Применение 3D-печати в автомобильной промышленности

Замечательные разработки в области технологий аддитивного производства за последние несколько десятилетий изменили потенциальные способы проектирования, разработки, производства, производства и распространения продуктов. Автомобильный сектор очень прогрессивно экспериментировал с 3D-печатью, и эти достижения открыли новые двери во многих аспектах. В этой статье рассматриваются текущие разработки и рассказывается, как 3D-печать может изменить автомобильный сегмент.

В каких областях 3D-печать особенно хороша

Переход от традиционных производственных процессов к технологиям 3D-печати произвел революцию в компаниях из различных отраслей в улучшении технических и коммерческих аспектов деталей и продуктов, но есть две основные области, в которых аддитивное производство будет иметь наибольшее влияние в автомобильном секторе.

Инновации в продуктах

Аддитивное производство позволяет производить компоненты с меньшими конструктивными ограничениями, которые сложно производить с использованием традиционных производственных процессов. Эта гибкость конструкции прокладывает путь для инноваций, позволяя добавлять улучшенные функции, такие как встроенная электропроводка (через полые конструкции), меньший вес (благодаря решетчатым структурам) и сложные геометрические формы, которые невозможны при использовании традиционных процессов. Кроме того, новые технологии аддитивного производства позволяют производить печатные детали из нескольких материалов с индивидуальными свойствами, такими как электропроводность и переменная прочность. Эти процессы AM играют важную роль в создании более безопасных, легких, быстрых и эффективных транспортных средств будущего. Light Cocoon от EDAG — классический пример того, как AM потенциально может открыть новые двери с точки зрения инноваций.

Цепочка поставок

AM сокращает общее время выполнения заказа, устраняя необходимость в новых инструментах и ​​непосредственно производя конечные детали. Кроме того, поскольку в аддитивном производстве обычно используется только тот материал, который необходим для производства компонента, его использование может значительно сократить брак и снизить расход материала. Кроме того, легкие компоненты, произведенные AM, могут снизить затраты на обработку, а производство по запросу и на месте может снизить складские затраты, обеспечивая гибкую цепочку поставок. Наконец, AM может поддерживать децентрализованное производство в малых и средних объемах, включая снижение затрат и улучшенную способность производить продукты ближе к клиентам, уменьшая сложность цепочки поставок.

Этапы продукта, на которых может применяться AM

Благодаря своим уникальным преимуществам AM способен заменить несколько процессов, которые обычно используются в автомобилестроении. Вот четыре важных изменения, которые AM может внести в автомобильную промышленность.

Процесс создания прототипа

Создание прототипа обычно занимает много времени и в конечном итоге становится дорогостоящим, поскольку продукт проходит через большее количество итераций. Быстрое прототипирование (3D-печать) позволяет компаниям превратить грубые идеи в убедительную проверку концепции. Затем эти концепции могут перейти к высокоточным прототипам, которые точно соответствуют конечному результату и, в конечном итоге, направляют продукты через серию итераций и этапов проверки к массовому производству. В автомобильной промышленности такая быстрая проверка имеет первостепенное значение. С помощью 3D-печати очень убедительные и репрезентативные прототипы могут быть созданы в течение нескольких дней при гораздо меньших затратах и ​​сокращении расстояния между идеей и конечным продуктом, что улучшит общий рабочий процесс разработки продукта.

Ремонт и поддержка (запасные части)

С помощью САПР проекты буквально всех деталей можно хранить в виде цифровых копий на жестком диске компьютера, что избавляет от необходимости вести инвентаризацию. С использованием 3D-печати запасная часть потенциально может быть изготовлена ​​по запросу. Доступность технологии будет стимулировать поставщиков к открытию новых мест, чтобы обеспечить легкую поставку компонентов и запасных частей, напечатанных на 3D-принтере. Даже части, которые больше не существуют, потенциально могут быть переделаны в соответствии с требованиями путем обратного проектирования на основе цифровых сканирований существующих деталей. Старые конструкции могут обрести новую жизнь, а с другой стороны, запасные части классических автомобилей можно легко воспроизвести.

Пользовательские настройки действие

Индивидуальная настройка является очень дорогой и трудоемкой по сравнению с обычными производственными процессами. 3D-печать идеально подходит для производства недорогих деталей по индивидуальному заказу, предоставляя производителям новые возможности в том, что они могут производить и предлагать своим клиентам. Небольшим автосалонам, работающим на заказ, 3D-печать автозапчастей предоставила возможность повысить качество и креативность их работы, предоставив широкие возможности для экспериментов и создания идеальных индивидуальных дизайнов.

Серийное производство (сборки различных деталей)

3D-печать может повысить эффективность на этапе изготовления общих деталей. У вас может быть сборка из пяти или шести автомобильных деталей, которые теперь можно объединить в одну печатную деталь. Вы экономите время и затраты на сборку, даже если отдельная деталь может быть дороже. Благодаря объединению деталей процессы 3D-печати также могут помочь снизить вес и повысить эффективность использования топлива. С продуктивной точки зрения более целесообразно внедрить 3D-печать в общее производство деталей.

Какие технологии и материалы подходят

Начиная от пластиковой отделки и заканчивая металлическими компонентами двигателя, компания AM зарекомендовала себя и может предложить больше с точки зрения технологических процессов и материалов, которые можно использовать. В этой таблице представлен краткий обзор популярных вариантов.

Текущие примеры промышленного использования

Многие OEM-производители автомобилей уже начали работать с AM, осознавая его возможности и эффективность, вот 2 таких примера

Шины Uptis, напечатанные на 3D-принтере от Michelin

Французский производитель шин Michelin представил свой первый прототип шины с использованием технологий аддитивного производства в 2019 году. Эти шины, получившие название Uptis (уникальная система защиты от проколов), были спроектированы так, чтобы быть безвоздушными, чтобы снизить риск прокола шины и других повреждений. отказы с потерей воздуха, возникающие в результате прокола или дорожно-транспортных происшествий. Дизайн возможен только благодаря AM. В случае успеха мы можем ожидать, что к 2024 году Uptis оборудует некоторые автомобили. Наконец, эти непрокалываемые шины также могут сократить количество отходов, способствуя устойчивой мобильности (одна из целей компании в области мобильности будущего).

Porsche и первые поршни двигателя, напечатанные на 3D-принтере

Автомобильный гигант Porsche впервые напечатал поршни двигателя на 3D-принтере. Компоненты аддитивного производства были разработаны для высокопроизводительного двигателя Porsche 911 GT2. 3D-печать позволила оптимизировать поршни и, как следствие, сделать этот важнейший элемент двигателя на 10% легче традиционно изготавливаемых. Porsche использовал специальный алюминиевый сплав для поршней, чтобы получить наилучшие свойства для этого конкретного применения.

Заключение

Учитывая диапазон возможностей, открываемых AM, лидеры автомобильных компаний должны рассмотреть возможность использования технологий AM, чтобы оставаться впереди конкурентов. В то время как традиционные технологии производства глубоко укоренились и будут по-прежнему занимать прочные позиции в автомобильной промышленности, аддитивное производство набирает обороты.

Xometry работает с ведущими производителями автомобилей, такими как BMW, поставщиками Tier 1 и 2, а также с 44% компаний из списка Fortune 500, производящих автомобили и запчасти, чтобы упростить их цепочку поставок и динамично масштабировать свои производственные мощности. Воспользуйтесь нашими услугами 3D-печати!