Применение 3D-печати в автомобильной промышленности: экономия времени и денег, повышение производительности и функциональности. Volkswagen, BMW и др.

Автомобильные компании все больше используют технологии 3D-печати, чтобы сократить время выхода на рынок, исключить затраты с производственной линии и производить сложные детали. Аддитивное производство позволяет проводить быстрые ревизии и переделки без значительных задержек и затрат, что является обычным явлением при обычных методах производства.

Но каковы особенности того, как автопроизводители применяют 3D-печать? Давайте посмотрим, как автомобильная промышленность, от мощных автопроизводителей, выпускающих миллионы автомобилей в год, до небольших предприятий, производящих заказные творения для избранной клиентуры, использует эту технологию.

Volkswagen

VW является одним из крупнейших автопроизводителей в мире, начав от “народных автомобилей” (буквальный перевод “Volkswagen”) в конце 1930-х годов и превратившись в современную многонациональную корпорацию. В 2018 году они продали 10,8 млн автомобилей по всему миру.

VW Autoeuropa произвела революцию в производственном процессе посредством 3D-печати инструментов и приспособлений для автомобилей, произведенных на ее заводе в Португалии, а именно VW Scirocco, Sharan и Seat Alhambra.

VW Autoeuropa объединилась для этой работы с Ultimaker и в настоящее время использует семь своих 3D-принтеров FDM. Основные элементы, которые были преобразованы, включают в себя следующее:

* Эмблема на багажнике: первоначально производство занимало месяц и стоило до €400 ($440), 3D-печать FDM позволила снизить срок изготовления до 4 дней и цену до €10 ($11) – экономия стоимости 98% и времени - 89%.

* Датчик окна: использованный для того чтобы расположить окно задней четверти с высокой точностью и повторимостью, этот джиг был первоначально €180 ($198) в часть и теперь только €35 ($38). Оконные датчики (как и большинство джигов) были напечатаны с использованием комбинации PLA и TPU. Последний вступает в контакт с оконным стеклом и краской и, тем самым, значительно снижает вероятность появления царапин на поверхности стекла. Это было ключевой проблемой для VW в прошлом, поскольку традиционные методы приводили к многочисленным поверхностным дефектам, требующим обширной постобработки.

* Джиг предохранения колеса: приспособление с полостями позволяет затягивать колесо мощным оборудованием без повреждения диска. Стоимость снизилась с € 800 ($880) до €21 ($23), а время от 56 дней до всего 10.

Эти примеры представляют собой лишь небольшие кусочки общей картины, но и они внесли свой вклад в ожидаемую экономию около €325 000 ($360 000). Компоненты, напечатанные 3D-принтером, также более эргономичны, эффективны, имеют меньшую массу и более просты в эксплуатации.

Bugatti

Bugatti (ныне входит в концерн Volkswagen) - французский производитель роскошных, высокопроизводительных автомобилей. С момента своего рождения в 1909 году Bugatti славится высоким уровнем детализации и художественного исполнения проектов, происходящих от его отца-основателя, итальянского дизайнера Этторе Бугатти.

В последние годы Bugatti использует металлодетекторное аддитивное производство, а именно в производстве бионически оптимизированного корпуса дифференциала переднего моста. На сегодняшний день эта часть является крупнейшим функциональным титановым компонентом, напечатанным с использованием селективного лазерного плавления (SLM), который был протестирован.

На стендовом испытании титанового суппорта были достигнуты следующие экстремальные температуры, прочность и жесткость:

* Материал: Титан (аэрокосмический сплав Ti6Al4V)

* Температура тормозного диска: до 1100 °C

* Скорость: >375 км / ч (233 миль в час)

* Тормозное усилие: 1.35 г

* Прочность на растяжение: 1,250 МПа

* Плотность: > 99,7%

Компания VW group-Siemens внесла свой вклад в опыт оптимизации, чтобы уменьшить количество итераций и найти правильный баланс между весом и жесткостью.

Второй компонент, активный кронштейн спойлера, также был произведен при снижении веса на 5,4 кг (53%), но с повышенной жесткостью. Это помогает поддерживать аэродинамические требования спойлера, который должен выдержать ускорение до 400 км/ч за 32,6 секунды, а затем замедление до нуля всего за 9 секунд.

Briggs Automotive Company

Briggs Automotive Company (BAC) - британская суперкар-компания, базирующаяся в Ливерпуле и производитель нового и знакового Mono.

При разработке более легкого и высокопроизводительного Mono R BAC сосредоточился на методах 3D-печати, чтобы извлечь каждую последнюю каплю скорости. Поставщик материалов DSM был доставлен на борт и предоставил два материала, которые использовались в деталях конечного использования:

* Нить Novamid ID 1030-CF10: этот наполненный углеродным волокном полиамид 6/66 облегчает печать прочных и структурных деталей конечного использования с высокой стабильностью размеров и при повышенных температурах, полностью без деформации. Печатать с этим возможен на стандартной машине но требует затвердетого сопла.

• Somos WaterShed XC 11122 resin: эти простst в использовании, обладающие низкой вязкостью, водостойкие смолы точно имитирует внешний вид термопластов, таких как ABS и PBT. Эта смола производит оптически прозрачные детали с гладкой и прочной отделкой. Стоимость этого материала делает этот продукт популярным у крупныех игроков в разных отраслях.

В компании Stratasys оптом-F900 для FDM 3D-принтер был основным оружием АЦБ выбора, сокращая время выполнения для испытания деталей, таких как воздухозаборник, от двух недель до нескольких часов.

Ручки рулевого колеса полно подгонянные к водителю также были произведены, облегчающ несравненный уровень bespoke вариантов для клиентов. Введение этих компонентов AM в значительной степени способствовало снижению веса Mono R на 20 кг (с 580 до 560 кг).

Hackrod

Hackrod-это цифровая компания промышленного дизайна, базирующаяся в Калифорнии, и со своим автомобилем La Bandita она попыталась создать полностью настраиваемый автомобиль, используя смесь 3D-печати, виртуальной реальности (VR) и искусственного интеллекта (AI). Его целью является создание собственного дизайна автомобилей, используя алгоритмы генеративного.

Siemens также не отстает, предоставляя широкий спектр программных инструментов через их флагманское программное обеспечение Siemens Digital Industries.

Hackrod стремится производить трудоемкие детали, в частности шасси, используя аддитивные технологии производства. Чтобы сделать это, они изучают процессы, необходимые для 3D-печати полноразмерного генеративно спроектированного шасси из алюминия с использованием методов осаждения металла.

С 2018 года компания успешно печатает шасси La Bandita, используя уникальную гибридную технологию производства. В частности, они совмещают полимерный материал, напечатанный через штранг-прессование, и алюминий, напечатанный используя процесс дуги провода. Эти два метода AM объединены с 5-осевой обработкой с ЧПУ (на Siemens Sinumerik 840D), и следующие шаги предпринимаются для достижения готового шасси:

1. 3D-печать (аддитивная): аддитивная головка экструдирует материал в обоих методах, упомянутых выше (с использованием полимера и алюминия), а затем перемещается в сторону для 5-осевого шпинделя на станке с ЧПУ.

2. Обработка с ЧПУ (вычитание): 5-осевой шпиндель обрабатывает материал с использованием до 10 инструментов, включая шаровую мельницу, резак для леденцов, блок-резак и концевую фрезу.

В конце концов, только шасси La Bandita, рама и опоры кузова будут напечатаны в 3D. Другие компоненты будут поступать из библиотеки существующих деталей, которые подходят для повторного использования. Hackrod также запустили первый в мире мотоцикл, разработанный, спроектированный и напечатанный “прямо из видеоигры". Будущее выглядит захватывающим для Hackrod и аддитивного производства!

BMW

В группу BMW входят Mini и Rolls-Royce. В 2018 году по всему миру было продано более 230 000 автомобилей группы. BMW активно изучает технологии AM с 1990 года, с проектом 3D-печати заказных сидений для британской паралимпийской баскетбольной команды, закладывая основы для 3D-печати, находя свой путь в их дорожных автомобилях:

* BMW i8 Roadster: кронштейн крыши i8 Roadster был разработан и улучшен с использованием оптимизации топологии до того, как SLM был использован для 3D-печати деталей. Сам кронштейн крепится к крышке откидной крыши, что требует достаточной силы для подъема, толкания и вытягивания веса крыши. В результате оптимизации итоговая конструкция вышла на 44% легче предыдущей модели.

* Mini: Mini, с его программным обеспечением для настройки интеграции, созданным Twikit, является первым производителем автомобилей, который предоставляет услугу массовой настройки с использованием 3D-печати. До сих пор боковые люки, сборка приборной панели, светодиодные дверные пороги и светодиодный дверной проектор являются одними из элементов, которые могут быть персонализированы в соответствии с каждым клиентом.

А что дальше?

В настоящее время осуществляется еще много фантастических автомобильных проектов, которые используют современные технологии, и они обязательно продвинут отрасль дальше в ближайшие несколько лет:

* Liberty Powder Metals: Liberty Powder Metals, британская компания по производству промышленных металлов, получила 4,6 миллиона фунтов стерлингов (5,75 миллиона долларов) от материнской компании Liberty House Group и правительства Великобритании для разработки специальных автомобильных порошков легированных металлов для 3D-печати.

* Siemens & EDAG: Siemens и EDAG Group, независимая автомобильная инжиниринговая компания, сотрудничают над NextGen Space Frame 2.0, которая состоит из алюминиевой конструкции с бионически спроектированными и аддитивно изготовленными узлами. Эти компоненты направлены на преобразование гибкости производственных методов для размещения большего числа производных транспортных средств.

* Continental AG: компания Continental открыла новое предприятие в Карбене, Германия, предназначенное для тестирования технологий и материалов, а также для разработки процессов фильтрации обратно в текущее внутреннее производство автомобильных деталей, таких как тормозные суппорты и резервуары для жидкости.

* BMW: BMW Group запустила проект, который обещает стать краеугольным камнем для массового производства минимум 50 000 компонентов в год с использованием 3D-печати.

About capweb_admin