В настоящее время 3D-печать является одной из основных технологий, поддерживающих развитие автомобильной промышленности и производство более прочных и легких автомобилей.
История
В 2014 году первый полностью напечатанный на 3D-принтере автомобиль был изготовлен из АБС-пластика и углеродного волокна (в соотношении примерно 80/20).
В конце 2016 года был выпущен первый одноместный автомобиль, шасси и большинство деталей которого были напечатаны на 3D-принтере. На данный момент эта тенденция является наиболее распространенной в отрасли — печать не всего автомобиля, а отдельных общих инструментов и деталей, предназначенных для конечного потребления.
Ряд рыночных исследований показывает, что создание прототипов — обычная практика в 15–20% компаний автомобильной промышленности. 3D-печать прототипов используется многими лидерами рынка, которые стремятся сократить время проектирования различных компонентов. В настоящее время разрабатываются новые технологии 3D-печати, которые позволят расширить производственные возможности.
Автомобильные компании стремятся сократить свои производственные затраты и материальные потери, одновременно увеличивая темпы производства. Это также основные преимущества, которые может предложить эффективная технология для автомобильной промышленности.
Все больше и больше компаний обращаются к 3D-печати монтажных и фиксирующих устройств, это может снизить производственные затраты и предоставить более легкие и эргономичные инструменты. Производство таких инструментов значительно быстрее и экономичнее, а также облегчает создание компонентов с более нестандартной конструкцией.
Легкие, эргономичные инструменты позволяют повысить повторяемость процессов. Они также могут облегчить производителям соблюдение различных отраслевых норм. Возможность оптимизировать топологию — лишь одно из многих преимуществ 3D-печати.
Кроме того, отдельные части могут быть объединены в целую печатную часть, что не только сокращает время установки, но и поддерживает производство компонентов более высокого качества. Также возможно создание сложных автомобильных интерьеров с помощью селективного лазерного спекания. Кроме того, для изготовления этих интерьеров доступны различные материалы с разной текстурой.
Печать металлом
Существует множество различных технологий 3D-печати, которые можно использовать для печати автомобильных деталей. Чаще всего большое внимание привлекают разнообразные пластмассы, но некоторые компании на рынке уже рассматривают возможную печать крупных металлических деталей.
В результате потребность в надежной технологии печати металлом растет все больше и больше.
Относительно новый процесс позволяет печатать жидким металлом — для этого используется инновационная магнитно-гидродинамическая печатающая головка. Технология контролирует не только точное место выхода капель во время печати, но и их точный размер.
Материалы
Возможность печати алюминиевыми сплавами вызывает большой интерес в автомобильной промышленности. Такие процессы, как формование металлическим порошком, сталкиваются с некоторыми трудностями при использовании алюминиевых сплавов, поэтому печать не очень популярна в отрасли. Смеси, содержащие углеродное волокно и стекловолокно в качестве армирующего материала, увеличивают долговечность большинства пластиков, производимых с помощью 3D-печати.
Это делает их намного более привлекательными для использования в автомобильной промышленности, но в то же время создает проблему. Композитные материалы еще не получили широкого распространения в автомобильной промышленности. Следовательно, существует большая потребность в разработке более эффективных композитных материалов, адаптированных для крупномасштабного массового производства.
В целом массовое производство не является особенностью 3D-печати, но инженеры работают над улучшением технологии в этом отношении. Рассмотрены возможности экструзии термопластичных смесей для производства деталей с размером и формой, близкими к конечной (что снижает потребность в отделке).
В целом автомобильная промышленность внесла большой вклад в развитие и совершенствование аддитивного производства и использования композитных решений. Одна из проблем при выборе материала для производства автомобилей заключается в том, что их характеристики меняются в зависимости от окружающей среды. Транспортные средства подвержены многочисленным климатическим изменениям на протяжении своего жизненного цикла и поставляются в различные климатические зоны.
Однако, некоторые пластмассы не подходят для использования при высоких температурах даже за пределами моторного отсека, поскольку тепло может вызвать повреждение и преждевременное разложение.
Преимущества 3D-печати в автомобильном дизайне
Многие ведущие международные компании уже начинают осознавать коммерческие преимущества 3D-принтеров в автомобилестроении, а не только в создании прототипов. Развитие аддитивного производства, по мнению специалистов в оценке бизнес-процессов, серьезно изменило способы проектирования, разработки и производства автомобилей.
3D-принтеры для производства и дизайна автомобилей могут предложить следующие преимущества:
- Быстрое прототипирование: это одно из самых больших преимуществ 3D-печати на этапе подготовки к производству. На этом этапе компании могут разрабатывать все виды элементов — от крупномасштабных моделей до отдельных компонентов за очень короткое время. Создание прототипов на самом предприятии позволяет компаниям более жестко контролировать свою интеллектуальную собственность, поскольку вероятность утечки информации намного ниже.
- Более короткое время выполнения: создание прототипа на собственном предприятии значительно сокращает время, необходимое для завершения всех последующих этапов производства. Благодаря этому производство становится более гибким и с меньшими затратами.
- Меньше используемых материалов и отходов. В отличие от традиционных методов проектирования, 3D-печать в автомобильной промышленности позволяет снизить потребление производственных материалов, а также сократить количество отходов. Это преимущество может способствовать общему сокращению потерь материалов на всех этапах производства.
- Снижение затрат: время и ресурсы, сэкономленные на различных этапах производства, способствуют снижению затрат на производство в целом. Меньше денег, вложенных в общий процесс, также позволяет предлагать более низкие цены для конечных пользователей.
- Дополнительная гибкость: промышленные 3D-принтеры предлагают компаниям возможность протестировать эффективность различных моделей в своей конструкции, в результате чего конечный итог производства становятся более оптимальными. Производители могут вносить изменения в конструкцию, когда захотят, что помогает им идти в ногу с последними требованиями рынка и предлагать более конкурентоспособные продукты.