Промышленные применения AT & 3D решений для профессионалов

Автомобилестроение

Несмотря на то, что прототипирование остается основным способом применения 3D-печати в автомобильной промышленности, компании все чаще находят другие варианты ее применения.


Например, для изготовления инструментов и оснастки. Кроме того, некоторые автомобильные компании стали производить конечные модели, готовые к эксплуатации, что говорит о быстром развитии отрасли.

В автомобильной промышленности аддитивное производство активно набирает обороты: только в 2018 году объем рынка автомобильной 3D-печати оценивался в $1,4 млрд. Эта цифра будет только расти и по прогнозам к 2023 году приблизится к отметке $5 млрд . Благодаря возможности ускоренного производства нескольких опытных моделей, 3D-печать является эффективным инструментом разработки.

Преимущества 3D-печати для автомобилестроения

Ускоренная разработка продукта

Прототипирование стало ключевой частью процесса разработки продукта, предлагая средства для испытания и проверки деталей перед их изготовлением. 3D-печать обеспечивает быстрый и экономичный подход к проектированию и производству деталей. Поскольку нет необходимости в инструментах и технологической оснастке, группы разработчиков могут значительно ускорить циклы разработки продукта.  

Увеличение гибкости проектирования

Возможность быстрой разработки конструкции дает проектировщикам большую гибкость, позволяя тестировать несколько вариантов конструкции. 3D-печать дает возможность быстро вносить изменения в модификации конструкций.

Индивидуальный подход

Аддитивные технологии предлагают автопроизводителям экономичный способ изготовления деталей по индивидуальному заказу. В сегменте производства автомобилей класса люкс, а также в автоспорте компании уже используют эту технологию для производства персонализированных деталей.

Создание сложных геометрий

С большинством автомобильных компонентов сложной геометрии, таких как внутренние каналы (для конформного охлаждения), тонкие стенки и мелкие сетки, с помощью 3D-технологии можно печатать очень сложные детали, которые отличаются легким весом и долговечностью.

Применение в автомобильной промышленности

Технологическая оснастка

Для производства высококачественных деталей необходимы вспомогательные приспособления для печати и сборки. Хотя инструментальное оборудование (например, литьевые пресс-формы, приспособления и оснастка) и не считается прототипами или конечными деталями, оно остается жизненно важным элементом производственного процесса.

a1.pnga2.pnga3.jpg

Благодаря технологиям 3D-печати, например, моделированию методом послойного наплавления (FDM) - пример, компания 3DGence производит оснастку для компании Opel Польша и селективному лазерному спеканию (SLS) - пример, печать автомобильной панели на принтере UnionTech, автомобильные компании производят вспомогательные детали с минимальными издержками, что значительно повышает эффективность производства. Технологическая оснастка тоже может изготавливаться по индивидуальному заказу с улучшенной функциональностью и гораздо дешевле, чем обычными методами.  


Другим важным фактором в этом случае было снижение веса.  Проще работать с легким вспомогательным оборудованием подъемника. Благодаря 3D-печати инженеры смогли изготовить оборудование со значительно меньшим весом.

Компания FHZL делает песчаные 3D-принтеры, которые пользуются популярностью у мото-автомобилестроителей, которые изготавливают небольшие серии автомобильных двигателей и деталей. На песчаных 3D-принтера изготавливаются стержни/формы для литья:

a5.jpga7.jpga8.JPG

a6.jpg

Прототипы

Прототипирование - основной способ применения 3D-печати в автомобильной промышленности. Благодаря возможности реализовать несколько стадий производства конструкции за короткое время 3D-печать является эффективным инструментом разработки. Сегодня 3D-технологию можно использовать для создания функциональных прототипов с использованием высокопроизводительных материалов, таких как ULTEM и PEEK. Данная технология активно используется компанией 3DGence, например, на заводе Opel в Польше.

a9.pnga10.pnga11.png

Преимущества технологии для производителей автомобилей заключаются в том, что она преодолевает ограничения дизайна продукта, сокращает время разработки продукта и сокращает затраты на исследования с синхронизированной разработкой для повышения надежности новых продуктов.

a12.png


Например, технология SLA позволяет проверять как конструкцию, так и функциональность различных аксессуаров салона, воздушного компрессора, конструкции колес, аэродинамических моделей, блока цилиндров и различных корпусов. Разработчики продукта оптимизируют конструкцию изделия, повышают надежность и технологичность, упрощают конструкцию детали и проверяют конструктивную осуществимость детали. 

3D-принтер компании UnionTech широко используются в автомобильной промышленности. С их помощью можно быстро оценить дизайн модели и проверить деталь на собираемость.

a13.pnga14.pnga15.png

Компания BigRep создала целый мотоцикл в натуральную величину на своем принтере BigRep ONE:

Запасные и сменные части

Расходы на них составляют значительную долю общих расходов для многих автопроизводителей и поставщиков. В обычном производстве массовое изготовление запасных частей является обычным явлением. Тем не менее, это часто приводит к длительным срокам поставки и высокой стоимости запчастей.

Аддитивное производство изменяет концепцию.  Детали производятся на месте, в момент необходимости. Таким образом, координация спроса и предложения может не только значительно сократить затраты на инвентаризацию, но и сократить сроки доставки до конечного потребителя.

Немецкий производитель автомобилей Porsche использует аддитивные технологии в производстве запасных частей. Для коллекционеров автомобили Porsche Classic представляют высокую ценность. Однако из-за отсутствия нужной детали автомобиль не может функционировать. Но в связи с низким спросом на эти машины массово закупать запчасти для них нерентабельно. Здесь на помощь приходит 3D-печать.

В начале 2018 года компания объявила об использовании 3D-печати в производстве запчастей для редких и классических автомобилей. Внедрив технологии селективного лазерного плавления (SLM) для металлических компонентов и селективного лазерного спекания (SLS) для пластмасс, компания Porsche показала своим клиентам широкий выбор высококачественных редких деталей по низкой

Детали конечного использования

Одним из основных препятствий для использования 3D-технологий в производстве являются высокие объемы, которые обычно требуются для автомобильной промышленности (более 100 000 деталей в год). Однако сегодня размеры промышленных принтеров стали больше, скорость печати выше, а цена материалов для печати доступнее. 

В результате 3D-печать становится основным методом для определенных серийных производств. Речь идет о таких сферах, как автоспорт и автомобили класса люкс, где производственные показатели ниже средних.

Компания BMW с более чем 1 млн. деталей, напечатанных на 3D-принтере за последнее десятилетие, занимает хорошие позиции в индустрии аддитивного производства. Компания использовала 3D-печать для производства металлических креплений для своей модели i8 Roadster. Инженеры создали оптимизированный кронштейн для крыши (приспособление, которое помогает складывать и раскладывать мягкий верх автомобиля), который весит на 44 % меньше, чем в предыдущих версиях.

Сегодня BMW может печатать до 238 таких деталей на каждой платформе, что делает кронштейн крыши первым серийно выпускаемым автомобильным компонентом, произведенным аддитивным методом.

     a16.pnga17.png

Очень часто оптимизация деталей проводится для кронштейнов, что облегчает их вес. Вот несколько примеров оптимизации сделанных компанией Farsoon для создания облегченных кронштейнов:

a18.pnga19.jpga20.jpg

SLM принтеры HBD активно используются в автомобильном и мотостроении. Изделия, напечатанные с использованием данной технологией позволяют создавать систему каналов охлаждений, которую трудно или невозможно изготовить традиционными способами, также печать изделий с очень мелкой структурой позволяет создавать решетки катализаторов.

a21.jpga22.jpg