What are the applications of 3D printing in the automotive industry

تم تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد منذ الثمانينيات، أي ما يزيد قليلاً عن 30 عامًا، وقد تم تطبيق الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه التكنولوجيا الناشئة على عدد من الصناعات. مع تحسن طلب الناس على منتجات السيارات الشخصية والمخصصة، فضلاً عن الصعوبات مثل الوقت الطويل والتكلفة العالية لتصنيع وصيانة بعض أجزاء العمليات المعقدة التقليدية، أصبحت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد مفضلة بشكل متزايد من قبل شركات السيارات وقطع الغيار وما بعدها. -موردي خدمات المبيعات. كما نعلم جميعًا، فإن صناعة السيارات هي صناعة نموذجية كثيفة رأس المال والتكنولوجيا، كما أن الاستثمار في أبحاث وتطوير السيارات الجديدة كبير جدًا أيضًا. ونتيجة لذلك، تعمل شركات السيارات وقطع الغيار وموردو خدمات ما بعد البيع بنشاط على استكشاف تقنيات جديدة لتقليل تكاليف المواد وتحسين الكفاءة. ثم بدأت تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد في الاستكشاف والتطبيق في مجال قطع غيار السيارات، وخاصة في تصنيع وصيانة السيارات، وأصبحت أكثر نضجًا.

تعريف بتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد هي نوع من ملفات النماذج الرقمية التي تعتمد على استخدام مسحوق المعدن أو البلاستيك والمواد اللاصقة الأخرى، من خلال الطابعة ثلاثية الأبعاد، طبقة بعد طبقة لبناء تكنولوجيا الكائن. تتيح لنا هذه التقنية تحويل النماذج الرقمية إلى أشياء مادية من خلال برنامج CAD (التصميم بمساعدة الكمبيوتر). تشمل تطبيقات تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد التصنيع والمجالات الطبية وما إلى ذلك.

مميزات تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد

1. النماذج الأولية السريعة: توفر الطابعات ثلاثية الأبعاد نماذج أولية سريعة، مما يسمح لك بتصميم الأجزاء المخصصة وإنتاجها واختبارها بسرعة، وتعديل التصميمات بسرعة دون التأثير على سرعة عملية الطباعة.

2. حرية التصميم: تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد عمل أشكال هندسية معقدة يصعب صنعها باستخدام طرق التصنيع التقليدية. يمكنك بسهولة تعديل التصميم وعمل أي نوع من الأشكال الهندسية.

3. تقليل النفايات: تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد عملية تصنيع مضافة، حيث تكون المواد الوحيدة المستخدمة هي تلك اللازمة لإنتاج الأجزاء المطلوبة. تقوم طرق المعالجة التقليدية بقطع قطع كبيرة من المواد غير القابلة لإعادة التدوير لإنتاج أجزاء، مما يؤدي إلى الكثير من النفايات.

4. التكلفة: نظرًا لتقليل هدر المواد، تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على تقليل تكاليف الإنتاج لأنك تدفع فقط مقابل المواد التي تحتاج إلى طباعتها.

5. الطباعة حسب الطلب: تتيح لك الطباعة ثلاثية الأبعاد الطباعة حسب الطلب، مما يؤدي إلى تجنب تراكم المخزون والمخزون المكلف. يستخدم تقنية إدارة المخزون في الوقت المناسب لتحرير مساحة المخزون عن طريق طباعة التصميمات بالكمية المحددة المطلوبة فقط عند الحاجة.

6. السرعة: يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد طباعة الأجزاء في أقل من بضع ساعات، اعتمادًا على مدى التعقيد وحجم الجزء، بينما يمكن أن تستغرق المعالجة وقتًا أطول بكثير.

7. توفير المزيد من خيارات التصنيع: توفر طرق الطباعة ثلاثية الأبعاد مجموعة واسعة من المنتجات المصنعة. يمكنها إنتاج منتجات مصممة ومخصصة بشكل فردي.

8. أخف وزنا: المواد البلاستيكية المستخدمة في الطباعة ثلاثية الأبعاد أخف بكثير من المعدن. تستخدم العديد من السيارات الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد لجعل سياراتها أخف وزنًا وأكثر كفاءة في استهلاك الوقود.

9. توفير تكاليف التخزين: تنتج الطباعة ثلاثية الأبعاد المنتجات حسب الطلب فقط، لذلك لا داعي للقلق بشأن مساحة التخزين أو المستودعات التي بها مخزون زائد.

10. خلق المزيد من فرص العمل: سيؤدي الاستخدام الواسع النطاق للطباعة ثلاثية الأبعاد إلى خلق فرص عمل للمهندسين لتصميم المعدات والفنيين الذين سيحافظون على المخزون ويحلون المشكلات. سيعتمد المزيد من الفنانين على استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد لتقديم منتجاتهم.

عيوب تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد

1. غير مناسبة للإنتاج الضخم: إذا كانت هناك حاجة إلى إنتاج عدد كبير من الأجزاء، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست عملية إنتاج مثالية. قد تكون الطرق الأخرى، مثل القولبة بالحقن، فعالة من حيث التكلفة لطباعة الأجزاء الكبيرة.

2. مواد محدودة: يمكن استخدام مواد بلاستيكية محددة فقط ذات خصائص ميكانيكية معينة لإنتاج أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد. يمكن لبعض الطابعات ثلاثية الأبعاد استخدام المعدن، وتكون الخيارات المعدنية محدودة.

3. حجم البناء المحدود: تحتوي معظم الطابعات ثلاثية الأبعاد على غرف بناء صغيرة، وإذا كانت الأجزاء المطبوعة أكبر من غرفة الطباعة، فسيتعين عليك تقسيم تلك الأجزاء إلى أجزاء متعددة ولصقها معًا أثناء المعالجة اللاحقة.

4. زيادة تكاليف الطباعة الكبيرة: إذا كانت الطباعة أكبر من غرفة البناء، فستزيد تكلفة الطباعة لأن الطباعة ستستغرق وقتًا أطول. تتطلب العملية أيضًا عملًا يدويًا.

5. وظائف تصنيع أقل: ستؤدي الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى عدد أقل من وظائف التصنيع، مما سيكون له تأثير على اقتصادات العالم الثالث، وخاصة تلك التي تعتمد على الوظائف ذات المهارات المنخفضة.

6. مشكلات حقوق النشر: يمكن أن يؤدي الاستخدام المتزايد لآليات الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى الكثير من مشكلات حقوق النشر. وسيفتح الباب أمام المزيد من المنتجات المقلدة، خاصة إذا كانت المنتجات موجودة في ملفات رقمية.

7. مرحلة ما بعد المعالجة: تحتاج الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى التنظيف لإزالة المواد الداعمة وجعل سطح الأجزاء المنتجة ناعمًا. وهذا يبطئ العملية.

8. تصنيع السلع الخطرة: بدون التنظيم المناسب، يمكن أن تؤدي الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تصنيع سلع خطرة مثل الأسلحة والأموال المزيفة. يمكن لعملية الإنتاج أيضًا أن تقوض آليات المراقبة.

9. طباعة أشياء عديمة الفائدة: يمكن أن تؤدي الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى تصنيع أشياء عديمة الفائدة وغير صديقة للبيئة.

10. هيكل الجزء: في عملية التصنيع بالإضافة، تتم طباعة الأجزاء في طبقات ويجب ربطها ببعضها البعض أثناء عملية الطباعة. إذا انفصلت الطبقات، فسوف ينكسر الجزء.

01. صنع قطع غيار المركبات

نظرًا لأن السيارة ستتضرر وتحتاج إلى إصلاح، ستقوم محلات 4S ومحلات تصليح السيارات بتجهيز بعض الأجزاء. ومع ذلك، نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من قطع غيار السيارات، فمن المستحيل حجز كل قطعة، وستكون تكاليف المخزون مرتفعة. كما أن السوق الصغيرة التي تضم عددًا قليلاً من الشركات المصنعة تؤدي أيضًا إلى فترات صيانة طويلة.

لذلك أصبحت الطباعة ثلاثية الأبعاد لقطع الغيار طريقة جديدة لقطع الغيار، ويمكن للمخزن طباعة الأجزاء المطلوبة مباشرة في المتجر، مما يجعل من الممكن تقليل ضغط المخزون وتقليل وقت الصيانة.

من ناحية، فإنه يقلل من ضغط المخزون، ومن ناحية أخرى، فإنه يوفر وقت طلب الأجزاء ويحسن كفاءة الصيانة.

في المستقبل، من المرجح أن تهيمن النماذج الرقمية على مستودعات قطع الغيار.

02. عمل عينات من المنتجات

السيارات كمنتج شامل للحضارة الصناعية الحديثة، من التصميم إلى الإنتاج الضخم والبحث والتطوير أثناء الحاجة إلى إنتاج عدد كبير من العينات. قبل الطباعة ثلاثية الأبعاد، كانت تتم معالجة هذه العينات يدويًا، باستخدام الحاسب الآلي وطرق أخرى.

في الوقت الحاضر، في مرحلة التطوير، هناك بالفعل عدد كبير من العينات التي يتم إنتاجها عن طريق الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومع تقدم تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد، سيتم تسليط الضوء بشكل أكبر على مزايا دورة الإنتاج القصيرة والدقة العالية والتكلفة المنخفضة.

03. الإنتاج الضخم للأجزاء

في الوقت الحاضر، لا تزال الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد قليلة نسبيًا ويتم تطبيقها بشكل مباشر على مركبات الإنتاج الضخم، ولا يزال معظمها يستخدم كأجزاء اختبار.

لا يعني ذلك أن جودة الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد ليست جيدة، ولكن سرعة الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية لا يمكنها تلبية احتياجات الإنتاج الضخم.

لذلك، تُستخدم الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد الحالية فقط في بعض نماذج الإنتاج الصغيرة نسبيًا، مثل السيارات الفائقة المختلفة وسيارات F1 وكأجزاء معدلة.

نظرًا للدرجة العالية من التخصيص وقيود القوالب الصغيرة للطباعة ثلاثية الأبعاد، يمكن تصنيع بعض الأجزاء المحسنة طوبولوجيًا، والتي غالبًا ما تكون ذات هندسة معقدة وأخف وزنًا وأداء أفضل من الأجزاء الأصلية.

في الوقت الحاضر، تعمل الشركات المصنعة الكبرى في صناعة السيارات على زيادة استثماراتها في البحث والتطوير في مجال تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد. ومن المأمول أن يتم استخدام تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج أجزاء بكميات كبيرة وتحقيق أداء أفضل للسيارات.

04. تحقيق وضع الإنتاج الموزع

كما نعلم جميعًا، فإن صناعة السيارات هي صناعة شديدة التركيز، حيث يتم شحن عدد كبير من الأجزاء إلى المصانع، ويتم تجميعها على خط الإنتاج لتكوين مركبات كاملة، ثم يتم شحنها حول العالم للبيع.

النقل المعني يستغرق الكثير من الوقت والمال. على سبيل المثال، تتركز السيارة الفرنسية الجديدة Citroen في إنتاج مدينة تشنغدو، ومن ثم يتم إرسالها إلى المبيعات العالمية.

يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تحقيق الإنتاج الموزع، ويمكن طباعة الهيكل والأجزاء المختلفة ثلاثية الأبعاد محليًا ثم تجميعها.

05. طباعة السيارة كاملة

من وجهة النظر الحالية، لا تزال السيارة المطبوعة على مسافة معينة من الإنتاج الضخم، ولكن على مر السنين، ظهرت أيضًا مجموعة متنوعة من السيارات المطبوعة ثلاثية الأبعاد والمركبات الكهربائية.

يمكن بالفعل استخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد الحالية لطباعة هيكل السيارة بالكامل والإطار والباب وما إلى ذلك، ويمكن دمج الهيكل المطبوع ثلاثي الأبعاد والأجزاء الأخرى مع أجزاء متعددة وطباعتها في قطعة واحدة، مما لا يؤدي فقط إلى تقليل وقت التجميع ، ولكن أيضًا تحسين الحزم.

ومع ذلك، فهي محدودة حاليًا بسرعة الطباعة وليس لديها القدرة على الإنتاج الضخم. وعندما تزيد سرعة الطباعة إلى مرحلة معينة، فإن إنتاج سيارات الطباعة ثلاثية الأبعاد ليس مستحيلا.

من هذه المنظورات، عندما يتم تطوير تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى حد ما، فإن التأثير المستقبلي على صناعة السيارات سيكون هائلاً.