Аддитивные технологии

Как 3D-печать меняет автомобильную промышленность

Область применения 3D-печати для автомобильной промышленности сегодня как никогда обширна и велика. Использование аддитивных технологий дает возможность производить огромное количество прототипов, инструментов и целых автомобильных деталей, к примеру, таких как, ступичные колпаки.
16 апреля 2021

Как правило, производство отдельных прототипов и деталей в автомобильной промышленности связано с большими затратами и сложностями. Некоторые этапы производства или задачи зачастую приходится передавать на аутсорсинг. Процессы настройки могут занимать недели, а иногда и месяцы, что приводит к значительным затратам на производство. А стремление многих заказчиков производить все более индивидуальные и персонализированные продукты ставит перед производителями автомобилей дополнительные задачи.

formlabs, vw, аддитивные технологии, 3d-печать

От идеи до конечного продукта в кратчайшие сроки

Инновационные технологии лазерной стереолитографии позволяют командам инженеров и дизайнеров значительно сократить временной интервал между идеей и ее воплощением в конечный продукт. Прототипы отдельных элементов салона автомобиля, таких как приборная панель, могут быть распечатаны непосредственно на месте всего за несколько часов, проверены на пригодность и, при необходимости, переделаны моментально. Благодаря новым специальным синтетическим смолам для прототипирования время производства теперь может сократиться более чем на 70 процентов.

Таким образом, 3D-печать позволяет не только улучшить процесс разработки продукта, но и ускорить все этапы доработки прототипа. Ввиду использования аддитивных технологий компаниям больше не нужно зависеть от внешних поставщиков, ожидать поставок длительное время и сильно тратиться на производство и хранение. Возможность быстрого внесения корректировок в проект, а также тестирования модифицированных деталей в тот же день открывает огромный потенциал для автомобильной промышленности, где скорость имеет решающее значения с точки зрения утверждения проекта и его последующего внедрения. Остановка серийного производства, даже на короткий период времени, может привести к миллионным потерям, поэтому перебои в поставках автомобильных запасных частей в рамках производства могут легко обойтись производителю в сотни миллионов евро за каждую неделю простоя.

В дополнение к быстрым и более экономичным производственным и кастомизированным

процессам, 3D-печать также открывает перед индустрией новые возможности для проектирования с точки зрения геометрии и форм, включая кастомизацию продукции в небольших объемах. Например, 3D-печать может быть использована для производства деталей по индивидуальным заказам в небольших количествах, по доступной цене и без привлечения дополнительного ручного труда или настройки целой производственной линии. Внедрение инновационных технологий настольного 3D-проектирования особенно актуально для небольших производств, поскольку открывает для них совершенно новые возможности, особенно с точки зрения начальных инвестиций.

formlabs, vw, аддитивные технологии, 3d-печать, автомобильный диск

Достижение выдающихся результатов с помощью комбинирования методов производства

Сочетание традиционных методов производства с инновационными технологиями 3D-печати открывает ряд новых возможностей для автомобильной промышленности. В качестве примера успешной комбинации методов можно привести пример создания обновленной версии знаменитого микроавтобуса Volkswagen T1 1962 года. Для необычной, переплетенной формы алюминиевых колесных дисков Volkswagen T1 требовались специально разработанные, подходящие друг к другу ступичные колпаки. Чтобы достичь необходимого дизайна компания использовала аддитивные технологии. Колпаки были напечатаны на настольном 3D-принтере при использовании технологии SLA, а затем оцинкованы. В результате получились детали, которые не отличить от металлических, ни по виду, ни по ощущениям.

Комбинирование фотополимерной печати с такими методами производства, как литье по выплавляемым моделям, литье в песчаные формы или литье в низкотемпературные формы для производства качественных металлических деталей с точной поверхностной обработкой предлагает производителям более экономичную и зачастую более аккуратную альтернативу прямой 3D-печати на металле и другим традиционным, как правило, чрезвычайно дорогостоящим производственным процессам.

Использование свойств материалов в производственных процессах

formlabs, vw, аддитивные технологии, 3d-печать, автомобильный диск, колесо

Гальванизация - еще один метод, который позволяет снизить затраты на оборудование и расходные материалы. Сам процесс гальванизации заключается в нанесении тонкого металлического слоя на поверхность детали, напечатанной на 3D-принтере. В результате получается настоящая металлическая поверхность. Помимо создания вида и ощущения металлической поверхности, гальваническое покрытие также значительно укрепляет деталь, улучшает стойкость материала к износу, воздействию ультрафиолетовых лучей и коррозии. Например, предел прочности при растяжении деталей, напечатанных с помощью лазерной стереолитографии, увеличивается в среднем в три раза, предел прочности при изгибе - почти в десять раз, а жесткость - в четыре раза.

Рассматривая преимущества данного метода, можно особенно выделить разнообразие металлов, которые могут быть использованы для гальванических покрытий, и, как следствие, разнообразие областей применения готовых деталей. Среди прочего гальванизация позволяет изготавливать точные, высококачественные и сравнительно недорогие детали из золота, никеля и меди. При этом использование данных металлов имеет свои отдельные преимущества. Например, обработка золотом идеально подходит, если детали необходимо придать благородный внешний вид при сравнительно низкой стоимости материала, с учетом того, что из золота изготавливается не вся деталь, а только ее верхний слой, причем внешне такая заготовка практически не отличается от той, что была выполнена полностью из золота. Детали же, обработанные никелем, чрезвычайно устойчивы к коррозии. А медные поверхности имеют высокую электропроводность. В зависимости от требований с точки зрения дизайна и области применения конечного продукта, металлическая поверхность может быть отполирована, обработана щеткой, подвергнута пескоструйной обработке, как и любая тонкая металлическая поверхность. В случае изготовления ступенчатых колпаков для микроавтобуса Volkswagen, рельефные поверхности были отполированы до зеркального блеска, в то время как рельефная поверхность за логотипом VW осталась матовой, создавая тонкий контраст на поверхности.

Метод гальванизация пластиковых 3D-моделей может применяться во всех областях автомобилестроения, где металлические поверхности имеют решающее значение. Кроме того, это оптимальное решение, особенно для производства деталей, которые по внешним характеристикам должны выглядеть как металлические и при этом иметь минимальный вес. В этом отношении рекомендуется использовать полые или сетчатые 3D-модели в качестве основы заготовки, поскольку это позволяет дополнительно снизить вес детали.

Таким образом, мы видим, что аддитивные технологии оказывают большое влияние на автомобильную отрасль, меняя ее с точки зрения процессов производства и возможностей, которые открываются перед индустрией. Теперь, благодаря использованию 3D-печати компании могут производить большое количество прототипов, инструментов и целых автомобильных деталей, при этом сократив время и затраты на их производство.