Przyszły potencjał druku 3D w branży motoryzacyjnej

Druk 3D ma znaczny potencjał na przyszłość w sektorze motoryzacyjnym, z możliwością rozwoju w trzech głównych kierunkach: pogłębianie zalet, które już oferuje, odblokowanie szerszych zastosowań po pokonaniu obecnych wąskich gardeł technicznych oraz stymulowanie ukierunkowanego rozwoju w kilku konkretnych obszarach zastosowań. W poniższych sekcjach opisano szczegółowo każdy z tych kierunków.

Aplikacje projektowe będą nadal udoskonalane. Produkcja samochodów jest już jednym z najważniejszych obszarów zastosowań druku 3D z metalu, a jego zalety w fazie projektowania są szczególnie widoczne. Projektanci mogą wykorzystać szybki-prototypowy charakter druku 3D do tworzenia modeli koncepcyjnych w ciągu kilku godzin lub dni. W porównaniu z tradycyjnymi,-tworzonymi ręcznie modelami z gliny - jest to proces, który w przeszłości wymagał od wykwalifikowanych modelarzy pracy przez kilka dni, a nawet tygodni, aby przełożyć szkic stylisty na formę fizyczną. - 3Druk D pozwala precyzyjniej i w znacznie krótszym czasie przekształcić plik projektu 3D w obiekt fizyczny, znacząco poprawiając wydajność produkcji projektów motoryzacyjnych. Wielu głównych producentów przyjęło już to podejście, w tym centra projektowe BMW i Mercedes-Benz, gdzie drukowane-3D modele są rutynowo wykorzystywane do oceny kształtu i proporcji powierzchni przed zastosowaniem droższych narzędzi. Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że zastosowanie druku 3D w procesie projektowania będzie jeszcze głębsze. Zamiast ograniczać się do stylizacji nadwozia oraz prac badawczo-rozwojowych, prawdopodobnie będzie odgrywać coraz większą rolę w projektowaniu konstrukcji wnętrz i projektowaniu elementów funkcjonalnych, umożliwiając bardziej złożone i innowacyjne rozwiązania projektowe, a jednocześnie jeszcze bardziej skracając ogólny cykl rozwoju-nowego pojazdu.

Dobór materiałów i produkcja prototypów będą stale udoskonalane.. 3Druk D oferuje już szeroki wybór materiałów, umożliwiając producentom wytwarzanie prototypów o różnych właściwościach mechanicznych i precyzyjnych charakterystykach funkcjonalnych. Daje to producentom możliwość wczesnego identyfikowania i korygowania błędów projektowych, minimalizując koszty błędów, zanim rozprzestrzenią się one na dalsze narzędzia i produkcję. W miarę postępu inżynierii materiałowej coraz większa liczba nowych rodzajów materiałów nadających się do produkcji samochodów będzie prawdopodobnie dostępna do druku 3D, co jeszcze bardziej poprawi jakość i wydajność prototypów oraz lepiej spełni specjalistyczne wymagania materiałowe różnych komponentów pojazdów - od-odpornych na ciepło polimerów do-zastosowań pod maską po stopy o wyższej-wytrzymałości do prototypów konstrukcyjnych.

Udoskonalona zostanie produkcja narzędzi i oprzyrządowania. 3Druk D oferuje szybką i dokładną metodę produkcji przyrządów mocujących, osprzętu i innego oprzyrządowania produkcyjnego, znacznie zmniejszając zarówno koszty, jak i czas wymagany do wyprodukowania tych narzędzi -, co z kolei poprawia wydajność, wydajność i jakość dla producentów samochodów. Specyficzne zastosowania narzędzi produkcyjnych obejmują już rdzenie{{3}rozpuszczalne w wodzie, narzędzia owinięte-włóknem węglowym-i formy wtryskowe, a wszystkie one umożliwiają szybkie dostosowywanie narzędzi w małych-nakładach, redukują koszty i skracają czas wprowadzenia produktu na rynek. Oczekuje się, że w przyszłości zastosowanie druku 3D w produkcji narzędzi i osprzętu stanie się bardziej inteligentne i zautomatyzowane, co jeszcze bardziej poprawi precyzję i wydajność produkcji w całym łańcuchu dostaw narzędzi.

Projektowanie i produkcja komponentów będą nadal wprowadzane innowacje. Podczas projektowania i produkcji komponentów samochodowych druk 3D umożliwia producentom tworzenie-niestandardowych części w małych partiach przy jednoczesnej automatyzacji produkcji oraz tworzenie i wytwarzanie komponentów o organicznych kształtach, pustych strukturach wewnętrznych i-negatywnej geometrii pochylenia, których wytworzenie przy użyciu konwencjonalnych narzędzi byłoby trudne lub niemożliwe. 3Druk D może szybko wyprodukować komponenty-o skomplikowanych kształtach, a gdy testy wykażą problem, inżynierowie mogą po prostu sprawdzić plik 3D i ponownie wydrukować część do kolejnej rundy testów - znacznie szybsza pętla iteracyjna niż przeróbka fizycznej kości. W przyszłości oczekuje się, że komponenty drukowane-3D znajdą szersze zastosowanie w różnych układach pojazdu, w tym w silniku, układzie napędowym i podwoziu, umożliwiając lżejsze-komponenty o wyższej-wydajności i poprawiające ogólne osiągi pojazdu.

Pokonywanie ograniczeń wielkości maszyny. Technologia druku 3D z użyciem stopionego metalu w złożu proszkowym jest obecnie ograniczona rozmiarem komory roboczej, zwykle ograniczonej do około 400 mm lub 600 mm, co utrudnia drukowanie większych elementów samochodowych. Oczekuje się, że w przyszłości wraz z rozwojem technologii rozmiary urządzeń do druku 3D będą coraz większe, co umożliwi drukowanie większych komponentów samochodowych i zaspokojenie zapotrzebowania produkcji motoryzacyjnej na duże części konstrukcyjne, takie jak ramy nadwozia i konstrukcje podwozia, - części, które obecnie pozostają poza praktycznym zasięgiem wytwarzania przyrostowego.

Poprawa dokładności. Produkcja przyrostowa wymaga wytwarzania precyzyjnych części przy minimalnych-wymaganiach związanych z przetwarzaniem końcowym. Oczekuje się, że w przyszłości precyzja technologii druku 3D będzie nadal rosła, zmniejszając ilość wymaganej-pracy związanej z przetwarzaniem końcowym oraz poprawiając jakość i spójność wytwarzanych komponentów. To lepiej zaspokoi zapotrzebowanie produkcji motoryzacyjnej na-precyzyjne części, takie jak precyzyjne elementy silników i czujniki, których tolerancje są obecnie często niższe od wymaganych-stosunków motoryzacyjnych do masowej produkcji bez znaczącej obróbki wtórnej.

Poprawa wydajności. Obecnie produkcja przyrostowa jest stosunkowo powolna w przypadku produkcji samochodów - prasa do tłoczenia może wyprodukować część mniej więcej co sześć sekund, podczas gdy technologia stapiania w złożu proszkowym może zająć kilka godzin, aby wyprodukować partię małych części. Oczekuje się, że w przyszłości prędkości drukowania 3D znacznie wzrosną, zbliżając się lub nawet osiągając poziom tradycyjnych procesów produkcyjnych, umożliwiając-wydajną produkcję na dużą skalę, obniżając koszty produkcji i poprawiając konkurencyjność rynku w porównaniu z metodami konwencjonalnymi.

Obniżenie kosztów. Przemysł motoryzacyjny wymaga ścisłej kontroli kosztów produkcji. Chociaż produkcja przyrostowa pozwala na wykonanie wielu zespołów części w ramach jednej kompilacji, odlewanie pozostaje prawie o dwa rzędy wielkości tańsze w przeliczeniu na-części w przeliczeniu na część. W przyszłości, w miarę jak technologia druku 3D stanie się coraz bardziej rozpowszechniona i pojawią się korzyści skali, oczekuje się, że koszty sprzętu i materiałów spadną, a wydajność drukowania wzrośnie -, co zapewni drukowi 3D bardziej konkurencyjną pozycję kosztową w masowej produkcji samochodów i pomoże w jego szerszym zastosowaniu w branży.

Ważnym zastosowaniem stają się-silniki elektryczne drukowane w 3D. Zgodnie z globalnymi celami „zero netto” poprawa efektywności energetycznej silników elektrycznych stała się wyraźnym trendem w branży, a silniki drukowane 3D-najprawdopodobniej staną się jednym z najważniejszych zastosowań druku 3D w przemyśle motoryzacyjnym. W tradycyjnych procesach produkcyjnych optymalizacja geometryczna silników elektrycznych jest z natury ograniczona, co zmusza projektantów do dokonywania-kompromisów między wydajnością a wydajnością, co już doprowadziło konwencjonalne podejście do ich praktycznych granic. Z kolei systemy wytwarzania przyrostowego oferują wyraźne korzyści w przypadku wytwarzania komponentów o niekonwencjonalnej topologii-zoptymalizowanych strukturach lub w małych partiach produkcyjnych - otwierając nowe ścieżki produkcji silników, które po prostu nie są dostępne poprzez odlewanie lub tłoczenie. Zespoły badawczo-rozwojowe silników elektrycznych na całym świecie poczyniły już znaczne wysiłki w kierunku integracji systemów wytwarzania przyrostowego z cyklem produkcyjnym silników, mając na celu wdrożenie mocniejszych i wydajniejszych silników nowej-zoptymalizowanej topologii-nowej generacji. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych kilku lat liczba prototypów-zoptymalizowanych topologicznie komponentów silnika przy użyciu druku 3D gwałtownie wzrośnie, przy czym najbardziej prawdopodobna koncentracja aktywności-w drukowanych w 3D uzwojeniach silnika, wymiennikach ciepła i wirnikach synchronicznych - to wszystkie obszary, w których niekonwencjonalna geometria wewnętrzna przekłada się bezpośrednio na wzrost wydajności.

Ekspansja na naprawę samochodów i rynek wtórny. 3Technologia druku D stwarza również szerokie perspektywy zastosowania w naprawie pojazdów i na rynku wtórnym. Gdy komponenty samochodowe ulegną uszkodzeniu lub wymagają wymiany, można wykorzystać druk 3D do szybkiego wyprodukowania potrzebnych części, skracając zarówno czas oczekiwania, jak i koszty naprawy. Jest to szczególnie cenne w przypadku starszych modeli pojazdów lub rzadkich komponentów, gdzie druk 3D może rozwiązać-wyzwania związane z dostawami części, z którymi borykają się konwencjonalne łańcuchy dostaw po wycofaniu oryginalnego oprzyrządowania, poprawiając w ten sposób wydajność napraw i jakość usług zarówno dla niezależnych warsztatów, jak i centrów serwisowych dealerów.

Szersze zastosowanie niestandardowej produkcji pojazdów. Ponieważ zapotrzebowanie konsumentów na spersonalizowane pojazdy stale rośnie, oczekuje się, że produkcja pojazdów zindywidualizowanych stanie się głównym trendem w przyszłości.. 3Technologia druku D umożliwia-małą partię, spersonalizowaną produkcję komponentów, zaspokajając zapotrzebowanie konsumentów na zindywidualizowaną stylizację zewnętrzną, wyposażenie wnętrza i opcje funkcjonalne. Producenci samochodów będą mogli korzystać z druku 3D, aby szybko wytwarzać niestandardowe komponenty w oparciu o indywidualne preferencje konsumentów i montować je w naprawdę-jedyne w swoim rodzaju-pojazdy-. Jest to podejście, które ma na celu poprawę zadowolenia konsumentów i wzmocnienie konkurencyjności marki na rynku, który w coraz większym stopniu opiera się na personalizacji.

Podsumowując, te trzy kierunki - pogłębianie obecnych mocnych stron, przezwyciężanie dzisiejszych ograniczeń technicznych i koncentracja rozwoju w-niszach o wysokiej wartości, takich jak produkcja silników, wsparcie na rynku wtórnym i dostosowywanie - wskazują na przyszłość, w której druk 3D wykracza daleko poza swoją obecną rolę prototypowania i narzędzia o niewielkiej-nakładzie. Wraz ze wzrostem rozmiarów konstrukcji, poprawą precyzji, szybkością drukowania i ciągłym spadkiem kosztów, zakres zastosowań motoryzacyjnych, w których druk 3D może konkurować sam w sobie, a nie wyłącznie jako pomoc-na etapie projektowania, będzie prawdopodobnie stale się rozszerzał w nadchodzących latach.