Toyota Industries лидирует в инновациях в области 3D-печати:от прототипирования к массовому производству

В административном центре исследований и разработок Toyota Industries Corp. в Японии инженеры сознательно выбирают наиболее подходящий метод производства для каждого применения, а не внедряют новые машины просто потому, что они существуют. Такая практика отражает корпоративную культуру здоровой внутренней конкуренции и убежденность в том, что сотрудники, работающие на передовой линии, должны выбирать оборудование, которое они используют.

Компания Toyota Industries начинала как производитель ткацких станков, но сегодня она занимается разнообразными научно-исследовательскими проектами и производит такие важные компоненты, как компрессоры, двигатели, преобразователи постоянного тока, бортовые аккумуляторы и зарядные инверторы для своей автомобильной линейки.

Мы поговорили с менеджером группы Хироюки Оива, который руководит стратегией аддитивного производства (АП) с 2019 года, о том, как компания развивала свой подход к 3D-печати.

Оива объясняет, что Toyota Group не является монолитной организацией; каждая дочерняя компания работает независимо, и, когда необходимы дублирующие детали, внутренняя конкуренция определяет окончательную конструкцию, принятую для автомобилей Toyota.

В автомобильной отрасли Toyota Industries производит двигатели, компрессоры для кондиционирования воздуха, преобразователи постоянного тока в постоянный, бортовые аккумуляторы и зарядные инверторы, которые преобразуют напряжение автомобиля в 100 В, что позволяет использовать бытовые розетки для мобильного использования. Компания также поставляет промышленные транспортные средства, такие как вилочные погрузчики и текстильное оборудование.

Продукция Toyota Industries в автомобильном секторе (Фото предоставлено Toyota Industries Corp.)

Продукция Toyota Industries в секторе промышленного оборудования (Фото предоставлено Toyota Industries Corp.)

Когда Оива присоединился к Административному центру исследований и разработок в 2019 году, единственной используемой технологией 3D-печати был струйный принтер для крупномасштабных цветных прототипов. Хотя качество печати было высоким, струйная печать не подходила для изготовления деталей конечного назначения, что привело к переходу к более универсальным решениям AM.

Оива и руководитель производства опросили руководителей отделов, которые независимо использовали принтеры для моделирования методом наплавления (FDM), сформировав «Группу по связям с 3D-принтерами» для координации внедрения в масштабах всей компании, помимо создания прототипов.

Глобальные исследования 3D-принтеров массового производства выявили стереолитографию (SLA) и селективное лазерное спекание (SLS) как наиболее перспективные технологии.

Toyota приобрела Formlabs Form3 и второй принтер SLA, что позволило командам протестировать оба и выбрать наиболее подходящий.

Различные отделы выбирали принтеры и материалы для конкретных работ, делясь извлеченными уроками. Коллективное предпочтение остановилось на Form3.

Оива объясняет свой выбор универсальностью материала:в то время как промышленная смола другого принтера была снята с производства вскоре после запуска, Form3 поддерживает широкий спектр смол, удовлетворяя разнообразные потребности применения.

Когда на рынке появился принтер Form4, SLA-принтер следующего поколения с рекордной скоростью, Toyota приняла его на вооружение в партнерстве с Harada Vehicle Design, отвечая на запросы клиентов.

Та же философия послужила основой для внедрения принтеров SLS серии Fuse. Хотя поначалу Оива колебался из-за остатков порошка и проблем с качеством поверхности, его убедила презентация Шинья Такеи из Owl Craft, который продемонстрировал успешные детали для конечного использования и автоматизированное решение для постобработки Fuse Blast.

Как только серия Fuse была запущена в производство, количество запросов от отделов, включая отделы по охране окружающей среды, PR и дизайнеров, возросло.

Выделенный случай представляет собой компонент оценки двигателя со сложной геометрией обмотки катушки. SLA могла изготовить форму, но SLS обеспечивала необходимую механическую прочность и устраняла опорные конструкции, обеспечивая более высокую точность.

Отсутствие вспомогательных материалов и мельчайшие детали, достижимые с помощью SLS, заслужили повторные заказы и высокую оценку пользователей.

В честь столетия Toyota для вестибюля новой штаб-квартиры с использованием нейлонового порошка PA12 был напечатан легкий термостойкий светильник, вдохновленный автоматическим ткацким станком.

Точность и детализация серии Fuse в сочетании с популярностью PA12 также позволили создать комплект рычагов для вилочных погрузчиков первого поколения, который поразил инженеров своей тонкостью.

Текущий состав запросов:примерно 30 % шаблонов и 60 % прототипов, из которых 40 % предназначены для функциональной оценки и 20 % для проверки соответствия и формы.

Конечная цель Оивы — масштабировать аддитивное производство до объемов массового производства.

В помещении для 3D-печати высокие потолки, очистители воздуха и специальное оборудование для удаления порошка, такое как Fuse Sift, для обеспечения безопасного и эффективного рабочего процесса.

Среднесрочные планы включают приобретение крупноформатных термоядерных установок, таких как Jet Fusion, но стратегия состоит в том, чтобы сначала освоить меньшие установки серии Fuse, прежде чем масштабировать их.

Хотя АМ значительно продвинулся вперед, Оива признает, что массовое производство остается последним препятствием на пути широкого внедрения на японских производственных площадках. Тем не менее, он стремится к ежегодному прогрессу.

Оива также работает инструктором японской команды AM на чемпионате WorldSkills 2026 в Шанхае, что подчеркивает его лидерство в этой области.

Культура внутренней конкуренции Toyota и принцип предоставления автономии непосредственному персоналу в выборе оборудования ускорили внедрение AM в компании, примером чему является успешное внедрение принтеров Formlabs в Центре администрирования исследований и разработок.

Изучите 3D-принтеры Formlabs, чтобы узнать больше, или свяжитесь с отделом продаж.