10 передовой инноваций 3D-печати, революционизирующих автопроизводство в 2021 году

Статья обновлена в мае 2021 г.

Автосектор находится под безудержным давлением доставлять более высокопроизводительные транспортные средства, одновременно стримя производству, цепочкам поставок и логистике. Аддитивное производство — известное как 3D-печать — стало мощным союзником в решении этих вызовов.

За пределами быстрого прототипирования 3D-печать теперь integral к производству инструментов и, в выборочных случаях, к мануфактурингу конечных деталей. По мере зрелости технологии её влияние на дизайн, фabrication и aftermarket сервисы продолжает расти.

Следующие десять примеров иллюстрируют, как ведущие автопроизводители и поставщики использовали 3D-печать для толкания границ инноваций, стоимостной эффективности и кастомизации.

1. 3D-печатные кастомные сиденья Porsche

Последний концепт сидений Porsche для спорткаров сочетает решётчатую архитектуру с 3D-печатным полиуретаном для создания лёгких, дышащих подушек. Дизайн предлагает три опции жёсткости — hard, medium, soft — зеркаля персонализированный fitting сидений в моторспорте.

В 2020 гонке сезоне Porsche произвёл 40 прототипных сидений для европейских кругов, собирая real-world данные для уточнения финальных street-legal моделей, запланированных на[mid-2021]. Будущие итерации нацелены на тейлоринг геометрии сиденья под контур тела каждого клиента — уровень кастомизации, достижимый только через аддитивное производство.

2. 3D-печатные кронштейны для лёгких, feature-rich дизайнов

Традиционно кронштейны лимитированы конвенциональными ЧПУ-констрейнтами, но 3D-печать разблокирует сложные геометрии, снижающие вес и улучшающие производительность. Rolls Royce продемонстрировала это с большой партией DfAM-оптимизированных кронштейнов, некоторые с интегрированными бренд-лого, QR-кодами, уникальными идентификаторами деталей — все встраиваемые в процессе печати.

Эти фичи невозможно добавить субтрактивными методами, подчёркивая ценность цифрового мануфактуринга для малого-серийных, высокоценностных деталей.

3. 3D-печатные компоненты Ford для Mustang Shelby GT500

Advanced Manufacturing Center Ford, основанный десять лет назад, теперь интегрирует 3D-печать по всему циклу продуктовой разработки. 2020 Shelby GT500 — аэродинамически передовый Mustang — получает бенефит от виртуального дизайн-тестинга, оценившего 500+ охлаждения и аэродинамических концептов.

Перспективные дизайны быстро прототипировались через 3D-печать, включая 10+ вариантов фронт-сплиттер викеров, протестированных параллельно. Дополнительно, два структурных тормозных компонента произведены Carbon Digital Light Synthesis (DLS) технологией и EPX эпоксидной смолой, встретив все строгие перформанс-стандарты Ford.

AM-технический лидер Ford Гарольд Сирс отмечает: аддитивное производство транзитит из нишевого тулза в core часть повседневного производства.

4. Революция 3D-печатного тулинга Volkswagen Autoeuropa

Долгосрочный пилот Volkswagen с настольными принтерами Ultimaker эволюционировал в full-scale 3D-печатную стратегию для тулинга. Внутреннее производство тулинга снизило затраты на 90% и резало лид-таймы с недель до дней.

Пример: бейдж багажника, требовавший 35 дней и €400, теперь печатается за 4 дня и €10. В 2017 г. подход сэкономил Volkswagen почти €325 000, улучшив эргономику и удовлетворённость операторов.

Аналитики предсказывают растущий сдвиг к 3D-печатным джигам и фикстурам по мере поиска OEM производственной гибкости.

5. 3D-печатные гайки для theft-resistant колёс

Европейская инициатива Ford борется с угоном колёс 3D-печатью уникальных locking lug nuts, включающих звуковолновый паттерн — аналог отпечатка пальца — делающий их virtually impossible клонировать.

Используя EOS 3D-принтеры, каждый замок производится как единая нержавейная деталь вместе с ключом. Результирующие неровные ребра и глубокие вмятины deter воров от точных восковых впечатлений.

Помимо безопасности, подход демонстрирует, как аддитивное производство позволяет высокоперсонализированные, функциональные компоненты в масштабе.

6. Local Motors и XEV: к полностью 3D-печатным транспортным средствам

Аризонский стартап Local Motors толкнул конверт с 2014 Strati и 2016 Olli — автономным электрическим шаттлом. Используя крупнейшие в мире 3D-принтеры, такие как BAAM от ORNL и LSAM от Thermwood, компания произвела большинство компонентов Olli примерно за 10 часов.

Итальянский автопроизводитель XEV использует крупноформатный FDM для сборки лёгкого 450-кг low-speed electric vehicle (LSEV) за дни, резая производственные затраты на 70%. С 2000 in-house экструзионных принтеров XEO positioned для быстрого скейлинга производства.

Эти проекты иллюстрируют feasibility распределённого мануфактуринга и масс-кастомизации через аддитивное производство.

7. Расширение кастомизации через 3D-печать

По мере роста спроса на персонализированные авто, 3D-печать предлагает стоимостно-эффективный путь к low-volume кастомизации. Проект Daihatsu 2016 Copen позволяет владельцам дизайнить бамперные панели в 15+ паттернах и 10 цветах, печатаемыми в ASA на Fortus машинах Stratasys.

Volkswagen исследует HP Metal Jet для кастомных металлических трим-элементов — задних дверей, брелоков — потенциально расширяя на структурные компоненты в ближайшие 3 года.

Устраняя необходимость в беспоковом тулинге, 3D-печать сокращает лид-таймы и производственные затраты для индивидуализированных деталей, позволяя широкую аппликацию за пределами декоративного трима.

8. 3D-печать в моторспорте: от ветротуннельных моделей к race-day частям

Ф-1 команды используют 3D-печатные реплики для ветротуннельного тестинга, производя компоненты вроде передних крыльев, тормозных воздуховодов, двигательных кожухов на SLA и SLS технологиях. Быстрый turnaround — дни вместо недель — ускоряет итеративные дизайн-циклы.

Volkswagen Motorsport I.D. R Pikes Peak использовал 3D-печать для фabrication 2000 деталей для 50%-масштабной ветротуннельной модели, позволяя record-setting автомобилю быть построенным по расписанию.

По мере зрелости аддитивного производства ожидается переход от прототипа к производственным деталям, давая расинг-командам tangible перформанс-gains.

9. On-demand 3D-печатные запасные части для классических авто

Porsche Classic теперь производит редкие, малообъёмные запасные части онлайн, используя металлическую и пластиковую 3D-печать. Лазерное плавление/спекация устраняет нужен в obsolete тулинге, драматически резая складские и тулинг-затраты.

Другие производители — включая Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen, BMW — принимают похожие стратегии для стриминга инвентаря и улучшения операционной эффективности.

10. Будущее 3D-печатных мотоциклов

Пока полностью 3D-печатные байки ещё не достигли масс-производства, несколько прототипов подсвечивают потенциал технологии. Light Rider от APWORKS (2016) использует Scalmalloy для 30% снижения веса, в то время как прототип NERA от BigRep демонстрирует, что целый мотоцикл можно напечатать за 12 недель, используя микс PLA, TPU, инженерных филаментов.

Эти проекты подчёркивают бенефиты аддитивного производства — лёгкость, быстрое прототипирование, снижение производственных затрат — хотя коммерческая жизнеспособность пока остаётся барьером.

Драйвинг будущее автопроизводства

Эти десять кейсов лишь царапают поверхность потенциала аддитивного производства в автоэкосистеме. По мере осознания OEM конкурентного преимущества, предлагаемого 3D-печатью, её внедрение распространится по дизайну, производству, сборке и менеджменту цепочки поставок.

В конечном счёте, аддитивное производство posibilтирует более инновационные дизайны, гибкие бизнес-модели и транспортные средства, доставляющие superiore производительность и устойчивость.