Сегодня сложно найти отрасль, на которую бы не оказало влияния развитие технологий 3D-печати и 3D-моделирования. Автопром не стал исключением. Производители по всему миру уже начали использовать 3D-принтеры для проектирования и выпуска новых автомобилей.
В частности, ряд автомобильных брендов использует 3D-печать для создания уникальных кастомных экстерьеров и эксклюзивных элементов интерьера в авто, которые было бы сложно и затратно производить классическим методом.
Каким образом технологии 3D-печати способны изменить отрасль машиностроения и что внедряется прямо сейчас?
Прежде всего аддитивные технологии кардинально изменили подход к прототипированию новых деталей. Процесс стал проще и быстрее, прототипы получаются более точными.
На более ранних этапах стали выявляться конструктивные недостатки. Все это в конечном счете положительно скажется на качестве производимых автомобилей.
Учитывая, что сегодня с помощью подобной печати создаются в том числе компоненты безопасности автомобиля, например, тормозные системы. Так, тормозной суппорт от Bugatti на сегодня считается самым крупным в отрасли функциональным 3D-печатным компонентом для автомобиля из титана.
- Также стоит отметить удобство и перспективность технологии на примере печати автомобильных деталей внутри ремонтопригодных узлов.
- Сейчас производители имеют возможность выпускать определенные детали и комплектующие лишь партиями без возможности индивидуального изготовления под конкретного потребителя.
3D-технологии позволяют изготавливать детали фактически по запросу конечного потребителя. Это значительно уменьшит издержки автомобильных концернов и сократит время ожидания нужной детали для конечного владельца автомобиля.
- Перспективой развития 3D-технологий в автопроме является и полная печать всех основных элементов автомобиля с нуля: не только элементов экстерьера, но и самого кузова, металлических деталей.
- Работа по данному направлению активно ведется в нескольких странах, в том числе в России.
- Эксперт также отметил, что аддитивные технологии выглядят безоговорочным конкурентом для производителей автомобильных комплектующих и в течение 10-15 лет окончательно приведут к тому, что те вынуждены будут отказаться от замены деталей целыми модулями.
LSEV — состоит за 57 деталей напечатанных на 3D принтере
По словам Д. Миллера, хотя 3D-печать и дороже заводского изготовления детали (например, горячей формовки), при этом она существенно дешевле замены модуля целиком.
Поэтому массовое распространение чертежей и 3D-принтеров в ближайшие годы может существенно сократить отрасль запчастей от производителя.
Отлично! За этим будущее
100%
Сложно сказать, время покажет.
0%
Вряд ли они будут надежными, есть сомнения в их целесообразности
0%
Оптимизация автомобильного производства благодаря 3D-технологиям
Как 3D-печать используется в автомобилестроении | Западный опыт: цифры и факты | Ждет ли Россию бум аддитивных технологий? | Потенциал 3D-печати для автомобильного рынка
Автомобилестроение – одна из первых отраслей, где 3D-технологии нашли коммерческое применение: еще в 1988 год концерн Ford начал использовать 3D-принтеры для печати отдельных элементов прототипов.
Сегодня этот сектор экономики по максимуму использует достижения аддитивных технологий и 3D-сканирования. Трехмерная печать является идеальным способом создания прототипов, функциональных деталей и узлов, а также оснастки и пресс-форм.
Она позволяет сэкономить время и деньги на стадиях разработки продукта и литья, обеспечивая изготовление геометрически сложных деталей с высокой детализацией.
3D-сканеры и специализированное программное обеспечение на новом уровне решают задачи контроля геометрии и реверс-инжиниринга, сокращая сроки производства автомобилей, способствуя повышению качества продукции и уменьшению процента брака.
Некоторые крупные автопроизводители уже наладили серийное изготовление на 3D-принтерах компонентов для своих классических моделей или кастом-каров.
Лидеры рынка вкладывают огромные средства в создание центров аддитивных технологий для опытно-экспериментального производства.
Такой центр, есть, к примеру, у BMW – он производит более 100 тысяч компонентов в год, а в 2019 году планируется открытие еще одного крупного комплекса.
Завод Nissan в Санкт-Петербурге: изготовленные на 3D-принтере детали (белые на фото) используются для фиксации крышки багажника. «Ведомости» / Nissan
Развитие технологий 3D-печати и разработка новых материалов с улучшенными физическими свойствами также позволяют внедрять радикально новые, инновационные идеи. Так, технология «безвоздушных» шин Michelin Visionary Concept с возможностью изменить рисунок протектора в зависимости от погоды исключает проколы, проблему низкого давления и другие риски при вождении.
Возможно, полностью напечатанный на 3D-принтере автомобиль – реальность не столь отдаленного будущего. Однако все вышеперечисленное – достижения западных автопроизводителей.
А какова ситуация и перспективы развития аддитивных технологий в России? В этой статье мы остановимся на преимуществах 3D-печати, рассмотрим вопрос применения инноваций на отечественном авторынке, а также практические примеры внедрения.
Как 3D-печать используется в автомобилестроении
Аддитивные технологии эффективно решают следующие задачи автомобильного производства:
Прототипирование позволит оптимизировать производство тем предприятиям, которые занимаются выпуском автомобилей (но не сборкой готовых моделей), а также производителям автокомпонентов, поставляемых на конвейер.
Средствами топологической оптимизации проектировщик может задать практически любую необходимую геометрию детали и вносить изменения в дизайн на более поздних этапах разработки.
3D-модель передается из САПР на 3D-принтер, который в короткие сроки печатает прототипы, оснастку или пресс-формы для литья изделий. Тем самым сокращаются расходы на производство, сроки разработки продукта и его вывода на рынок.
В частности, предприятие может наладить оперативное изготовление компонентов, приурочив его к выпуску автомобиля.
Благодаря 3D-печати завод Nissan в Санкт-Петербурге сэкономил в 2017 году более 1 млн рублей, не заказывая производство оснастки на стороне
Оснастку и изделия, которые отвечают необходимым прочностным характеристикам, можно выпускать непосредственно на заводе, имея всего лишь один 3D-принтер. Он будет печатать различные по номенклатуре детали, что невозможно при использовании станков и других традиционных инструментов.
Технологии, в основном применяемые для прототипирования:
Оснастка и пресс-формы, которые печатаются из пластиков и фотополимерной смолы, будут в разы дешевле металлических.
Изготавливать функциональные изделия можно и на металлических 3D-принтерах (например, по SLM-технологии). 3D-печать металлом также подходит при выпуске небольших партий, в том числе при создании кастомизированных продуктов.
Новейшие разработки в области металлических порошков открыли путь к изготовлению более легких, более плотных, а в отдельных случаях – более прочных деталей. Благодаря топологической оптимизации на 3D-принтере можно выращивать компоненты сложной формы и фактуры (с ячеистой структурой, внутренними каналами и т.п.
), в том числе цельнометаллические, которые раньше собирались из нескольких элементов.
Западный опыт: цифры и факты
Команда Renault Sport Formula One одной из первых стала применять 3D-печать для прототипирования.
Сегодня небольшой группе инженеров предоставлена возможность производить сотни деталей в неделю для испытаний в аэродинамической трубе, разрабатывать инновационные детали для проведения испытаний и установки на болиды и в целом ускорить процесс НИОКР. Благодаря технологиям SLA и SLS изготовление сложных автомобильных деталей занимает не недели, а всего несколько часов.
BMW напечатала на 3D-принтере партию из нескольких тысяч металлических деталей для модели BMW i8 Roadster.
Мягкая складная крыша этого родстера имеет изготовленный аддитивным способом компонент из алюминиевого сплава с инновационным бионическим дизайном, повторяющим природные формы.
Новое изделие имеет более высокую степень жесткости по сравнению с аналогом, который производился методом литья под давлением, а также меньший вес.
Известный итальянский производитель гоночных мотоциклов Aprilia применяет FDM-печать для создания прототипов с целью оптимизировать конструкцию и аэродинамику байков. Так, при подготовке к мотосезону команда Aprilia Racing создала серию прототипов редуктора из PLA-пластика на 3D-принтере Sharebot QXXL для тестирования и определения оптимальной геометрии. 3D-печать позволила обойтись без оснастки, сэкономить время и деньги, и по результатам тестирования была изготовлена одна финальная пресс-форма.
Компания Steeda Autosports, крупнейший производитель аксессуаров для Ford, использует технологию полноцветной 3D-печати для создания прототипов разнообразных компонентов – от колпачка масленки до литых труб системы холодного впуска. Результат: срок выхода продукта на рынок сокращается на несколько недель, и на каждом изделии экономится 3000 долларов за счет снижения расходов на мехобработку и создание литейных форм.
Michelin производит на металлических 3D-принтерах вставку в пресс-форму для разделителя ламелей – самых изнашиваемых элементов покрышки. Выбор новой технологии, вместо применявшихся ранее штамповки и фрезеровки, обусловлен мелкозернистой структурой металла, лучшей теплопроводностью и, как следствие, меньшим износом.
Еще больше историй внедрения — в нашем блоге!
Ждет ли Россию бум аддитивных технологий?
В конце лета – начале осени в Москве прошло несколько крупных международных мероприятий автомобильной отрасли, на которых побывали специалисты iQB Technologies. Прежде всего, это Московский автосалон, где мы увидели множество перспективных отечественных разработок.
Всеобщее внимание привлекло семейство автомобилей представительского и высшего класса «Аурус» (проект «Кортеж») и новинки ВАЗа, закрывшего свою «классическую» программу и показавшего «Весту», обновленную «Гранту», а также концепт новой «Нивы 4х4».
Яндекс продолжает с успехом продвигать свой проект беспилотных авто, и посетители автосалона могли совершить захватывающую поездку в такси без водителя.
Но самой, пожалуй, обсуждаемой разработкой сезона стал концепт электрокара CV-1 в корпусе старого «москвича», представленный «Калашниковым» на военно-техническом форуме «Армия-2018». Можно констатировать, что российский автопром медленно, но верно движется в общемировом направлении.
Пик продаж на авторынке России пришелся на 2012 год, затем начался спад, преодолеть который пока не удается. Улучшить ситуацию призвана стратегия развития автомобилестроения на 2018-2025 годы, разработанная Правительством Российской Федерации.
В ней четко определены приоритетные задачи отрасли – увеличение выпуска собственных моделей автомобилей и качественных автокомпонентов, а также налаживание связей между производителями автокомпонентов.
При этом локализация должна составлять не менее 70%.
Новинки Московского автосалона: Aurus «Сенат» — российский автомобиль представительского класса
Если в 1990-е годы Россия практически не выпускала автомобилей, закупая подержанные в Японии или Германии, то в начале 2000-х в стране действовало уже 15 крупных автозаводов.
Понятно, что при реальной локализации в 50-70% значительная часть добавленной стоимости на детали создается за рубежом (они поставляются и собираются на конвейере в России), но сегодня мы полностью обеспечиваем свой внутренний рынок.
Самые востребованные модели – такие, как Solaris, Polo, Rapid – выпускаются в России.
Согласно правительственной стратегии, процент бюджета предприятий, который закладывается в инновации и новые разработки, сейчас составляет порядка 15%. Поставлена цель довести этот показатель до общемирового показателя – 25-30%, и это открывает хорошие перспективы для внедрения 3D-технологий в российском автопроме.
Для отечественных автопроизводителей аддитивное направление – пока что почти не освоенная территория, поэтому информации о применении 3D-технологий крайне мало.
Газета «Ведомости» сообщает, что группа «ГАЗ», по словам ее представителя, использует 3D-печать для прототипирования деталей машин.
По данным официального сайта Алтайского края, корпорация «КамАЗ» в этом году получила два уникальных 3D-принтера российского производства. Эти установки печатают высокоточные песчаные формы для литья стали.
Говоря о зарубежных производителях в России, приведем пример альянса Renault-Nissan: он начал внедрение аддитивных технологий со своих западноевропейских производств, теперь пришла очередь России.
На заводе Nissan в Санкт-Петербурге 3D-принтеры печатают прототипы и оснастку, а также приспособления для калибровки дверей, фар и датчиков. Это позволило предприятию сэкономить за 2017 год более 1 миллиона рублей, не заказывая производство оснастки на стороне.
В Москве на предприятии Renault с помощью 3D-принтеров изготавливаются защитные элементы используемых инструментов.
Потенциал 3D-печати для автомобильного рынка
Напечатанные на 3D-принтере выжигаемые литейные модели позволяют Renault Formula One быстро изготавливать крупные металлические детали большой сложности
Итак, 3D-печать позволяет получить производителям автомобилей и автокомпонентов целый ряд преимуществ:
- сокращение времени на этапе разработки продукта и литья;
- экономия времени и расходов на изготовление оснастки и пресс-форм;
- отказ от услуг подрядчиков-изготовителей оснастки;
- проведение технологических экспериментов и функциональное тестирование;
- создание геометрически сложных изделий с мелкими деталями, которые невозможно изготовить традиционными методами;
- снижение массы детали и экономия используемых материалов за счет топологической оптимизации;
- ускорение выпуска нового продукта или эксклюзивной серии на рынок.
В условиях все более жесткой конкуренции вопрос применения инноваций встает все острее. Во всем мире растет число автопроизводителей, осознавших выгоды 3D-технологий для оптимизации производственного процесса.
Как мы увидели, в российской автомобильной промышленности аддитивные методы начали внедряться относительно недавно и используются всего на нескольких крупных предприятиях российских или зарубежных автогигантов.
В сегодняшних российских реалиях внедрение аддитивного производства сталкивается со многими препятствиями, среди которых – недостаточная автоматизация многих заводов и нехватка финансирования.
Такие технологии 3D-печати, как селективное лазерное плавление, пока нам недоступны по причине высокой стоимости оборудования и материалов.
На сегодня оптимальное решение, которое будет выгодно производителю и окупится в реальные сроки, – приобретение одного 3D-принтера для выпуска пластиковых прототипов и оснастки (без необходимости заказывать ее у поставщиков).
Правительственная стратегия развития автомобильной отрасли на 2018-2025 годы дает надежду, что процесс внедрения 3D-печати пойдет быстрее и примет массовый характер.
Какие выгоды обеспечивает автомобильной отрасли 3D-сканирование? Читайте материал нашего эксперта!
Сбер про | медиа
Аддитивное производство — это промышленный процесс, известный также как 3D-печать. Управляемое компьютером устройство создаёт трёхмерные предметы путём послойного нанесения конструктивных элементов на основу. Использование технологии 3D-сканирования позволяет печатать объекты со сложной геометрией, при этом количество отходов производства сокращается практически до нуля.
Этот способ идеально подходит для быстрого прототипирования, поскольку изменения в конструкцию можно внести в любой момент, а отсутствие потерь материала обеспечивает снижение затрат на сырьё.
Кроме того, детали, которые ранее требовали сборки из нескольких частей, на аддитивном производстве могут быть изготовлены как единый объект, что повышает прочность и долговечность конечного продукта.
В автомобильной отрасли промышленная 3D-печать давно стала проверенным производственным методом.
Применение аддитивных технологий в автопроме разнообразно: от запасных частей для олдтаймеров (раритетных автомобилей), которые сняты с производства многие десятилетия назад, до кузовных деталей для современных машин.
Аддитивные технологии позволяют проектировщикам придумывать совершенно новые подходы к дизайну и эргономике транспортных средств.
Компоненты с комплексной структурой, а также бионические формы, которые на обычном производстве трудно или даже невозможно изготовить, могут быть реализованы относительно просто, быстро и в высоком качестве. Наконец, автомобильные компании «режут косты» на производстве средств производства: один принтер, печатающий многокомпонентную деталь, заменяет несколько промышленных инструментов.
Проектирование. Высокодетальные и точные трёхмерные печатные модели используются в автопроме для демонстрации концепций и конструктивных особенностей новых автомобилей. Такие модели также участвуют в предварительных аэродинамических испытаниях.
Прототипирование — очень важная часть любого производственного процесса. 3D-печать позволяет быстро создавать прототипы, а использование аддитивных технологий является одним из самых популярных способов проверки прототипа любого масштаба — от маленькой, быстро напечатанной детали до комплексных элементов, необходимых для тестирования под полной нагрузкой.
Инструменты. Специалисты считают это направление одним из наиболее перспективных. Аддитивное производство пресс-форм, термоформовочных инструментов, захватов, оснастки и фиксаторов позволяет автопроизводителям значительно сократить текущие затраты на орудия труда.
Кастомизированные детали.
Промышленная 3D-печать используется автопредприятиями для подгонки деталей под конкретные автомобили (делая их нестандартными и легковесными) или даже водителей (например, сиденья для гоночных автомобилей).
Это особенно полезно в тех случаях, когда стоимость таких уникальных компонентов оправдывается существенным улучшением эксплуатационных характеристик транспортного средства.
SmarTech Analysis — ведущая консалтинговая компания в сфере аддитивных технологий — прогнозирует, что мировой рынок автомобильных запчастей и аксессуаров вырастет до 460 млрд долларов к 2025 году. Доля аддитивного производства, по оценкам экспертов, составит 9 млрд долларов: по состоянию на август 2020 года объём рынка оценивается в 1,4 млрд долларов.
1,4 млрд $
объем аддитивного производства в августе 2020 года
В своём исследовании аналитики выделяют следующие интересные тенденции:
До 9 млрд $
должен вырасти объём аддитивного производства к 2025 году
Европа лидирует в области аддитивного производства металлических объектов, а Америка опережает остальной мир в аддитивном производстве полимерных объектов, но наибольшую финансовую выгоду от применения аддитивных технологий в автопроме в течение всего прогнозного периода (до 2029 года) получит Китай. США — второй по величине рынок мира, Германия — третий. Соответственно, каждая из этих стран является ведущей в своём регионе.
Полномасштабное внедрение полимеров в автомобилестроение. В частности, нейлона (в основном PA12) и ABS: ожидается, что использование этих материалов будет расти, особенно в композитных вариантах — с добавлением углеродного волокна (для лёгкости и прочности) или стекловолокна (для термостойкости).
Эксперты также отмечают растущее применение таких эластомеров, как TPU (термопластичный полиуретан) и PP (полипропилен).
Из перечисленных видов сырья делают различные детали для интерьера, экстерьера, двигателя и ходовой части: ролики, муфты, втулки и уплотнения, кабели, тканевые покрытия, ремни, шланги, фитинги, шестерни и бамперы.
Автопром по-прежнему делает основной упор на сталь (это наиболее широко используемый металл как в классическом, так и в аддитивном производстве), а также на титан, он применяется в hi-end-автомобилестроении: автоспорте и изготовлении суперкаров. В будущем рынок захватит алюминий: сегодня из него делают прототипы, которые получаются легче и, что самое главное, дешевле аналогов.
Общий вывод специалистов таков: новые системы и технологии аддитивного производства, которые шаг за шагом поступают в коммерческую эксплуатацию, позволяют увеличить производственные мощности (как за счёт эволюции аппаратного обеспечения, так и за счёт повышения автоматизации процессов), изготавливать более крупные (в том числе многокомпонентные) детали и стимулируют появление более доступных материалов для автопрома.
«Скорее всего, полностью напечатать автомобиль на 3D-принтере в ближайшее время не получится, но количество и размер деталей, изготовленных методом аддитивного производства, значительно вырастет. Наша цель — как можно быстрее интегрировать напечатанные детали в автомобили нового поколения.
В долгосрочной перспективе мы ожидаем непрерывного увеличения количества напечатанных структурных единиц, — вплоть до 100 000 штук в год», — заявил Мартин Геде, руководитель отдела технологического планирования и развития Volkswagen. Его компания активно работает над интеграцией аддитивных технологий в производство.
На предприятиях группы большие промышленные 3D-принтеры печатают крупные детали (например, решётки радиатора), а компактные устройства производят мелкие запчасти.
Оборудование и технологии для работы над металлическими компонентами немецкий концерн закупил у HP, в то время как поставщиком комплексов для изготовления «продвинутых» деталей была выбрана компания Additive Industries.
В 2018 году BMW отчиталась о том, что за 10 лет (2008—2018) компании удалось напечатать миллион деталей.
Автопроизводитель с 1990 года использует аддитивные технологии для прототипирования и опытно-конструкторских разработок.
Юбилейная деталь — направляющая для окна BMW i8 Roadster — была создана с применением технологии Multi Jet Fusion компании HP; за сутки принтер может изготовить до 100 таких деталей.
Ford работает с 3D-принтерами с 1988 года: 30 лет спустя на заводах компании насчитывалось 90 станков для аддитивного производства. Спектр их применения варьируется от изготовления запасных частей для собственных производственных линий до создания элементов тормозной системы Shelby Mustang GT500 2019 года.
Два года назад Ford инвестировал 45 млн долларов в свой Центр продвинутого производства (Advanced Manufacturing Center) и установил там 23 3D-принтера.
Компания рассчитывает на экономию времени и средств за счёт интеграции 3D-печати в производственный процесс: «Одно из находящихся в разработке решений может сэкономить нам более 2 млн».
45 млн $
инвестировал Ford в 2018 году в свой Центр продвинутого производства и установку 23 3D-принтеров
Bugatti, Chrysler, GM, Honda, Kia, Porsche, Toyota — OEM-производители активно осваивают промышленную 3D-печать.
Так, в 2017 году концерн Daimler начал печатать полимерные запасные части для своего североамериканского подразделения Daimler Trucks и металлические детали для Mercedes-Benz Trucks.
Компания Audi, имеющая большой опыт в 3D-печати, в ноябре 2016 года создала Центр компетенций в области 3D-печати (Competence Center for 3D Printing) и выразила намерение продолжать инвестиции в аддитивные технологии (в частности, в рамках партнёрства с EOS).
Российские автомобилестроительные компании также внедряют аддитивные технологии в производственные процессы. К примеру, «Группа ГАЗ» применяет 3D-принтеры в прототипировании деталей машин. По словам представителей холдинга, это позволяет увеличивать скорость разработки продуктов.
Флагман отечественного рынка тяжелых грузовиков — КамАЗ — печатает песчаные формы для литья стали на двух 3D-принтерах, созданных фирмой «Зиас Машинери» из Новоалтайска.
Компания Additive Solutions (AddSol) производит 3D-принтеры для печати металлом по технологии SLM (selective laser melting; выборочная лазерная плавка). Устройства могут использоваться не только в автомобилестроении, но и в металлургии, производстве двигателей и аэрокосмическом сегменте.
Продуктовый портфель AddSol включает в себя 3D-принтеры различных модификаций, программное обеспечение Stratum и металлические порошки.
Изготовлением порошковых металлов для 3D-печати занимается и тульский завод «Полема». Материалы, выпускаемые на новом предприятии (запуск состоялся в 2018 году), — сферические порошки на основе железа, никеля, кобальта, хрома, молибдена и вольфрама.
Компания также продвигает новую линейку тугоплавких сплавов для 3D-печати и оказывает услуги по производству деталей из собственного сырья с использованием аддитивных технологий.
Области применения продукции «Полемы» — нефтегазовая промышленность, авиакосмическая и автомобильная отрасли, двигателестроение и прочие наукоёмкие виды.
Стоит отметить, что несмотря на поступательную имплементацию промышленной 3D-печати в производственный сектор (в том числе автопром) не все предприятия выиграют от этого.
По мнению экспертов, повсеместное внедрение 3D-принтеров может привести к трансформации индустриального ландшафта, уменьшению среднего размера предприятий, смещению центров производств в сторону потребителя, что может негативно сказаться на экспортёрах автомобильных комплектующих.
По мере снижения стоимости аддитивного производства оно будет становиться всё более популярным, но в некоторых случаях высокий размер затрат действительно обессмысливает процесс. Считается, что промышленная 3D-печать экономически эффективна при изготовлении мелких партий на централизованном производстве; это ограничение можно преодолеть, если автоматизировать распределённое производство.
Специалисты признают, что проследить изменение стоимости промышленной 3D-печати с течением времени не представляется возможным: слишком много плавающих факторов задействовано при расчётах. Однако значения некоторых метрик за разные годы всё же можно сравнить.
Так, стоимость 3D-принтеров в новом тысячелетии неуклонно снижается: по данным Национального института стандартов и технологий США (The National Institute of Standards and Technology, NIST), с 2001 по 2011 год средняя цена данного типа устройств уменьшилась на 51% (с учётом инфляции).
Тенденцию подтверждают и аналитики Deloitte: расходы на 3D-принтеры резко сократились, технология стала доступна широкому кругу производителей. Промышленные принтеры, которые когда-то стоили, скажем, 10 000—20 000 долларов, теперь стоят в 5 раз дешевле.
3D-принтеры высокого класса вышли на массовый рынок.
В 2—5 раз
снизилась средняя цена 3D-принтеров за последние 10—20 лет
Разумеется, существенную часть себестоимости конечного товара составляют затраты на сырьё. Снизить эту статью расходов можно за счёт закупки материалов более крупными партиями и получения дисконта от поставщиков.
А снижение стоимости сырья, в свою очередь, стимулирует дальнейшее развитие аддитивного производства.
К тому же аддитивные технологии часто бывают взаимодополняющими и могут применяться параллельно друг с другом, обеспечивая дополнительный синергетический эффект.
Аддитивное производство представляет собой универсальный набор технологий, которые могут помочь участникам автопрома в достижении глобальных стратегических целей: увеличения производительности, внедрения инноваций и роста финансовых показателей. Проще говоря, промышленная 3D-печать позволяет оптимизировать процессы, то есть сэкономить время и деньги. А учитывая широту возможностей, открывающихся при использовании аддитивных технологий, интеграция подобных решений будет продолжаться.
Будущее автопрома — 3D-печать
Раньше мы видели подобное в фантастических фильмах, теперь — на автомобильных выставках.
Немецкая инжиниринговая компания EDAG, работающая с большинством автопроизводителей в последние четыре десятилетия, представила новейшую концепцию — 3D-печать пассажирской ячейки автомобиля, дизайн которой вдохновлен образом черепахи и выходит за рамки сегодняшних возможностей.
3D печать — инструмент, используемый в промышленности для быстрого создания моделей-прототипов.
Это, вместе с 3D-моделированием, ускоряет процесс на стадии проектирования, и весьма значительно, но что, если бы на самом деле можно было бы распечатать части автомобиля? Давайте сделаем шаг вперед и представим, какие возможности откроются, когда структурные части или даже автомобиль целиком можно будет изготовить с помощью этой технологии. Это изменит автомобили и наше представление о них навсегда!
Для начала, автомобили станут легче. Печатные детали могут использовать всевозможные полые и сбалансированные конструкции, чтобы избавиться от лишнего веса. Дизайнеры получат невероятную свободу, так как больше не останется форм, не подходящих для серийного производства.
При том, что форма автомобиля усложнится, инструментарий автопроизводителя сократится — принтер будет создавать цельный корпус, нужно будет только добавить трансмиссию, интерьер, много проводов и несколько других штрихов здесь и там — и можно выпускать авто на дорогу.
Но изменения коснутся не только производства.
Развитие 3D-печати даст возможность воспроизвести поврежденные части в любом местном сервис-центре, пока владелец с чашечкой кофе наблюдает за магическими механизмами в процессе работы. Можно ожидать, что с развитием технологии, процесс такой печати будет занимать все меньше и меньше времени.
Это также означает, что создание нового автомобиля будет доступно многим. Создание уникального дизайна станет проще, чем когда-либо, и заводские опции, и ассортимент кузовов станут значительно шире, чем сейчас.
Как мы уже сказали, детали могут стать легче. Кристиан фон Кёнигсегг, основатель шведской компании Koenigsegg Automotive AB, которая специализируется на производстве спортивных автомобилей, ждет этого. Он заявил, что видит, как в будущем структурные компоненты создаются методом 3D-печати.
Это означает, что там, где сейчас используются, как правило, сплошные массивные компоненты, можно будет применить поддерживающие необходимую жесткость и прочность решетки, что приведет к значительному снижению веса.
Это фантастическая перспектива для инженера — снизить вес там, где раньше и не мечталось.
Пока такие компании, как Koenigsegg, видят в 3D-печати способ изготовления сложных деталей, в мелкосерийном производстве это оказывается выгоднее, чем искать стороннего производителя.
Так был изготовлен титановый наконечник выхлопной трубы для одного из спортивных автомобилей Koenigsegg, процесс производства занял три дня.
И деталь стала самой большой в мире деталью, изготовленной из титана при помощи 3D-принтера.
Но когда мы увидим машину, целиком изготовленную по технологии 3D-печати? Возможно, должны пройти десятилетия. Сейчас, по словам специалистов из EDAG, мы находимся в точке, когда 3D-печать способна создать нечто размером с зеркало заднего вида, а не всю машину в серийном производстве. Но это придет. Просто это может занять некоторое время.
Перспективы 3D печати автомобилей в будущем
Сегодня 3D печать глубоко проникает в производственные процессы многих отраслей. Автомобильная индустрия тому не исключение.
Уже многие годы компании, специализирующиеся на разработке авто дизайна использует 3D печать для изготовления макетов кузова и отдельных элементов экстерьера.
Печать элементов кузова из пластика менее трудоемкий процесс чем изготовления из металла. Также промежуточные напечатанные результаты легко поддаются корректировке.
Идея изготовления из пластиковых материалов не нова и существует не один десяток лет. Вот только до появления 3D принтеров этот процесс был не оправдан экономически.
Уходило время на создание первоначальной матрицы и прочие подготовительные процессы, которые сегодня с появлением 3D печати исчезает как промежуточные процессы.
Можно ли рассчитывать будущему автопрому на переход от металлических кузовов к полимерным, изготовленных 3D роботами? Ответ на этот вопрос представила компания EDAG, которая на протяжении 40 лет разрабатывает дизайн автомобилей ведущим производителям.
На ежегодной автомобильной выставке авто в Женеве компания презентовала революционную технологию изготовления кузова принципиально похожую на 3D печать. Детали технологии пока не разглашаются, но уже стало известно, что углепластик напыляется в условиях вакуума. Давайте на минутку представим, что все элементы кузова будущих серийных авто будут производится из пластика.
На лицо один из положительных моментов, который заключается в том, что пластик не подвержен коррозии и кузов может сохранять целостность даже будучи поврежденным. Известно, что металлический поврежденный кузов необходимо покрыть хотя бы грунтом, чтобы избежать появлению ржавчины.
Но есть и моменты, которые вызывают много вопросов в случае того же повреждения элементов пластика.
В случае в металлом приходится в зависимости от степени повреждения либо обращаться к специалистам рихтовщикам либо заказывать целиком элемент. Все это в любом случае занимает определенное время, ведь даже в случае с заказом нового элемента кузова, — не всегда он бывает в наличии на складе (особенно в регионах) и приходится терпеливо ожидать. Затем грунтовка, покраска и установка.
Но здесь не сложно спрогнозировать, что в случае с пластиком на специализированных сервисах того или иного бренда будет установлен аппарат 3D печати с готовым банком 3D макетов узлов всей линейки авто. Причем цвет может быть добавлен уже в процессе подготовки печати.
Затем лишь слой лака и вуаля готово. С одной стороны могут потеряют свой хлеб рихтовщики, а с другой никто не мешает освоить технологию 3D печати и приобрести пусть не промышленного масштаба 3D принтер. Эволюция требует жертв.
Что же, будем с интересом наблюдать за развитием данного тренда в автомобильной нише.
3D-принтер для аграрного сектора. CLAAS включается в процесс Пару слов о 3D-печати
3D-печать – это технология, при которой твердый трехмерный объект создается путем наложения один на другой тонких слоев какого-либо материала: пластика, керамики, композита, металла. Станок с ЧПУ, на котором это делается, называется 3D-принтер.
Одним из распространенных способов 3D-печати (и даже, по мнению многих, слегка устаревшим) является FDM (Fused Deposition Modeling – технология послойного наплавления). Относится к экструзионному типу.
Заключается в том, что из раздаточной головки на охлаждаемую основу выдавливаются разогретые капли материала (обычно – пластика).
Они быстро застывают и образуют слипающиеся между собой слои, из которых «вырастает» заданный объект.
Кроме FDM, применяются и другие технологии: DIW, SLA, EBM, SLS и т.д.
3D-печать в автомобильной промышленности …
3D-печать активно используется в различных отраслях. На трехмерных принтерах «выращивают» детали для самолетов, протезы, литейные формы, оружие, здания и т.п. Конечно же, автопром тоже никак не мог пройти мимо такого интересного начинания (хотя, вообще-то, эта методика появилась более 30 лет назад).
В качестве примера можно привести концерн Ford. Их специалисты изготавливают на 3D-принтерах не только литейные песчано-полимерные формы, но и более сложные изделия, такие как головки блоков цилиндров. Данную технологию используют также Mercedes-Benz, Audi и другие производители.
… И в аграрном секторе
А как обстоят дела с 3D-печатью у аграриев? Прекрасно! И, чем дальше, тем лучше. Если раньше все было дорого, то сейчас, например, Amazon предлагает трехмерные принтеры по цене меньше двух тысяч долларов.
На Staples за 1299 долларов можно купить модель 3D System’s Cube. Перечень используемых материалов, что тоже важно, расширился.
Поэтому, кроме больших компаний, в процесс изготовления запчастей все чаще включаются сервисные предприятия и даже эксплуатационщики.
Особенно выручает 3D-печать в тех случаях, когда ломается деталь какого-нибудь устройства, которое продается только в сборе.
Например, в одном из с/х предприятий на юге России на принтере Wanhao i3 по технологии FDM напечатали сердечники мембранных водоочистных фильтров на 80 микрон (материал Flex, вес каждого – около 250 грамм).
За один картридж, который можно купить лишь в собранном виде, надо было бы заплатить 11 000 рублей. Все изготовленные «домашним» способом детали успешно отработали сезон-2019.
В процессах разработки новых моделей 3D-печать используется почти всеми крупными производителями. С ее помощью технические прототипы получаются намного быстрее и дешевле. Кроме того, на трехмерных принтерах можно изготавливать и полноценные детали: шестеренки, цепи, амортизаторы и многое другое.
CLAAS получает первые результаты
В настоящее время специалисты исследовательского центра CLAAS, расположенного в немецком Харзевинкеле, тоже работают над вопросами применения 3D-принтеров для изготовления запчастей на сельскохозяйственную технику. Первые результаты испытаний обнадеживают.
Печать выполнялась по технологии FDM. Для рулевого привода TERRA TRAC (гусеничное шасси) изготовили маятниковый рычаг. Полученная деталь выдерживает такие же механические нагрузки, как и оригинальная, сделанная по традиционной методике.
Но весит она на 27% (на 6 кг) меньше.
Перспективы или Зачем это нужно?
Практически все эксперты сходятся во мнении, что 3D-печать, конечно же, не придет на смену традиционному изготовлению запасных частей. Тогда зачем она нужна? У нее есть свои ниши. С помощью данной технологии сервисные организации могут работать намного эффективнее. А находящиеся в разработке опытные образцы агротехники делаются значительно проще.
Особенно полезным 3D-принтер оказывается в том случае, если нужны запасные части для моделей, которые давно не выпускаются. Еще один вариант – мало востребованные детали для действующей техники.
Их редко спрашивают, а хранение каждой «железки» стоит денег.
Не трудно сделать расчеты, по каким позициям дешевле за пару часов напечатать, чем несколько месяцев держать на складе, ожидая, когда понадобится.
Сказанное выше касается изготовления деталей по готовым чертежам. Даже в этом плане для 3D-печати появляется множество сфер применения. А ведь можно сказать еще и о разработке новых моделей. В сфере проектирования данная технология вообще может … ну, сделать революцию, это, пожалуй, звучит слишком оптимистично. А вот значительно ускорить процесс и упростить его – наверняка.
Сегодня для производства большинства деталей нужны пресс-формы. Если создается новый образец, то по ним отливается почти все необходимое. Техника собирается, настраивается и отправляется на тестирование.
После испытаний, вносятся коррективы. Согласно которым, надо кое-что изменить в конструкции. Для этого «кое-что» надо сделать другие детали, а для них – изготовить новые пресс-формы.
А потом снова тестирование, и опять корректировка …
При использовании 3D-принтера, пресс-формы не нужны. Берется компьютерная программа CAD, и в ней создается цифровая модель будущей детали. Которая с этой самой модели потом и печатается. Если, после тестирования, вносятся коррективы, то достаточно в CAD подправить чертеж, и по нему сделать другую запчасть – уже с необходимыми изменениями.
Как это делается
В исследовательском подразделении CLAAS работают на различных 3D-принтерах. Сырьем служат не только пластмассы, но также композиты и металлы. Сначала создается трехмерная модель. Затем, в соответствии с ней, на печатную форму, слой за слоем, через сопло подается расплавленная нить.
Если форма детали требует создания полости либо выступа, то ставится вспомогательная подложка. На заключительном этапе она легко убирается. Применение данной технологии дает значительную экономию материалов. А главное – позволяет в короткий срок получать необходимые детали любой, даже самой сложной формы.
Вплоть до таких, которые как единое целое традиционными технологиями вообще не производятся.
Заключение
В исследовательском центре CLAAS считают, что 3D-печать, как направление развития технологий, имеет большие перспективы.
С ее помощью появляется возможность значительно улучшить не только процессы изготовления и обслуживания машин, но даже их технические характеристики.
Кроме того, работа конструкторского отдела фирмы дает еще и побочный результат, который проявляется в совершенствовании самой 3D-печати.
Если же говорить в общем, то, похоже, что в обозримом будущем люди станут жить, как герои киноленты «Звездный путь». Если человеку «здесь и сейчас» требуется, например, ваза для цветов, то компьютер ее моментально создает. А, когда цветы завяли и ваза больше не нужна, ее можно удалить – как мы сейчас удаляем графические файлы.
Видео: Испытания детали стартера авто напечатанной на 3D принтере
Поиск запроса “3д печать для аграрного сектора запчастей перспективы” по информационным материалам и форуму
Загрузка...
