnologia care o considera adecvata pentru constructia pieselor astfel incat cerintele companiei MAN sa fie indeplinite. Asamblarea suportului se efectueaza in Fa. MAN dupa care se monteaza pe sasiu. Tehnologia de fabricatie este identica cu tehnologia de fabricatie a suportului pompei hidraulice; stantare,indoire la rece,gaurire,sudare in cordon si tratament anticoroziv dupa normele companiei MAN,pregatirea se face cu laserul cu pulbere de oxid si vopseaua RAL 9011.

Fig.4 Suportul de baterie [MAN 3]

2.1.2 Suport pentru recipientul de aer comprimat

Si acest suport produs de firma Hörmann Penzberg pentru compania MAN ,este un subansamblu fabricat din material S420MC ,la care este folosit aceasi tehnologie ca si la celelalte suporturi fabricate de aceasta firma.

Fig.5 Suport pentru recipientul de aer comprimat [MAN 3]

Fig.6 Suport pentru recipientul de aer comprimat

2.1.3 Suportul pentru consola

Alta piesa de asamblare suport a firmei Hörmann Penzberg pentru compania MAN este suportul pentru consola. La fel ca si celelalte suporturi produse de firma Hörman,sunt executate din material S420MC.

Fig.7 Suport pentru consola [MAN 3]

Fig.8 Suport pentru consola

2.1.4 Element de montaj pentru un suport (ZSB)

Multe dintre suporturile care se monteaza pe sasiu sunt livrate in elemente,care impreuna montate formeaza un ansamblu(ZSB). Sie piesa din Fig.9 ca si din Fig.10 si Fig.11 este un suport de montaj produs de firma Hörmann Penzberg.

Fig.9 Element de montaj pentru un suport,desen de executie [MAN 3]

Fig.10 Element de montaj pentru un suport,piesa de montaj

Fig.11 Element de montaj pentru un suport,piesa de montaj

In Fig.12 este reprezentat unul dintre suporturi montat direct pe sasiu in sectia de montaje a companiei MAN.

Fig.12 Ansamblu de montaj a trei suporturi [MAN 4]

Concluzii

Contractarea mai multor piese la acelasi furnizor, nu este totdeauna recomandata deaoarece;

se foloseste aceasi tehnologie

se foloseste aceasi materie prima anti-coroziva

defectele de constructie se repeta la toata gama de piese

in cazul unei insolvente, numarul pieselor livrate de furnizor poate afecta masiv compania MAN.

In acelasi timp,cand un furnizor lucreaza la o capacitate de 90% pentru un singur client ca si in cazul firmei Hörmann:

interesele ca sa livreze un produs de calitate sunt mari

contractele devin atragatoare,pret scazut

livrarea suporturilor este simultana atat pentru piesele singure cat si pentru piesele care se ansambleaza inainte de montajul pe sasiu (ZSB)

in momentul cand apare o problema la o piesa,probabilitatea sa schimbe tehnologia sau materia prima pentru a impiedica mai multe rebuturi si costuri masive,e mare

3.Evaluarea tehnologiei actuale de fabricatie a suportului pompei hidraulice si a posibilitatiilor existente de protectie anticoroziva.

3.1 Desen de executie si intinerar tehnologic actual

Am proiectat si realizat modelul 3D al piesei suport din Fig.13.Suportul pompei hidraulice este o piesa de montaj care se monteaza pe sasiu si care ajuta la fixarea pompei hidraulice sau mecanice.Piesa este construita la firma Hörmann Penzberg cu care compania MAN are diverse contracte pentru mai multe piese de ansamblu pe sasiu.

Fig.13 Suportul pompei hidraulice,modelul 3D [MAN 3]

Fig.14 Suportul pompei hidraulice

In Fig.14 este ilustrata o vedere isometrica a piesei suport asa cum este livrata de Firma Automotive Hörmann,Penzberg. Piesa are o greutate de 6,3 Kg un motiv in plus pentru reproducerea ei in fabricatia SLM,pentru reducerea greutatii camionului si automat reducerea consumului de combustibil.

Fig.15 Suportul pompei hidraulice [MAN 3]

3.2 Intinerarul tehnologic actual si metode de protectie anti-coroziva actuala

Materialul din care este construit este S420MC un oțel laminat de înaltă rezistență termo-mecanic pentru deformarea la rece.Compozitia chimica a otelului laminat este :C-0,12%,Si-0,50%,Mn-1,60%,P-0,025%,S-0,015%,Nb-0,09%,V-0,20% si Ti-0,15% din care adaosul de Nb,V si Ti nu trebuie sa depaseasca 22%. Am analizat planul actul al fabricatiei suportului pompei hidraulice si in tabelul 3.1 prezint intinerarul actual.

Piesa este compusa din doua componente,fiecare taiata cu dispozitivul Laser Trumatic L3050,5000W,se stanteaza gaurile destinate montarii prin insurubare precum si designul care asigura o reducere a greutatii piesei dar care nu impiedica stabilitatea ei.

Tabelul 3.1 Planul actual de fabricatie

Fig.16 Laser Trumatic L3050-5000W [HÖR5]

Punctul de lucru pentru taierea pieselor cu laser pe un aparat Trumatic,dupa cum am prezentat si in Fig.16,este pentru o decupare profesionala a pieselor. Pentru taiere se mai folosesc si masinile de taiat cu laser P5145.

Fig.17 Componeta a suportului pompei hidraulice [MAN 3]

Stantarea si indoirea pieselor se efectueaza cu prese hidraulice de tip HYD 250T care poate produce parti perforate si formate din otel sau otel inoxidabil. Elementele desenate in profunzime,pot fi desenate adanc pe presa hiraulica cu perna de matrita si forta de presare de 250T. Aceste prese hidraulice efectueaza toate lucrarile de modelare si stantare cu o precizie absoluta pentru toate gaurile perforate.Tot pentru prelucrarea partilor componente se mai foloseste si o presa cu puterea de presare de 63T.

Fig.18 Componenta a suportului pompei hidraulice[MAN 3]

Dupa ce cele doua componente sunt prelucrate,se sudeaza intre ele prin metoda de sudare MIG, Piesele sunt fixate pe un suport rotitor inclinat astfel incat robotul sa poata suda in cordon piesele. Pentru a putea efectua sudura MIG conform normelor,se folosesc electrozi de sudura pentru gaze inert G3Si1,un electrod de sarma solida MAG nealiat pentru sudarea otelurilor mici si nealiate precum si a otelurilor cu granulatie fina pana la StE420. Sudarea se efectueaza cu gaze amestecate cu CO2. La sudura cerintele Q DIN EN ISO 5817,grupa de evaluare D. Dupa operatiune de sudare,piesele sunt curatate de rosturile de la sudura si alte impuritari,sunt introduse in baia de ulei pentru pretratarea coroziunii si apoi acoperite cu

pulbere de lac RAL9011

3.3 Costul unei piese

Fiind vorba de o piesa pentru productia de serie,costurile sunt putin mai mici deoarece contractele se fac pe o periada bine determinata si mai lunga. Piesele de schimb pentru camioanele care intra in Service sunt de cele mai multe ori 1,5 ori mai scumpe decat productia de serie pentru simplu fapt ca au alte contracte (After Sales contracte) si numarul acestor piese nu se stie nicio data astfel incat furnizorul trebuie sa organizeze programe de munca speciale sau chiar sa angajeze muncitori pentru perioade scurte de timp ca sa oficieze cerintele.

3.4 Costul metodelor de protectie anti-coroziva

Costurile protectiei anti-corozive a piesei de model,suportul pompei hidraulice, sunt minimale deoarece,baia de ulei, pulverizarea cu laserul a pulberei de oxid si vopseaua RAL 9011,sunt metodele cele mai intalnite in industria de automotive,chiar daca nu sunt cele mai eficiente. Sunt piese care au gradul de calitate D si acest rating de Q indeplineste cerintele, prin metoda anti-coroziva folosita.

3.5 Evaluarea posibilitatilor de efectuare a unor tratamente de suprafata,care sa asigure o protectie anti-coroziva si a otelurilor nealiate,utilizate in constructii sudate.

In aproape toate situatiile coroziunea metalica poate fi gestionata, incetinita sau chiar oprita prin utilizarea metodelor adecvate. Durabilitatea dorita se poate obtine usor printr-un tratament optim de protectie, care combina pregatirea adecvata a suprafetei si aplicarea metarialelor de acoperire potrivite.Printre multele metode de protectie anti-coroziva,enumar: aplicare protectie pe baza de polimeri ceramici, prin cauciucare, placare antiacida, aplicare rasini, vopseluri antiacide speciale,galvanizare,metalizare,zincare.Cercetatarii dezvolta an de an substante noi,tehnologii noi pentru incetinirea sau combaterea coroziunii. Metodele foarte eficiente,sunt si cele mai scumpe. In industria automotive,tocmai pentru ca durata vietii unui produs este limitat la 10-15 ani,metodele anti-corozive trebuie sa fie la un pret mediu si eficient.

3.6 Concluzii

tehnologia de fabricatie nu este o tehnologie complexa

piesa nu este un model complex

pentru reducerea greutatii piesei s-a folosit un design adecvat fara a periclita functionalitatea piesei

costurile de productie sunt minime

costurile protectiei anti-corozive sunt minime

protectia anti-coroziva folosita nu este totdeauna eficienta

costurile cresc in momentul cand piesa trebuie schimbata

ratingul D de Q poate influenta calitatea intregului produs

o protectie anti-coroziva eficienta ar creste considerail calitatea piesei cat si increderea la clienti

4.Fabricatia prin topire selectiva cu laser a suportului pompei hidraulice

4.1 Analiza parametrilor de proces SLM

Componenta de bază a sistemelor de fabricație SLM și practic „inima” acestora este laserul. Acesta se încadrează în categoria laserelor solide cu fibră de tip Nd:YAG (neodymium-doped yttrium aluminum garnet Nd:Y3Al5O12 – un silicat pe bază de ytriu și aluminiu, dopat cu ioni de neodim). Laserul emite o radiație luminoasă continuă în spectrul infraroșu, cu lungimeandă de 1064 nm.

Topirea selectivă cu laser este un proces termo-fizic complex, care depinde în mare parte de material, laser și parametrii de proces. Ben Vandenbroucke prezintă o optimizare a procesului în ceea ce privește densitatea pieselor, știind că porozitatea are un efect nociv asupra proprietăților mecanice ale modelelor fabricate [VAN6]. Parametrii care definesc modul în care raza laser scanează (baleiază) suprafața de lucru sunt parametrii asociați oricărui vector de mișcare: origine, direcție și lungime [MAG7]. Practic, principiul de lucru al procesului de topire selectivă cu laser presupune scanarea vectorială a fiecărui plan 2D cu ajutorul fasciculului laser. Modul în care are loc scanarea este prezentat în Fig. 19 si Fig.20, iar principalii parametri asociați funcției de scanare Hatch sunt următori:

Point Distance (PD) – Distanța dintre două puncte consecutive de scanare;

Exposure Time (ET) – Timpul de expunere, durata emisiei laserului într-un punct de scanare;

Laser Power (P) – Puterea laserului într-un punct;

Hatch Distance (h) – Distanța dintre vectorii de scanare;

Scanarea pe o anumită direcție (X sau Y).

Pentru a parcurge distanța (PD) dintre două puncte de scanare, laserul execută această ope-rație într-un timp ce poate fi neglijat în stabilirea vitezei de scanare deoarece ordinul de mări-me al acestuia este la nivel de ns, fiind de 103 ori mai mic decât ordinul de mărime al ET (μs). Astfel, timpul de expunere ET este suficient pentru a putea calcula teoretic viteza de scanare.

Fig. 19 Metode de scanare cu laser pe masina Realizer 250

Fig.20 Echipamentul Realizer SLM 250

În Fig. 20 este prezentat modul de scanare al perimetrului exterior aferent unui strat definit prin funcția Outer Boundary. De asemenea este ilustrat modul și direcția în care este topită hașura din interiorul conturului (funcția Hatch). Fiecare din cele două funcții se constituie prin setarea parametrilor de proces PD, ET și P. Pentru a putea defini sumar procesul SLM

s-au ales patru factori determinați ai fabricației, ei fiind: puterea laser, grosimea unui strat, viteza de scanare și distanța dintre hașuri. Acești factori determină energia furnizată de raza laser la o unitate volumetrică de pulbere, definită ca densitate de energie. Această densitate volumică de energie necesară fabricației SLM a fost elaborată de A. Simchi [SIM8] după următoarea ecuație:

[J/mm3] (1.1)

unde: E – Densitatea volumică de energie [J/mm3],

P – Puterea laserului [W],

v – Viteza de scanare [mm/s],

h – Distanța dintre hașuri [mm],

t – Grosimea stratului de pulbere [mm].

Datorită multitudinii parametrilor de proces care pot influența fabricația SLM, prin ecuația (1.1) de calcul a densității energiei pe mm3 se definesc principalii parametri de proces. Această metodă de calcul este agreată și utilizată pentru a exprima condițiile procesului SLM la nivel internațional ([BAN9], [THJ10], [MEI11], [LAO12] și alți), putând fi folosită ca o unitate de măsură în dezvoltarea unor comparați.

Intuind teoretic faptul că orientarea pieselor pe platforma de lucru a mașinii precum și setarea metodei de scanare pot influența proprietățile mecanice ale pieselor fabricate prin SLM, H. Meier a realizat un amplu studiu de încercare la tracțiune a unor epruvete standard. El a fabricat epruvete cu o viteza de scanare constantă, modificând doar orientarea pieselor, acestea fiind fabricate orizontal, vertical sau cu diferite inclinați [MEI11].

Tabelul din Figura 21 demonstrează că pentru oțelul inoxidabil 316L valori mai ridicate ale rezistenței la rupere (Rm), a limitei de curgere (Rp0,2) și a alungiri (A5) pot fi de așteptat dacă direcția forței aplicate este paralelă cu structura stratului din timpul fabricației. Cu cât unghiul dintre direcția de prelucrare și direcția de încărcare este mai puțin obtuz, cu atât mai mult caracteristicile mecanice scad. Interesant este că rezistența la rupere a pieselor generate orizontal este mai mare decât a celor fabricate convențional.

Fig.21 Influența orientării asupra rezistenței la tracțiune [MEI11]

Rezultatele privind caracteristicile mecanice ale pieselor fabricate prin SLM sunt similare cu proprietățile declarate ale materialului în literatura de specialitate obținute prin metode convenționale, având o ductilitate mai scăzută (alungirea la rupere) din cauza unei ușoare fragilizări datorită topirii cu laser. Principalul avantaj al procesului SLM constă în faptul că, fluxul de energie (căldură) emis de fascicolul laser pentru topirea unui strat, încălzește și stratului anterior solidificat, fenomen prin care materialul este continuu încălzit de sus în jos cu fiecare trecere a laserului. Această încălzire continuă are rol și de tratament termic, iar modificările care apar în structura stratificată a materialului pot fi complexe datorită dependenței termice. Metoda de fabricație influențează proprietățile mecanice ale materialului. Astfel, porii plați și orientați în planul X-Y conturează un efect negativ asupra caracteristicelor mecanice dacă sunt perpendiculari pe direcția de încărcare. Valorile rezistenței la tracțiune scăzute la probele verticale, în comparație cu cele orizontale, sunt legate de următorii factori [MUR]:

Defecte de construcție (pori), cu suprafața dezvoltată în planul X-Y, perpendicular pe axa probei, în consecință, scoși în afară de forța de tracțiune;

Razele mici a porilor aplatizați, care concentrează și amplifică tensiunea aplicată;

Aranjarea straturilor perpendiculare pe direcția tensiunii;

Număr mare de pori, rezultați din multiple straturi;

Nivelul mai ridicat al tensiunilor reziduale în direcția axei Z.

Fabricația SLM fiind relativ nouă pe plan mondial a necesitat numeroase cercetări experimentale pentru a putea controla rugozitatea suprafețelor obținute. Astfel, în anii 2005-2006 apar primele studii concentrate pe calitatea suprafețelor fabricate din metale biocompatibile ([KRU13], [VAN6], [SAN14], [OSA15]). Aceste studii inițiale au concluzionat faptul că, rugozitatea suprafețelor este pe de o parte influențată de forma și granulația particulelor metalice ,recomandându-se forma sferică cu granulația între 20-60 µm. Pe de altă parte, orientarea modelului CAD pe placa mașinii este un alt aspect care influențează direct calitatea suprafețelor. Mai mult, apare ideea unui nou parametru de proces separat de cel aferent scanării secțiuni, special pentru scanarea conturului exterior și interior. În anul 2007, producătorul german al echipamentului Realizer SLM 250 (Figura 20) elaborează două noi funcții dedicate acestor scanări de contur, denumite Outer Boundary(contur exterior)si Inner Boundary(contur interior).Din dorinta de fabrica piese cu densitate de ~100% și o rugozitate redusă, primele studii menționate în literatura de specialitate utilizând scanare multiplă a unui strat apar în anul 2010 [KRU13], [YAS16]. La momentul respectiv, densitatea pieselor fabricate prin SLM putea fi între 90-97%, iar rugozitate Ra rezultată era peste 15 µm. Prin dubla scanare a pieselor, mai exact prin scanarea multiplă a unui strat, s-a obținut o porozitate de până la 1%, limitând dimensiunea porilor și reducând rugozitatea suprafețelor de la Ra 12 µm la 6 µm (Figura 22). În general, retopirea suprafeței cu fascicul laser este un procedeu aplicat Ti într‐o măsură semnificativă, evidențiindu-se placarea și tehnicile de aliere a suprafeței. Aceste procese implică utilizarea unui fascicul de energie pentru a topi un strat din suprafață cu scopul de a produce un profil topit cu conducție limitată, care odată depus crește rezistența la uzură [UPT17].

Fig.22 Secțiune transversală în piese având conturul exterior scanat de:

a) două ori, b)o singură dată [YAS16]

De a lungul anilor, rugozitatea pieselor obținute prin SLM a fost redusă treptat, iar parametrul rugozității Ra a scăzut de la 8,2 µm în anul 2008 [KRU13] la 4,2 µm în prezent ([GEB18], [VIJ]), configurând un trend descendent. Acest trend de a îmbunătăți calitatea suprafețelor fabricate prin SLM este deosebit de important, atât pentru produsele medicale cât și pentru cele industriale. Odată ce rugozitatea pieselor este mai redusă, metodele și tehnicile de post-procesare devin mai eficiente, conducând la valori pentru Ra de sub 1 µm, fapt care induce o reducere ușoară a prețului final al produselor procesate prin această tehnologie aditivă.

Fig. 23 Analiză 3D a profilului rugozității unei piese înainte și după post-procesare [BER19]

Cercetători Institutului Fraunhofer și ai Universității Tehnice din Berlin (Germania) au prezentat în cadrul unui simpozion special dedicat procesului SLM, noi metode de post-procesare a pieselor fabricate prin această tehnologie [BER19]. Piesele fabricate au avut o rugozitate inițială Ra cuprinsă între 6-8 µm și Rz între 30-40 µm, iar după finisare, sablare și tratamente termice rugozitatea Ra s-a redus sub 0,8 µm, respectiv Rz sub 3 µm (Figura 23).

Una din principalele provocări care apar în timpul procesului de topire-solidificare a pulberilor metalice, ca urmare a scanării cu fasciculul laser, este obținerea unui diametru cât mai redus al cordonului de sudură și implicit menținerea sub control a dimensiunii acestuia. Se știe că, scanarea conturului exterior influențează direct precizia dimensională a pieselor fabricate prin SLM. Grosimea cordonului de sudură aferent conturului exterior reprezintă pe de o parte un parametru obligatoriu de controlat în fabricația SLM (controlând astfel rugozitatea). Pe de altă parte, este un parametru de care trebuie ținut cont la generarea oricărui fișier de material pentru a putea avea o precizie dimensională cât mai bună. În acest din urmă caz, pentru a obține abateri dimensionale cât mai mici, în concordanță cu desenele de execuție, e nevoie să se introducă în fișierul de material o valoare de compensare a sculei, adică în această situație dimensiunea teoretică a cordonului de sudură exterior (raza laserului). Această necesitate de compensare apare ca urmare a faptului că spotul laser nu este punctiform, fiind similară cu introducerea corecției de diametru pentru sculă prezentă și în situația frezării de conturare [MAG7]. La nivel internațional modelele fabricate prin SLM din metale biocompatibile au abateri de ±0,07 mm, fiind influențate de condițiile procesului și de diametrul spotului laser [*MIC20], [MKR21], [SLC22]. În cercetările anterioare elaborate în cadrul DIF, abaterile dimensionale de la cotele nominale erau de peste +0,1 mm [POP23], iar diminuarea lor este absolut necesară.

4.2 Etapele de fabricatie prin SLM

[MAN1]- http://intranet.man.lan/root_fachbereiche/GQ/Q-Netzwerk/GQK _Kaufteile _Lieferanten

[MAN2] http://intranet.man.lan/root_fachbereiche/GQ/Handb%C3%

BCcher/Qukam_2

[MAN3]- EZIS MAN Dokumenten Portal

[MAN4]- Montageband MAN,Rahmen Band

[HÖR5]- Automotive Hörmann Penzberg

[VAN6]- B. Vandenbroucke, J.P. Kruth, Selective laser melting of biocompatible metals for rapid manufacturing of medical parts, Rapid Prototyping Journal, 13(4): 196–203, 2006.

[MAG7]- V. Mager, Cercetări privind fabricația prin topire selectivă cu laser a implanturilor medicale bazate pe structuri compozite,Teză de doctorat, Universitatea Tehnică Cluj-Napoca, 2014.

[SIM8]- A. Simchi, H. Pohl, Effects of laser sintering processing parameters on the microstructure and densification of iron powder, Mater Sci and Eng A, 359: 119-128, 2003

[BAN9]- A. Bandyopadhyay, F. Espana, V. Balla, S. Bose, Y. Ohgami, N. Davies, Influence of Porosity on Mechanical Properties and în vivo Response of Ti6Al4V Implants, Acta Biomater, 6(4): 1640–1648, 2010

[THJ10]- L. Thijs, F. Verhaeghe, T. Craeghs, J.V. Humbeeck, J.P. Kruth, A study of the microstructural evolution during selective laser melting of

Ti–6Al–4V, Acta Meterialia, 58: 3303-3312, 2010.

[MET11]- H. Meier, C. Haberland, Experimental studies on selective laser melting of metallic parts, Mat.-wiss. u. Werkstofftech, Vol.39 (9), 2008.

[LAO12]- A. Laohaprapanon, P. Jeamwatthanachai, M. Wongcumchang, N. Chantarapanich, S. Chantaweroad, K. Sitthiseripratip, S. Wisutmethangoon, Optimal Scanning Condition of Selective Laser Melting Processing with Stainless Steel 316L Powder, Advanced Materials Research, Vol. 341-342, Pp. 816-820, 2012.

[KRU13]- J.P. Kruth, E. Yasa, J. Deckers, Roughness improvement in selective laser melting, Proceedings of the 3rd International Conference on Polymers and Moulds Innovations, 2008.

[SAN14]- M. Sanctis, F. Vignoletti, N. Discepoli, G. Zucchelli, M. Sanz, Immediate implants at fresh extraction sockets: bone healing in four different Implant systems, J Clin Periodontol, 36: 705–711, 2009.

[OSA15]- K. Osakada, M. Shiomi, Flexible manufacturing of metallic products by selective laser melting of powder, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46(11): 1188–1193, 2006.

[YAS16]- E. Yassa, J. Kruth, Application of laser re-melting on selective laser melting parts, Advance in Production Engineering & Management, 6(4): 259-270, 2011.

[UPT17]- Raport Științific și Tehnic – Universitatea Politehnica Timisoara, Project report (PN-II-ID-PCE-2012-4-0104), Improvement of the titanium wear resistance by electron beam remelting of the pre-deposited thermal sprayed coatings, http://www.upt.ro/img/files/uefiscdi/PN-II-ID-PCE-2012-4-0104/Raport_stiintific_2014.pdf , 2014.

[GEB18]- A. Gebhardt, J. Hötter, D. Ziebura, Impact of SLM build parameters on the surface quality, RTejournal – Forum für Rapid Technologie, 2014.

[BER19]- A. Bergmann, C. Schmiedel, Post-processing of Selective Laser Melting Components using Abrasive Flow Machining and Cleaning, International Additive Manaufacturing Symposium, Marknesse, Holland, 2013

[MIC20]- http://www.microfabrica.com/downloads/MIC-WhitePaper-2014.pdf

[MKR21]- M. Królikowski, K. Filipowicz, Verification of geometrical accuracy of selective laser melting (SLM) built model, Advances in Manufacturing Science Technology, 37(3), 2013.

[SLC22]- S. L. Campanelli, N. Contuzzi, A. Angelastro, A. D. Ludovico, Capabilities and Performances of the Selective Laser Melting Process, New Trends in Technologies: Devices, Computer, Communication and Industrial Systems, Ed. Meng Joo Er, InTech, 2010

[POP23]- D. Pop, P. Berce, S. Grozav, S. Muresan, A. Filip, I. Fodorean, SLM parameters and their influence in additive manufacturing, 13th International Scientific Conference Automation in Production Planning & Manufacturing, Zilina, Slovakia, 2012

:

.