Как 3D-печать применяется в автомобильной промышленности

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 расходами на производство. А стремление многих заказчиков производить все более индивидуальные и персонализированные продукты ставит перед производителями автомобилей дополнительные задачи. 3D-печать помогает решать многие проблемы.

Быстрее, дешевле, креативнее

Создание уникальных продуктов — это всегда непростая задача. Предприятия должны создавать новые конструкции и высококачественные детали, которые выделяют их на фоне конкурентов, и при этом балансировать между затратами на проектирование, тестирование и производство заказных изделий.

Компания Ringbrothers создает отмеченные наградами автомобили на заказ и производит линию высококачественных уникальных аксессуаров. Братья Ринг внедрили 3D-печать в свое производство как для прототипирования, так и для создания конечных деталей. Так при помощи 3D-печати был создан прототип дверной ручки для редизайна автомобиля Шевроле 1971 года для последующего ее изготовления. Он был напечатан из специального полимера для быстрой печати, DraftResin, поэтому весь процесс не занял много времени. А для крепления механизма внутри зеркал заднего вида они просто напечатали нужное крепление на принтере. Если бы крепление изготавливалась стандартным способом, то затраты бы были колоссальными.

Главное, что дает 3D-печать — это пространство для экспериментов и совершенствования дизайна. Все, что нужно — это любой софт для 3D-моделирования исходя из конкретных предпочтений. 3D-печать ускоряет процесс между итерациями — всего пара кликов мышки и дизайн скорректирован. Прототипы, напечатанные на принтере, стоят в разы дешевле изготовленных стандартным способом, а быстрые итерации приводят к более быстрому выводу готового продукта на рынок.

3D-печать — двигатель автомобильной индустрии

Крупнейшие компании уже активно применяют 3D-печать в производстве, как это делает одна из самых инновационных компаний Германии, Brose. Эта компания является одним из крупнейших семейных поставщиков автомобилей первого уровня, работающим с 80 автомобильными брендами, более 40 поставщиками и 50 производителями мотоциклов. Каждый второй новый автомобиль во всем мире оснащен по крайней мере одним продуктом Brose, включая различные мехатронные компоненты и системы.

Внедрять 3D-печать компания начала еще 10 лет назад. Сейчас парк принтеров компании Brose оснащен различными системами печати SLS, от небольших настольных машин до крупнейших традиционных промышленных принтеров. Недавно они приобрели напольный принтер Formlabs, чтобы расширить свои возможности. Использование SLS принтера позволило добиться удивительной точности деталей, у них появилась возможность печатать сотни деталей с минимальной пост-обработкой и в итоге детали, напечатанные на данном принтере, по цене были более доступны, чем аналогичные, напечатанные на крупных машинах. Компания использовала принтер для изготовления более мелких деталей для внутренней оснастки дверей автомобилей, механизмов открытия и закрытия, которые должны быть жесткими и устойчивы к нагрузкам, так как большое количество деталей может поместиться в один заход печати. Принтер оказался очень легким в управлении по сравнению с большими промышленными машинами, которые в Brose используют для печати уже крупных деталей.

Экономия на средствах, но не на качестве

Сейчас стали популярны металлические 3D-принтеры, но по большей части они остаются дорогими, экзотическими и чрезвычайно сложными. Однако 3D-принтеры, печатающие из полимеров, могут иногда гораздо лучше справляться с задачей производства металлических деталей. Один из самых простых и высококачественных способов получить металлические детали из полимерного 3D-принтера — это гальваника (электрохимический процесс, при котором ионы металла наносятся тонким слоем на поверхность детали) — подход, который использовали наши партнеры Volkswagen и Autodesk для создания красивого набора колпаков на шины. Колпаки были напечатаны на настольном 3D-принтере Formlabs SLA, а затем на них нанесли гальванический слой никеля толщиной 0,004 дюйма. Производство такой детали стандартным способом или на металлическом принтере стоило бы компании в разы дороже. Кроме того, гальванические поверхности значительно укрепляют базовые детали и повышают устойчивость материала к износу, воздействию ультрафиолета и коррозии.

Вклад в обучение

3D-принтеры начинают использоваться все чаще и в университетах. Например, студенты из TUBerlin напечатали литьевые формы для изготовления деталей из углеволокна и напечатали более 30 конечных деталей для гоночного автомобиля. В арсеналах университетов часто может не быть дорогого оборудования, и в данном случае печать SLA была универсальным решением. Наличие 3D-принтеров в университетах помогает развить студентам креативное мышление и дает незаменимый опыт работы с различными материалами. В арсенале компании Formlabs, например, более 25 различных материалов, схожих с различными пластиками, что позволяет много пробовать и изобретать.

Нестандартные детали — это просто

Автомобильные заводы и поставщики комплектующих используют большое количество нестандартной оснастки, которая специально разрабатывается и оптимизируется для конечного использования. В результате делается много нестандартного оборудования и инструментов, из-за этого увеличиваются затраты на производство. Часть из них теперь можно напечатать. Так печать in-house помогла компании Pankl Racing Systems, специализирующейся на разработке и производстве компонентов двигателей и трансмиссии для гоночных автомобилей, высокопроизводительных транспортных средств и аэрокосмической техники, сократить производство на целые недели.

Они напечатали нестандартные детали для производственной линии вместо того, чтобы заказывать их у поставщика и ждать заказ несколько недель. Например, специальные зажимы для производства мотоциклетного снаряжения или специальные захваты для переноса детали с одного станка на другой. Детали оказались даже более устойчивыми к нагрузкам и трению по сравнению с оригиналами, поэтому компания в принципе заменила часть оснастки для производственной линии на напечатанную на 3D-принтере продукцию.

Запчасти больше не проблема

3D-печать также помогает частично решить проблему с наличием запасных деталей для автомобилей и их производства. Транспортные средства состоят из тысяч частей, от крошечных датчиков до крупных компонентов корпуса. Для многих автомобильных компаний запасные части исторически представляли проблему. Спрос на них по своей природе носит непредсказуемый характер, поэтому стоимость производства запасных компонентов в некоторых случаях является спорным финансовым решением.

Сейчас для 3D-принтера нужен только скан нужной части и доступ к различным материалам. Многие наши клиенты, такие как BMW или уже упомянутые Ringbrothers используют свои цифровые библиотеки для быстрого доступа к нужной детали и ее печати, например для создания логотипа Кадиллака или заглушки светодиодного прожектора для BMW. Особенно это актуально для винтажных автомобилей — старые дизайны могут обрести новую жизнь. Обновленные детали для винтажных автомобилей — все это возможно с 3D-печатью уже сейчас.

Перспективы 3D-печати

В некоторых случаях технология 3D-печати раздвигает границы и помогает достичь совершенно новых возможностей в проектировании и производстве, а в других случаях технология снижает производственные затраты и экономит время. По мере того, как понимание ценности 3D-печати продолжает распространяться по всей отрасли, а также по мере того, как технология и имеющаяся материальная база становятся все более универсальными, эта растущая тенденция будет продолжаться.