Analiza Zastosowań Technologii Druku 3D W Dziedzinie Lekkich Konstrukcji Samochodowych

Dzięki ciągłemu rozwojowiDrukowanie 3Dtechnologia, jej zastosowanie w częściach samochodowych staje się coraz powszechniejsze. Niektórzy uważają, że będzie to ogromny przełom w przemyśle motoryzacyjnym i prawdopodobnie obali „Cztery Wielkie Rzemiosła”. A teraz jego marzenie stopniowo staje się rzeczywistością. Na fali Przemysłu 4.0 druk 3D, jako rdzeń tej transformacji, ponownie wysunął się na czoło rynku w ostatnich latach i znalazł szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach. Jako wiodąca branża w sektorze produkcyjnym, przemysł motoryzacyjny i produkcji części jest głównym kierunkiem rozwoju technologii druku 3D. Jednak w dłuższej perspektywie trendem jest odchudzanie pojazdów, a w pojazdach tradycyjnych osiągnięcie oszczędności energii i redukcji emisji wymaga odchudzania pojazdów.
Jaki wpływ ma druk 3D na przemysł motoryzacyjny w porównaniu z tradycyjnymi procesami produkcyjnymi?
Pod względem projektu
Druk 3D może zakończyć produkcję modelu koncepcyjnego w ciągu kilku godzin lub dni i wykorzystać go do projektowania stylizacji samochodów. W porównaniu z tradycyjnymi ręcznymi metodami produkcji druk 3D może osiągnąć dokładniejszą konwersję rysunków do jednostek i znacznie skrócić cykl produkcyjny, tym samym poprawiając wydajność produkcji na etapie projektowania samochodów. Obecnie wielu producentów korzysta z technologii druku 3D, takich jak BMW, Mercedes Benz itp.
Pod względem surowców
Technologia druku 3D pozwala na produkcję różnorodnych materiałów o różnych właściwościach mechanicznych i precyzyjnych prototypów funkcjonalnych. Dzięki temu producenci mogą wcześnie identyfikować problemy, udoskonalać projekty i redukować koszty błędów.
Dotyczące narzędzi i urządzeń
Drukowanie 3D zapewnia szybki i dokładny sposób produkcji form, znacznie zmniejszając koszty i czas produkcji form. Dlatego producenci samochodów szybko zwiększyli zdolność produkcyjną, poprawili wydajność i poprawili jakość.
Jednocześnie wykorzystanie technologii druku 3D, np. rdzeni rozpuszczalnych, uzwojeń z włókna węglowego i narzędzi do formowania wtryskowego, może pomóc przedsiębiorstwom w szybkiej i małoseryjnej personalizacji form, obniżeniu kosztów produkcji i skróceniu cykli rozwoju produktów.
Podczas produkcji gotowych części
Dzięki drukowaniu 3D firmy produkujące samochody mogą osiągnąć małe partie dostosowywania i przetwarzania części, a także produkcję i wytwarzanie złożonych kształtów, takich jak kształty organiczne, wgłębienia i rysunki negatywowe. Technologia drukowania 3D umożliwia szybką produkcję części o złożonych kształtach. Jeśli podczas procesu kontroli zostaną wykryte problemy, należy jedynie wprowadzić modyfikacje do dokumentu 3D w celu dalszego drukowania.
W odpowiedzi na szybki trend rozwoju druku 3D w obecnym przemyśle motoryzacyjnym, badanie niedawno opublikowane przez światowej sławy firmę badawczą Frost&Sullivan pokazuje, że do 2025 r. globalny rynek druku 3D w motoryzacji osiągnie wartość 4,3 mld USD. W rzeczywistości Ford, BMW, Lamborghini, Volkswagen, General Motors, Porsche, Honda, Chrysler, Mercedes Benz, Audi i inne firmy nieustannie badają różne możliwości technologii druku 3D.
W tej erze szybkiego postępu technologicznego dyscyplina „druku 3D” stała się gorącym tematem i jest szeroko stosowana w różnych branżach. Jedną z nich jest produkcja samochodów i ich części. Do tej pory nie tylko wiele komponentów, takich jak podwozie samochodowe, wnętrze i panele zewnętrzne, zostało wydrukowanych w technologii 3D przy użyciu tworzywa ABS i materiałów z włókna węglowego jako materiałów podstawowych. Drukowanie „całego pojazdu” również przeszło kilka pokazów, skracając czas drukowania, ulepszając zawartość technologiczną i przyciągając globalną uwagę.
Obecnie główne metody drukowania 3D obejmują: wytłaczanie materiału metodą topienia FDM, natryskiwanie kleju 3 DP, natryskiwanie kropelkowe materiału, rozprowadzanie proszku metodą topienia, bezpośrednie osadzanie energii, układanie cienkich płyt metodą LOM i rozprowadzanie żywicy światłoczułej. Wśród nich technologia FDM, technologia rozprowadzania proszku metodą topienia, technologia SLA i inne technologie są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym i nie ograniczają się do podzespołów samochodowych. Wiele firm zaczęło również odważnie drukować „całe” samochody.
Zalety druku 3D
W porównaniu do tradycyjnej „produkcji ubytkowej” (takiej jak CNC), zaletą druku 3D jest to, że może on automatycznie konstruować części o dowolnym kształcie za pomocą danych grafiki komputerowej, eliminując potrzebę rozwoju i procesu wytwarzania form złożonych elementów konstrukcyjnych. Skraca to cykl rozwoju nowych produktów i oszczędza dużo siły roboczej, zasobów finansowych i czasu. Dlatego jego koszt produkcji jest niższy, cykl rozwoju jest krótszy, a wydajność produkcji jest wyższa. Ponadto, na wczesnych etapach projektowania, wykorzystanie technologii druku 3D w celu weryfikacji możliwości montażu produktów może na czas wykryć błędy projektowe, złożone elementy lub wykonalność projektu prototypu.
Zaletą druku 3D jest produkcja złożonych, małych i trudnych do wytworzenia komponentów! Teoretycznie szybkość masowej produkcji i koszt technologii druku 3D nie są szybkie, ale może ona gromadzić materiały od podstaw, uwolnić się od tradycyjnych ograniczeń procesowych i uzyskać produkty o dowolnym kształcie. Na przykład, jeśli konieczne jest wytwarzanie złożonych, ale bardzo dokładnych części lub wytwarzanie pustych, cienkościennych części, technologia druku 3D może rozwiązać ten problem. Najważniejszą kwestią jest to, że druk 3D pozwala na produkcję części bez ograniczeń procesowych, polegając bardziej na pomysłach. Im bardziej nowatorskie i trudne jest przetwarzanie części za pomocą konwencjonalnych metod, tym bardziej nadają się one do druku 3D. W tym procesie, w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcyjnymi, redukcja kosztów jest również najbardziej atrakcyjnym aspektem druku 3D dla użytkowników.
Obecny etap aplikacji
W porównaniu z tradycyjnym przemysłem motoryzacyjnym, wydajność technologii druku 3D jest nadal stosunkowo niska, co sprawia, że ​​osiągnięcie produkcji na dużą skalę jest prawie niemożliwe. Ponadto, ze względu na konieczność zrównoważenia bezpieczeństwa i innych czynników, trudno jest zrównoważyć jakość produktu i koszt, co skutkuje obecnym wysokim kosztem produkcji samochodów 3D.
Obecnie druk 3D sprawdza się lepiej w projektowaniu oraz badaniach i rozwoju pojazdów, a także w produkcji pojedynczych sztuk i małych serii, np. w przypadku produkcji pojedynczych sztuk całego modelu pojazdu, nadwozia, podwozia, synchronizatora i części gumowych.
Pod względem projektowania technologia druku 3D ma cechę szybkiego prototypowania, co pozwala producentom samochodów na jej wykorzystanie do badań i rozwoju nad kształtem nadwozia. W porównaniu z tradycyjną produkcją ręczną druk 3D pozwala na dokładniejszą konwersję rysunków na produkty, skrócenie cyklu produkcyjnego i poprawę wydajności produkcji na etapie projektowania samochodów. Obecnie wielu producentów samochodów zastosowało druk 3D do projektów Mercedesa Benz.
Jeśli chodzi o części, druk 3D może również osiągnąć szybką produkcję produktów o złożonych kształtach. W tradycyjnym wytwarzaniu samochodów rozwój produktu jest zazwyczaj długim procesem. W procesie rozwoju i testowania produktu konieczne jest również wyprodukowanie niektórych form, co jest zarówno czasochłonne, jak i kosztowne. Jeśli wystąpi problem, modyfikacja komponentów również zajmie dużo czasu. Druk 3D może osiągnąć szybką produkcję części o złożonych kształtach. Jeśli podczas procesu kontroli zostaną znalezione problemy, należy jedynie wprowadzić modyfikacje do dokumentu 3D, aby go ponownie wydrukować. Można powiedzieć, że w przyszłości druk 3D może znacznie obniżyć koszty produkcji części i poprawić wydajność produkcji.
Integracja technologii druku 3D i technologii CNC
Chociaż druk 3D skutecznie uprościł tradycyjne złożone procesy produkcyjne i rozwiązał problemy w dziedzinie materiałów, nadal istnieje wiele pilnych kwestii do rozwiązania w celu rozszerzenia zakresu jego zastosowań. Jednocześnie jest on również ograniczony i pod wpływem sprzętu technologicznego, nowych materiałów, oprogramowania projektowego, jakości i bezpieczeństwa, a także środowiska publicznego.
Ponadto druk 3D nie może zastąpić tradycyjnego CNC, ponieważ oba mają swoje mocne strony. Pierwszy ma większą dokładność niż drugi, podczas gdy drugi jest bardziej złożony niż CNC. Jako ważny dodatek do tradycyjnych procesów, główną funkcją druku 3D nie jest zastępowanie, ale uzupełnianie, więc połączenie go z technologią CNC jest dobrym wyborem.