Aplikačná analýza technológie 3D tlače v oblasti odľahčenia automobilov

S neustálym vývojom3D tlačtechnológie, jej aplikácia v automobilových dieloch je čoraz rozšírenejšia. Niektorí ľudia veria, že to bude obrovský prielom v automobilovom priemysle a pravdepodobne zvrhne „štyri skvelé remeselné umenie“. A teraz sa jeho sen postupne stáva skutočnosťou. Vo vlne Industry 4.0 sa 3D tlač ako jadro tejto transformácie v posledných rokoch opäť presadila do popredia trhu a našla široké uplatnenie v rôznych oblastiach. Automobilový priemysel a výroba súčiastok ako vedúci priemysel vo výrobnom sektore je hlavným smerom rozvoja technológie 3D tlače. Z dlhodobého hľadiska je však trendom odľahčenie vozidiel av tradičných vozidlách si dosiahnutie úspory energie a zníženia emisií vyžaduje odľahčenie vozidiel.
Aký je vplyv 3D tlače na automobilový priemysel v porovnaní s tradičnými výrobnými procesmi
Z hľadiska dizajnu
3D tlač dokáže dokončiť výrobu koncepčného modelu v priebehu niekoľkých hodín až dní a použiť ho na dizajn automobilového štýlu. V porovnaní s tradičnými metódami ručnej výroby môže 3D tlač dosiahnuť presnejšiu konverziu z výkresov na entity a výrazne skrátiť výrobný cyklus, čím sa zlepší efektívnosť výroby vo fáze automobilového dizajnu. V súčasnosti používa technológiu 3D tlače veľa výrobcov, napríklad BMW, Mercedes Benz atď.
Čo sa týka surovín
Technológia 3D tlače môže poskytnúť rôzne materiály, mechanické vlastnosti a presné funkčné prototypy, čo umožňuje výrobcom včas identifikovať problémy, zlepšiť návrhy a znížiť náklady na chyby.
Čo sa týka nástrojov a príslušenstva
3D tlač poskytuje rýchly a presný prostriedok na výrobu foriem, čo výrazne znižuje náklady a čas výroby foriem. Preto výrobcovia automobilov rýchlo zvýšili výrobnú kapacitu, zlepšili efektivitu a zlepšili kvalitu.
Súčasne môže použitie technológie 3D tlače, ako sú rozpustné jadrá, navíjanie uhlíkových vlákien a nástroje na vstrekovanie, pomôcť podnikom dosiahnuť rýchle prispôsobenie foriem v malých dávkach, znížiť výrobné náklady a skrátiť cykly vývoja produktov.
Pri výrobe hotových dielov
Prostredníctvom 3D tlače môžu spoločnosti vyrábajúce automobily dosiahnuť prispôsobenie a spracovanie dielov v malých sériách, ako aj výrobu a výrobu zložitých tvarov, ako sú organické tvary, dutiny a negatívne kresby. Technológia 3D tlače môže dosiahnuť rýchlu výrobu zložitých tvarových dielov. Ak sa počas procesu kontroly zistia problémy, je potrebné vykonať iba úpravy 3D dokumentu pre ďalšiu tlač.
V reakcii na rýchly vývojový trend 3D tlače v súčasnom automobilovom priemysle nedávno zverejnená štúdia svetoznámej výskumnej firmy Frost&Sullivan ukazuje, že do roku 2025 dosiahne veľkosť globálneho trhu s 3D tlačou pre automobily 4,3 miliardy dolárov. V skutočnosti Ford, BMW, Lamborghini, Volkswagen, General Motors, Porsche, Honda, Chrysler, Mercedes Benz, Audi a ďalší neustále skúmajú rôzne možnosti technológie 3D tlače.
V tejto dobe rýchleho technologického pokroku sa disciplína „3D tlač“ stala horúcou témou a široko sa uplatňuje v rôznych priemyselných odvetviach. Medzi ne patrí výroba automobilov a ich dielov. Doteraz nielenže mnohé komponenty, ako napríklad podvozok automobilov, vnútorné a vonkajšie panely, boli vytlačené 3D s použitím plastov ABS a uhlíkových vlákien ako základných materiálov. Tlač „celého vozidla“ prešla aj niekoľkými zobrazeniami, čím sa skrátil čas tlače, zlepšil sa technologický obsah a pritiahla sa celosvetová pozornosť.
V súčasnosti medzi hlavné metódy 3D tlače patria: extrúzia tavením materiálu FDM, striekanie lepidla 3 DP, kvapkové striekanie materiálu, tavenie nanášaním prášku, priame nanášanie energie, vrstvenie tenkých dosiek LOM a nanášanie fotocitlivej živice. Medzi nimi technológia FDM, technológia tavenia prášku, technológia SLA a ďalšie technológie sa používajú v automobilovom výrobnom priemysle a neobmedzujú sa len na automobilové komponenty. Mnohé firmy začali odvážne tlačiť aj „celé“ autá.
Výhody 3D tlače
V porovnaní s tradičnou „subtraktívnou výrobou“ (ako je CNC) je výhodou 3D tlače to, že dokáže automaticky skonštruovať časti akéhokoľvek tvaru prostredníctvom údajov počítačovej grafiky, čím sa eliminuje potreba vývoja a procesu výroby foriem zložitých konštrukčných komponentov. To skracuje vývojový cyklus nových produktov a šetrí veľa pracovnej sily, finančných zdrojov a času. Preto sú jeho výrobné náklady nižšie, vývojový cyklus kratší a efektívnosť výroby vyššia. Okrem toho, v počiatočných fázach návrhu môže použitie technológie 3D tlače na overenie zostaviteľnosti produktov včas odhaliť chyby v dizajne, zložité komponenty alebo realizovateľnosť návrhu prototypu.
Výhoda 3D tlače spočíva vo výrobe zložitých, malých a ťažko vyrobiteľných komponentov! Teoreticky rýchlosť hromadnej výroby a náklady na technológiu 3D tlače nie sú rýchle, ale dokáže hromadiť materiály od nuly, oslobodiť sa od tradičných obmedzení procesov a dosiahnuť produkty akéhokoľvek tvaru. Napríklad, ak je potrebné vyrábať zložité, ale vysoko presné diely, alebo vyrábať duté tenkostenné diely, môže tento problém vyriešiť technológia 3D tlače. Najdôležitejším bodom je, že 3D tlač umožňuje, aby výroba dielov bola neobmedzená procesmi, pričom sa viac spolieha na nápady. Čím je spracovanie dielov konvenčnými metódami nové a náročnejšie, tým sú vhodnejšie pre 3D tlač. V tomto procese je v porovnaní s tradičnými výrobnými metódami znižovanie nákladov aj pre používateľov najatraktívnejším aspektom 3D tlače.
Aplikácia aktuálnej fázy
V porovnaní s tradičným automobilovým priemyslom je výkon technológie 3D tlače stále relatívne nízky, vďaka čomu je takmer nemožné dosiahnuť veľkosériovú výrobu. Navyše, kvôli potrebe vyvážiť bezpečnosť a iné faktory je ťažké vyvážiť kvalitu produktu a náklady, čo má za následok súčasné vysoké výrobné náklady 3D áut.
V súčasnosti je 3D tlač vhodnejšia pre dizajn a výskum a vývoj vozidiel, ako aj pre kusovú a malosériovú výrobu, ako je napríklad kusová výroba kalového modelu celého vozidla, karosérie, podvozku, synchronizátora a gumených dielov.
Z hľadiska dizajnu má technológia 3D tlače charakteristiku rýchleho prototypovania, čo umožňuje výrobcom automobilov využiť ju na výskum a vývoj dizajnu tvarov karosérie. V porovnaní s tradičnou manuálnou výrobou môže 3D tlač dosiahnuť presnejšiu konverziu z výkresov na produkty, skrátiť výrobný cyklus a zlepšiť efektivitu výroby vo fáze automobilového dizajnu. V súčasnosti mnoho výrobcov automobilov aplikovalo 3D tlač na návrhy Mercedes Benz.
Čo sa týka dielov, 3D tlačou sa dá dosiahnuť aj rýchla výroba produktov zložitých tvarov. V tradičnej výrobe automobilov je vývoj produktov zvyčajne zdĺhavý proces. V procese vývoja a testovania produktu je tiež potrebné vyrobiť nejaké formy, čo je časovo aj finančne náročné. Ak sa vyskytne problém, úprava komponentov bude tiež trvať dlho. 3D tlačou je možné dosiahnuť rýchlu výrobu zložitých tvarovaných dielov. Ak sa počas procesu kontroly zistia problémy, na opätovnú tlač 3D dokumentu je potrebné vykonať iba úpravy. Dá sa povedať, že v budúcnosti môže 3D tlač výrazne znížiť výrobné náklady dielov a zlepšiť efektivitu výroby.
Integrácia technológie 3D tlače a technológie CNC
Hoci 3D tlač úspešne zjednodušila tradičné zložité výrobné procesy a vyriešila problémy v oblasti materiálov, stále existuje veľa naliehavých problémov, ktoré je potrebné vyriešiť pri rozširovaní jej aplikačného rozsahu. Zároveň ho obmedzujú a ovplyvňujú aj technologické vybavenie, nové materiály, dizajnový softvér, kvalita a bezpečnosť, ako aj verejné prostredie.
Navyše 3D tlač nemôže nahradiť tradičné CNC, pretože obe majú svoje silné stránky. Prvý z nich má vyššiu presnosť ako druhý, zatiaľ čo druhý je zložitejší ako CNC. Ako dôležitý doplnok k tradičným procesom nie je hlavnou funkciou 3D tlače nahrádzať, ale dopĺňať, takže kombinácia s CNC technológiou je dobrou voľbou.