3D-tulostusteknologian sovellusanalyysi autoteollisuuden keveyden alalla

Jatkuvan kehittämisen kanssa3D-tulostusteknologian, sen käyttö autojen osissa on yleistymässä. Jotkut uskovat, että tämä on valtava läpimurto autoteollisuudessa ja todennäköisesti kumoaa "neljän suuren käsityötaidon". Ja nyt hänen unelmansa on vähitellen muuttumassa todeksi. Teollisuus 4:n.0 aallossa 3D-tulostus tämän muutoksen ytimenä on jälleen kerran noussut markkinoiden eturintamaan viime vuosina, ja sitä on käytetty laajasti eri aloilla. Teollisuuden johtavana toimialana auto- ja osien valmistus on 3D-tulostusteknologian kehittämisen pääsuunta. Pitkällä aikavälillä ajoneuvojen keveyttäminen on kuitenkin trendi, ja perinteisissä ajoneuvoissa energiansäästön ja päästöjen vähentämisen saavuttaminen edellyttää ajoneuvojen keventämistä.
Mikä on 3D-tulostuksen vaikutus autoteollisuuteen verrattuna perinteisiin tuotantoprosesseihin
Suunnittelun suhteen
3D-tulostus voi viedä käsitteellisen mallin valmistuksen muutamassa tunnissa tai päivissä ja käyttää sitä autojen muotoiluun. Perinteisiin manuaalisiin valmistusmenetelmiin verrattuna 3D-tulostus voi saavuttaa tarkemman muuntamisen piirustuksista kokonaisuuksiin ja lyhentää huomattavasti valmistussykliä, mikä parantaa valmistuksen tehokkuutta autojen suunnitteluvaiheessa. Nykyään monet valmistajat käyttävät 3D-tulostustekniikkaa, kuten BMW, Mercedes Benz jne.
Raaka-aineiden suhteen
3D-tulostustekniikka voi tarjota erilaisia ​​materiaaleja, mekaanisia ominaisuuksia ja tarkkoja toiminnallisia prototyyppejä, joiden avulla valmistajat voivat tunnistaa ongelmat varhaisessa vaiheessa, parantaa suunnittelua ja vähentää virheiden kustannuksia.
Mitä tulee työkaluihin ja kiinnikkeisiin
3D-tulostus tarjoaa nopean ja tarkan tavan muotin valmistukseen, mikä vähentää huomattavasti muotin valmistuksen kustannuksia ja aikaa. Siksi autonvalmistajat ovat nopeasti lisänneet tuotantokapasiteettia, parantaneet tehokkuutta ja parantaneet laatua.
Samaan aikaan 3D-tulostustekniikan, kuten liukoisten ytimien, hiilikuitukäämityksen ja ruiskuvalutyökalujen käyttö voi auttaa yrityksiä saavuttamaan nopean ja pienen muottien räätälöinnin, alentamaan tuotantokustannuksia ja lyhentämään tuotekehityssyklejä.
Valmistettaessa valmiita osia
3D-tulostuksen avulla autoteollisuusyritykset voivat saavuttaa pienten erien räätälöintiä ja osien käsittelyä sekä monimutkaisten muotojen, kuten orgaanisten muotojen, onteloiden ja negatiivipiirroksen, valmistusta ja valmistusta. 3D-tulostusteknologialla voidaan saavuttaa monimutkaisten muotoiltujen osien nopea valmistus. Jos tarkastuksen aikana havaitaan ongelmia, 3D-dokumenttiin tarvitsee tehdä vain muutoksia jatkotulostusta varten.
Vastauksena nykyisen autoteollisuuden 3D-tulostuksen nopeaan kehitystrendiin maailmankuulun tutkimusyhtiön Frost&Sullivanin äskettäin julkaisema tutkimus osoittaa, että vuoteen 2025 mennessä globaalit autoteollisuuden 3D-tulostusmarkkinat nousevat 4,3 miljardiin dollariin. Itse asiassa Ford, BMW, Lamborghini, Volkswagen, General Motors, Porsche, Honda, Chrysler, Mercedes Benz, Audi ja muut tutkivat jatkuvasti erilaisia ​​3D-tulostustekniikan mahdollisuuksia.
Tänä nopean teknologisen kehityksen aikakaudella "3D-tulostuksen" kurinalaisuudesta on tullut kuuma aihe, ja sitä on käytetty laajasti eri teollisuudenaloilla. Yksi niistä on autojen ja niiden osien valmistus. Toistaiseksi monia komponentteja, kuten auton alavaunua, sisä- ja ulkopaneeleja, ei ole 3D-tulostettu käyttämällä ABS-muovia ja hiilikuitumateriaaleja perusmateriaaleina. "Koko ajoneuvon" tulostus on myös läpikäynyt useita näyttöjä, mikä lyhentää tulostusaikaa, parantaa teknologista sisältöä ja herättää maailmanlaajuista huomiota.
Tällä hetkellä 3D-tulostuksen päämenetelmiä ovat: materiaalin sulatusekstruusio FDM, liimasuihkutus 3 DP, materiaalipisararuiskutus, jauhelevityssulatus, suora energiapinnoitus, ohutlevypinoaminen LOM ja valoherkän hartsin levitys. Niistä FDM-tekniikkaa, jauhelevityssulatustekniikkaa, SLA-tekniikkaa ja muita teknologioita on käytetty autoteollisuudessa, eivätkä ne rajoitu autojen komponentteihin. Monet yritykset ovat myös alkaneet painaa rohkeasti "kokonaisia" autoja.
3D-tulostuksen edut
Perinteiseen "vähennysvalmistukseen" (kuten CNC:hen) verrattuna 3D-tulostuksen etuna on, että se pystyy automaattisesti rakentamaan minkä tahansa muotoisia osia tietokonegrafiikkatietojen avulla, mikä eliminoi monimutkaisten rakenneosien kehittämis- ja muottien valmistusprosessin tarpeen. Tämä lyhentää uusien tuotteiden kehityssykliä ja säästää paljon työvoimaa, taloudellisia resursseja ja aikaa. Siksi sen valmistuskustannukset ovat alhaisemmat, kehityssykli on lyhyempi ja tuotannon tehokkuus korkeampi. Lisäksi suunnittelun alkuvaiheessa 3D-tulostusteknologian avulla tuotteiden kootettavuuden varmistaminen voi havaita ajoissa suunnitteluvirheet, monimutkaiset komponentit tai prototyyppisuunnittelun toteutettavuus.
3D-tulostuksen etu on monimutkaisten, pienten ja vaikeasti valmistettavien komponenttien valmistuksessa! Teoriassa 3D-tulostusteknologian massatuotannon nopeus ja kustannukset eivät ole nopeita, mutta se voi kerätä materiaaleja tyhjästä, vapautua perinteisistä prosessirajoituksista ja saada aikaan minkä muotoisia tahansa tuotteita. Jos on esimerkiksi tarpeen valmistaa monimutkaisia ​​mutta erittäin tarkkoja osia tai valmistaa onttoja ohutseinäisiä osia, 3D-tulostustekniikka voi ratkaista tämän ongelman. Olennaisinta on se, että 3D-tulostus mahdollistaa osien tuotannon rajoituksetta prosessien avulla ja luottaa enemmän ideoihin. Mitä uudempaa ja vaikeampaa on osien prosessointi perinteisillä menetelmillä, sitä paremmin ne soveltuvat 3D-tulostukseen. Tässä prosessissa perinteisiin valmistusmenetelmiin verrattuna kustannusten alentaminen on myös 3D-tulostuksen houkuttelevin näkökohta käyttäjille.
Nykyisen vaiheen sovellus
Perinteiseen autoteollisuuteen verrattuna 3D-tulostusteknologian tuotto on edelleen suhteellisen alhainen, mikä tekee suuren mittakaavan tuotannon saavuttamisen lähes mahdottomaksi. Lisäksi turvallisuuden ja muiden tekijöiden tasapainottamisen vuoksi tuotteiden laatua ja kustannuksia on vaikea tasapainottaa, mikä johtaa 3D-autojen tämänhetkisiin korkeisiin valmistuskustannuksiin.
Tällä hetkellä 3D-tulostus soveltuu paremmin suunnitteluun ja ajoneuvojen tutkimukseen ja kehitykseen sekä yksi- ja pienierätuotantoon, kuten koko ajoneuvon lietemallin, rungon, alustan, synkronoinnin ja kumiosien yksiosaiseen valmistukseen.
Suunnittelun kannalta 3D-tulostusteknologialla on nopea prototyyppien ominaisuus, jonka ansiosta autonvalmistajat voivat käyttää sitä korin muotosuunnittelun tutkimukseen ja kehittämiseen. Perinteiseen manuaaliseen valmistukseen verrattuna 3D-tulostus mahdollistaa tarkemman muuntamisen piirustuksista tuotteiksi, lyhentää valmistussykliä ja parantaa valmistuksen tehokkuutta autojen suunnitteluvaiheessa. Nykyään monet autonvalmistajat ovat soveltaneet 3D-tulostusta Mercedes Benzin malleihin.
Osien osalta 3D-tulostus mahdollistaa myös monimutkaisten muotoisten tuotteiden nopean valmistuksen. Perinteisessä autoteollisuudessa tuotekehitys on yleensä pitkä prosessi. Tuotekehityksen ja testauksen yhteydessä on myös tarpeen valmistaa joitakin muotteja, mikä on sekä aikaa vievää että kallista. Jos tulee ongelmia, myös komponenttien muuttaminen kestää kauan. 3D-tulostus mahdollistaa monimutkaisten muotoisten osien nopean valmistuksen. Jos tarkastusprosessin aikana havaitaan ongelmia, 3D-dokumenttiin tarvitsee tehdä vain muutoksia, jotta se voidaan tulostaa uudelleen. Voidaan sanoa, että tulevaisuudessa 3D-tulostus voi merkittävästi vähentää osien valmistuskustannuksia ja parantaa tuotannon tehokkuutta.
3D-tulostustekniikan ja CNC-tekniikan integrointi
Vaikka 3D-tulostus on onnistuneesti yksinkertaistanut perinteisiä monimutkaisia ​​valmistusprosesseja ja ratkaissut materiaalien ongelmia, sen sovellusalueen laajentamisessa on edelleen monia kiireellisiä kysymyksiä. Samalla sitä rajoittavat ja vaikuttavat myös tekniset laitteet, uudet materiaalit, suunnitteluohjelmistot, laatu ja turvallisuus sekä julkinen ympäristö.
Lisäksi 3D-tulostus ei voi korvata perinteistä CNC:tä, sillä molemmilla on omat vahvuutensa. Ensimmäisellä on suurempi tarkkuus kuin jälkimmäisellä, kun taas jälkimmäinen on monimutkaisempi kuin CNC. Tärkeänä perinteisten prosessien täydentäjänä 3D-tulostuksen päätehtävä ei ole korvata, vaan täydentää, joten sen yhdistäminen CNC-teknologiaan on hyvä valinta.