Autotootmine on metallist 3D-printimise tehnoloogia oluline rakendusvaldkond. Alates prototüüpide kiirest tootmisest, kiirendades seeläbi uute autode uurimis- ja arendustegevuse tõhusust, kuni väikeste partiide osade otsese tootmiseni, tarneahela lühendamise ja kulude kokkuhoiuni, võib 3D-printimist kirjeldada kui olulist täiendavat tehnoloogiat autotööstuses. Lisaks võivad 3D-printimise ainulaadsed eelised keerukate osade valmistamisel lihtsustada autoosade arvu, vähendada kaalu ja säästa materjale. Võib öelda, et 3D-printimise tehnoloogial on autotootmises palju eeliseid. Sellegipoolest pole seda tehnoloogiat selles valdkonnas seni laialdaselt kasutatud. Seda tänu võimalusele valmistada kiiremaid, odavamaid ja keerukamaid osi -- just nii ehitatakse tulevikuautosid.
Lisandite tootmine autotööstuses
Automaailmas ei olnud lisaainete tootmise esimesed kasutuselevõtjad autotootjad ise, vaid meeskonnad, keda nad sponsoreerisid. Aastakümneid on ettevõtted Fordist Ferrarini kasutanud võidusõiduautosid uute tehnoloogiate katsetamiseks inkubaatoritena. Paljud uute autode standardfunktsioonid – hübriidide regeneratiivpidurdus, klahvisüüte ja isegi peeglid – on pärit nende juurtest. Sama põhimõte kehtib 3D-printimisel, eriti metalliprintimisel. Vormel 1 meeskonnad, World Endurance Challenge Racing Team, Formula E Teams ja teised on kõik omal nahal kogenud lisaainete tootmise eeliseid – disainide kiire iteratsioon, kiire prototüüpide loomine ja komponentide kergendamine – kõik on saadaval teie sõiduki jõudluse parandamiseks. sõiduk rajal.
Laserpulberkihti liitmine on parem väikesemahuliste ja väärtuslike rakenduste jaoks (SLM 3D printimine)
Seni kõige laialdasemalt kasutatav 3D-printimise süsteem, laserpulberkihi fusioon, sulatab laseriga õhukese metallipulbri kihthaaval kuni detaili valmistamiseni. Selle tehnoloogiaga saab kiiresti ja täpselt valmistada metallosi ning seda on viimasel kümnendil autotööstuses laialdaselt kasutatud. BMW, Ford, Volkswagen, Mercedes-Benz ja teised ettevõtted on tuvastanud selle tehnoloogia kasutamisel tüüpilised juhud ja saavutanud teatud tingimustel masstootmise, kuid enamik nende juhtumitega seotud osadest on endiselt piiratud tipptasemel kaubamärkidega. , ja kogusumma on endiselt piiratud.
Põhjus on endiselt lahutamatu valdkonna kulu-, materjali- ja kiirusnõuetest. Laserpulberkihti liitmisseadmed nõuavad märkimisväärseid esialgseid investeeringuid (1 miljon dollarit või rohkem kogu süsteemi jaoks) ja toodavad aastas vaid 1 tonni osi, mis ei ole kulude õigustamiseks piisav. Lisaks, kuigi 3D-printimine muudab metallosade valmistamise paindlikumaks, on printimine alles esimene samm ja vaja on mitmeid järeltöötlusprotsesse, näiteks toe eemaldamist, mis tõstab detaili maksumust veelgi.
Praeguseks on mitmed väärtuslikud rakendused autotööstuses tulenevad laserpulberkihi sulamistehnoloogia olulistest tootmiseelistest – integratsiooni omadustest, suurest täpsusest ja keerulisest valmistamisest. Näiteks General Motors kasutas generatiivset disaini ja 3D-printimist, et kombineerida auto traditsioonilise istmeklambri kaheksa komponenti üheks komponendiks, Bugatti kasutas 3D-printimise tehnoloogiat uue Chironi pidurisadula tootmiseks ja Porsche 3D printis alumiiniumsulamist mootori koos mitme uuenduslikud kujundused. Shelli prototüübid, BMW partiiprindiga pehmekattega kronsteinid sportautole i8 Roadster ja palju muud. Need ümbrised, olgu need siis prototüübiks või lõppkasutuseks, on lahutamatud laserpulberkihi liittehnoloogia ainulaadsetest tootmisomadustest. Kuid on ka see, et need rakendused on väga piiratud, peaaegu kõik kuuluvad tipptasemel kaubamärkidele ja vastavad harva selle valdkonna odava masstootmise nõuetele.
Ekstrusioonipõhine lauaarvuti metallist 3D-printimine prototüüpimiseks (FDM 3D-printimine)
Ekstrusioonipõhistel lauaarvuti metallist 3D-printeritel on kontorisõbralik disain, mis välistab tolmu ja laseriga kokkupuute ohu ning on lihtsamini kasutatav täielik lahendus.
Uute sõidukite projekteerimise ja valmistamise algusjärgus olevate kasutajate jaoks on lauaarvuti metallist 3D-printerid 10 korda odavamad kui traditsioonilised pulberkihiseadmed ning neid on lihtne ja kiire kasutada. Sellised süsteemid suudavad kiiresti prototüüpida suure hulga osi ettevõttesiseselt, katsetada kiiresti erinevaid ideid ja uurida uusi konstruktsioonivõimalusi, säästes aega ja raha pikkade ja kulukate projekteerimistsüklite ajal. Lõppkokkuvõttes saab paremaid disainilahendusi esitada väiksemate arenduskuludega ning ettevõtted saavad kiiresti liikuda projekteerimiselt ja kontrollimiselt tootmiseni, kiirendades turule jõudmise aega. Paindlik töövõime aitab vähendada ka kulusid, kuna see vähendab materjali raiskamist ega vaja masina käitamiseks spetsialiseerunud töötajaid.
3D-printimise pakutav geomeetriline vabadus võimaldab ka tootjatel luua kiireid prototüüpe ja uurida uusi kolvikujundusi, välistades samal ajal vajaduse töö tellida. Osade prototüüpimine lauaarvuti metallprinteril hõlbustab ka sujuvat üleminekut mahutootmisele, kuna suuremahulised süsteemid, nagu sideainejoa, on võimelised tootma sama keerukaid kujundusi.
Sideaine jugametallist 3D-printimine sobib rohkem suuremahuliste detailide tootmiseks (3DP-tehnoloogia)
Sideainejoamisprotsessi silmapaistvaim omadus on see, et sellega on võimalik saavutada metallist 3D-printimise masstootmine. Sellel protsessil põhinevate seadmete hind on traditsiooniliste laser-3D-printerite omast madalam ning printimiskiirus kümneid või isegi sadu kordi nelja-laser-pulberkihti liitmisseadmete omast. Materjalina kasutatakse traditsioonilist MIM-i pulbrit, mis on sfäärilisest pulbrist odavam, samuti on osade tootmiskulu kümneid kordi madalam kui laseriga 3D-prinditud detailidel. Seetõttu ületab sideaine jootmisprotsess metallist 3D-printimist seadmete maksumuse, pulbri maksumuse ja printimise efektiivsuse poolest, kuigi selle osade jõudlus on pisut madalam, kuid siiski samal tasemel kui survevaludetailidel. Seetõttu on see tehnoloogia sobivam suuremahuliste detailide tootmiseks.
Tuginedes ülaltoodud eelistele, kiirendavad praegused suuremad auto originaalseadmete tootjad selle tehnoloogia kasutamist. Juhtivad sideainejoaga metallist 3D-printimise arendajad on loonud partnerlussuhted suuremate autotööstuse kaubamärkidega: Volkswagen teeb aktiivselt koostööd HP-ga, Ford kasutab ka ExOne'i sideainejoa tehnoloogiat autoosade tootmiseks ja Desktop Metal võitis hiljuti Saksa autotootja on võitnud 7,9 miljoni dollari suurune leping ja tööstus spekuleerib, et kliendiks võib olla BMW Group.
Masstootmist vajavate osade puhul on veel üks sideaine jugametallist 3D-printimise eelis veelgi enam väljendunud – vormivaba tootmine. Tehnoloogia välistab vajaduse vormide järele, võimaldades inseneridel viia juba täiustatud kujundused – kas lauaarvuti ekstrusioonmetallist 3D-printimise või traditsiooniliste prototüüpimismeetodite abil – masstootmisse sideainejoa metallist 3D-printimisega. Traditsiooniliste suuremahuliste tootmisprotsessidega konkurentsivõimeline printimiskiirus, sideainejoaga metallist 3D-printimine võimaldab ühe tööga toota tuhandeid detaile hinnaga ja tootmiskiirusega, mis suudavad konkureerida selliste protsessidega nagu valamine, sepistamine ja mehaaniline töötlemine. See kiirus koos odavate MIM-pulbrite kasutamise ja lihtsa järeltöötlusega võimaldab protsessil toota osi, mille osa võib maksta kuni 20 korda vähem kui muud 3D-printimise protsessid, ning muudab lisandite valmistamise valamiseks elujõuliseks võimaluseks. sepistamine ja mehaaniline töötlemine. Elujõuline variant.
3D-printimise tehnoloogia edusammud on loonud uusi võimalusi autotööstuse elutsükli igas etapis – alates funktsionaalsetest prototüüpidest kuni keskmise mahuga tootmiseni kuni järelturu ja varuosadeni. Ja enamik neist võimalustest on seotud tootmiskiiruse ja osade keerukusega või mõlemaga. Kuna 3D-printimine ei ole piiratud traditsioonilise tootmisega, võimaldab 3D-printimine disaineritel ja inseneridel siseneda avarasse uude disainiruumi ja luua järjest keerukamaid osi.
Kui optimeeritud osad seisavad silmitsi masstootmisega, muutuvad materjalid, vormimise efektiivsus ja hind piiravateks teguriteks, mis takistavad 3D-printimise tehnoloogia laialdast kasutamist ning eeliseid ei saa kajastada. Uute tehnoloogiate areng on need tõkked purustanud, võimaldades optimeeritud struktuure suuremas mahus ning tõhusamal ja säästlikumal kujul realiseerida.