John Deere、より効率的なエンジン部品の 3D プリントに切り替える

John Deere の新しい 6R シリーズ トラクターは、3D プリントされた燃料バルブを備えています。

ドイツのマンハイムの製造ラインから出荷される新しい John Deere トラクターには、同社にとって初めてとなる金属 3D プリントされたエンジン部品が搭載されています。

農業および芝生機器の世界的メーカーであるこの企業は 3D プリントに精通しており、20 年以上にわたり 3D プリントを使用して、世界中の工場で何千ものプロトタイプ、ツール、治具、備品を作成してきました。 しかし、トラクターの燃料システムにある 3D プリントされたステンレス鋼のバルブは新しい方向性であり、同社がスマート産業戦略と呼ぶものの一部です。

2020 年に設立された John Deere は、生産システム、そのテクノロジー スタック、ライフサイクル ソリューションという 3 つの重点分野で新しいテクノロジーを迅速に統合するというビジョンを発表しました。

3D プリンティングはこのビジョンの一部であり、このバルブはその最初の成果の 1 つです。 従来の方法で製造された場合よりも効率的です。 約 50% 安くなり、使用する材料が少なくなり、大幅に小型化されました。 しかし、これは John Deere がこの部品を 3D プリントすることを選んだ理由のほんの表面をなぞっただけです。

John Deere は、新しい 6R および 6M シリーズ ...[+] トラクター用に数千個のサーマル ダイバーター バルブを 3D プリントしました。

多くの 3D プリント部品の最初の製品

John Deere 6R および 6M トラクターの最新バージョンに搭載された新しいサーマル ダイバーター バルブは、ますます入手しやすくなっている金属 3D プリンティング技術の革新的な応用であるだけでなく、約 2 年間にわたる研究開発の集大成です。

それは、John Deere トラクターが寒い環境でも確実に動作するようにするという課題から始まりました。 エンジニアたちは、エンジンの性能に影響を与えることなく燃料の温度を維持できるバルブを開発する任務を負っていました。

「まず、その部品に何をさせたいのかから始めます」とジョンディアの中小型トラクターのエンジニアリングディレクターであるウド・シェフは言います。プロトタイプモデルのデジタルデザインに落とし込みました。」

燃料を最も効率よく流す理想的なプロトタイプ モデルは、丸みを帯びた滑らかな内部チャネルを備えていました。 シェフ氏によれば、この機能は 3D プリントでのみ作成可能です。

「流体力学では、交差する 2 つのドリル穴がある場合、機械加工ツールを使用すると常に鋭い角が生じます。 3D プリントを使用すると、角を丸くすることができ、これがバルブの最適化をさらに一歩進めた要素です。」

部品が期待どおりに機能するかどうかをテストするために、John Deere のエンジニアは、金属部品および材料のデジタル メーカーであるドイツの GKN Additive (Forecast 3D) の積層造形スタッフと協力して、金属 3D プリンティング用の燃料バルブの設計をさらに最適化しました。 。 GKN は、HP HPQ の新しい金属 3D プリンタである Metal Jet S100 ソリューションを使用して、試作バルブをスチールで印刷しました。 このプリンターは、バインダー ジェッティングと呼ばれる金属 3D 印刷技術の 1 つ (いくつかあります) を使用しています。この技術では、金属粉末が結合剤の層を重ねて接合され、部品が形成され、工業用オーブンで焼結されます。 その後、部品を加工して組み立てます。

John Deere のドイツ、マンハイム工場の設計エンジニア。

サーマルダイバーターバルブは、機械加工またはインベストメント鋳造金属と同等の必要なパイプ品質を確保するために、厳格なテストを受けました。 部品の実地テストも成功しました。

「つまり、ここが材料特性やその他の要件を満たすためにこの部品をどのように製造するかを決定しなければならない点でした」とシェフ氏は言います。また、この部品の厳しい納期や工具のコストも考慮する必要がありました。そしてその部品が組み立てワークフローにどのように適合するか。

「そのとき、この 3D プリント部品がテストで機能し、積層造形がコスト効率に優れているのであれば、本番環境でも同様に機能すると判断しました」とシェフは言います。

最終製品部品に使用されるのと同じ材料と方法でプロトタイプを作成することで、エンジニアはパフォーマンスをより確実に保証できます。 「他の金属 3D 印刷プロセスよりもはるかに高速なため、HP のメタル ジェット プロセスを選択しました」と、John Deere のグローバル デジタル エンジニアリング マネージャーである Jochen Müller 氏は付け加えます。 「私たちは、より効率的で信頼性が高く持続可能な機器を提供する機会を見出しており、HP はそのための完璧なソリューションを提供してくれました。」