В автомобильной промышленности аддитивное производство активно набирает обороты: 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.
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 остаётся основным способом применения 3D-печати в автомобильной промышленности, компании все чаще находят другие варианты её 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
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 даёт проектировщикам большую гибкость, позволяя тестировать несколько вариантов конструкции. 3D-печать даёт 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 лёгким 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 остаётся 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 лёгким вспомогательным оборудованием подъёмника. 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 надёжности новых продуктов.
05| Разработчики продукта оптимизируют конструкцию изделия
Например, технология SLA позволяет проверять как конструкцию, так и функциональность различных аксессуаров салона, воздушного компрессора, конструкции колёс, аэродинамических моделей, блока цилиндров и различных корпусов. Разработчики продукта оптимизируют конструкцию изделия, повышают надёжность 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 своём 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.
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
Одним из основных препятствий для использования 3D-технологий в производстве являются высокие объёмы, 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 определённых серийных производств. Речь идёт 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 облегчённых кронштейнов компанией Farsoon
SLM принтеры HBD активно используются в автомобильном и моторостроении. 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 решётки катализаторов.
10| Изделия, напечатанные с помощью SLM принтера HBD
