Как эффективно внедрить 3D-технологии в автопроизводство? Используйте опыт крупнейших автопроизводителей!
Благодаря возможности ускоренного производства нескольких опытных моделей 3D-печать является эффективным инструментом разработки. Несмотря на то, что прототипирование остается основным способом применения 3D-печати в автомобильной промышленности, компании все чаще находят другие варианты ее использования. Например, для изготовления инструментов и оснастки. Кроме того, некоторые автомобильные компании производят конечные изделия, готовые к эксплуатации, что говорит о впечатляющем развитии отрасли.
Преимущества 3D-печати для автомобилестроения
Ускоренная разработка продукта
«С помощью 3D-технологий можно изготавливать очень сложные детали, которые отличаются легким весом и долговечностью»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 исчезает необходимость 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
3D-печать предлагает 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 как для внутренних, так и для наружных частей автомобиля.
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 изготавливать очень сложные детали, которые отличаются легким весом и долговечностью.
Применение в автомобильной промышленности
Технологическая оснастка
Для производства высококачественных деталей необходимы вспомогательные приспособления для изготовления и сборки. Хотя инструментальное оборудование (например, литьевые пресс-формы, приспособления и оснастка) и не является прототипами или конечными деталями, оно остается жизненно важным элементом производственного процесса.
01| Технологическая оснастка, изготовленная с помощью 3D-печати
Благодаря технологиям 3D-печати, например, моделированию методом послойного наплавления (FDM) - пример, компания 3DGence изготавливает оснастку для компании Opel Польша, и селективному лазерному спеканию (SLS) – пример, печать автомобильной панели на 3D принтере UnionTech, автомобильные компании производят вспомогательные приспособления с минимальными расходами, что значительно повышает эффективность производства. Технологическая оснастка тоже может изготавливаться по индивидуальному заказу с улучшенной функциональностью и гораздо дешевле, чем обычными методами.
02| Благодаря 3D-печати инженеры изготавливают оборудование, отличающееся меньшим весом
Еще одним ключевым фактором в этом случае было снижение веса. Гораздо 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. На них изготавливают небольшие серии автомобильных двигателей и деталей. На песчаных 3D-принтерах изготавливаются стержни/формы для литья:
03| Стержни/формы для литья, напечатанные на песчаных 3D-принтерах
Прототипы
Прототипирование – основной способ применения 3D-печати в автомобильной промышленности. Благодаря возможности реализовать несколько стадий производства конструкции за короткое время 3D-печать становится эффективным инструментом разработки. Сегодня 3D-технологию можно использовать для создания функциональных прототипов с использованием высокопроизводительных материалов, таких как ULTEM и PEEK. Данная технология активно применяется компанией 3DGence, например, на заводе Opel в Польше.
04| Примеры прототипов, напечатанных с помощью 3D-принтера
Преимущества технологии 3D-печати для производителей автомобилей 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.
05| Разработчики продукта оптимизируют конструкцию изделия
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-принтеры компании UnionTech широко используются в автомобильной промышленности. С их помощью можно быстро оценить дизайн и проверить деталь на собираемость.
06| Изделия, созданные с помощью технологии SLA
Компания BigRep создала целый мотоцикл в натуральную величину на своем принтере BigRep ONE:
07| Мотоцикл в натуральную величину, созданный на 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. Это часто приводит к длительным срокам поставки и повышению 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 3D-печать 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 предложила своим клиентам широкий выбор высококачественных редких деталей по интересной цене.
Детали конечного использования
«Сегодня размеры промышленных принтеров стали больше, скорость печати выше, а цена материалов для печати доступнее» 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, лидирует 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.
08| 3D-печать становится основным методом для таких производств, как автоспорт и автомобили класса люкс
Очень часто оптимизация деталей проводится для кронштейнов, что значительно снижает их вес. Вот несколько примеров оптимизации, сделанных компанией Farsoon для создания облегченных кронштейнов:
09| Примеры создания облегченных кронштейнов компанией Farsoon
SLM принтеры HBD активно используются в автомобильном и мотостроении. Изделия, напечатанные с использованием данной технологии, позволяют создавать внутреннюю систему каналов охлаждения, которую трудно или невозможно изготовить традиционными способами, также печать изделий с очень мелкой структурой позволяет создавать решетки катализаторов.
10| Изделия, напечатанные с помошью SLM принтера HBD