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

Druk 3D jest stosowany od lat 80. XX wieku, czyli od nieco ponad 30 lat. Ta rozwijająca się technologia znalazła zastosowanie w wielu branżach. Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na spersonalizowane i dostosowane do potrzeb klienta produkty motoryzacyjne, a także trudnościami, takimi jak długi czas i wysokie koszty produkcji i konserwacji niektórych tradycyjnych, złożonych części, technologia druku 3D jest coraz częściej preferowana przez firmy motoryzacyjne, dostawców części i usług posprzedażowych. Jak wszyscy wiemy, przemysł motoryzacyjny jest typową branżą kapitałochłonną i technologicznie intensywną, a inwestycje w badania i rozwój nowych samochodów są również bardzo wysokie. W rezultacie firmy samochodowe, dostawcy części i usług posprzedażowych aktywnie poszukują nowych technologii, aby obniżyć koszty materiałów i zwiększyć wydajność. Technologia druku 3D zaczęła być następnie badana i stosowana w dziedzinie części samochodowych, zwłaszcza w produkcji i konserwacji samochodów, stając się coraz bardziej dojrzała.

Definicja technologii druku 3D

Technologia druku 3D to rodzaj cyfrowego pliku modelu, który opiera się na wykorzystaniu proszku metalu lub plastiku oraz innych materiałów klejących, nakładanych warstwowo na drukarkę 3D w celu stworzenia obiektu. Technologia ta pozwala nam przekształcać modele cyfrowe w obiekty fizyczne za pomocą oprogramowania CAD (Computer Aided Design). Zastosowania technologii druku 3D obejmują produkcję, medycynę i inne dziedziny.

Zalety technologii druku 3D

1. Szybkie prototypowanie: Drukarki 3D umożliwiają szybkie prototypowanie, umożliwiając błyskawiczne projektowanie, produkcję i testowanie niestandardowych części oraz szybką modyfikację projektów bez wpływu na szybkość procesu drukowania.

2. Swoboda projektowania: Druk 3D pozwala tworzyć złożone kształty geometryczne, trudne do uzyskania tradycyjnymi metodami produkcji. Można łatwo modyfikować projekt i tworzyć dowolne kształty geometryczne.

3. Zmniejsz ilość odpadów: Druk 3D wykorzystuje proces produkcji addytywnej, w którym używane są wyłącznie materiały potrzebne do wytworzenia wymaganych części. Tradycyjne metody przetwarzania polegają na cięciu dużych kawałków niepodlegającego recyklingowi materiału w celu wytworzenia części, co generuje dużą ilość odpadów.

4. Koszt: Druk 3D pozwala ograniczyć koszty produkcji, gdyż płacisz tylko za materiały niezbędne do wydruku.

5. Druk na żądanie: Druk 3D pozwala drukować na żądanie, unikając nadmiaru zapasów i kosztownego magazynowania. Wykorzystuje technologię zarządzania zapasami just-in-time, aby zwolnić miejsce w magazynie poprzez drukowanie projektów w dokładnie potrzebnej ilości i tylko wtedy, gdy jest to potrzebne.

6. Szybkość: Druk 3D pozwala na wydrukowanie części w ciągu zaledwie kilku godzin, w zależności od stopnia skomplikowania i rozmiaru części, natomiast obróbka może potrwać znacznie dłużej.

7. Zapewnij więcej opcji produkcyjnych: Metody druku 3D oferują szeroką gamę produktów. Umożliwiają produkcję produktów projektowanych indywidualnie i dostosowywanych do indywidualnych potrzeb.

8. Lżejszy: Materiały plastikowe używane w druku 3D są znacznie lżejsze niż metal. Wiele samochodów wykorzystuje części drukowane w technologii 3D, aby ich pojazdy były lżejsze i bardziej oszczędne pod względem zużycia paliwa.

9. Oszczędzaj na kosztach magazynowania: Druk 3D pozwala na wytwarzanie produktów wyłącznie na żądanie, dlatego nie musisz martwić się o przestrzeń magazynową ani o magazyny z nadwyżkami zapasów.

10. Stwórz więcej miejsc pracy: Powszechne wykorzystanie druku 3D stworzy miejsca pracy dla inżynierów zajmujących się projektowaniem sprzętu oraz dla techników, którzy będą zarządzać zapasami i rozwiązywać problemy. Coraz więcej artystów będzie korzystać z druku 3D, aby dostarczać swoje produkty.

Wady technologii druku 3D

1. Nie nadaje się do produkcji masowej: Jeśli konieczne jest wyprodukowanie dużej liczby części, druk 3D nie jest idealnym procesem produkcyjnym. Inne metody, takie jak formowanie wtryskowe, mogą być opłacalne w przypadku drukowania dużych części.

2. Ograniczone materiały: Do produkcji części drukowanych w technologii 3D można używać wyłącznie określonych tworzyw sztucznych o określonych właściwościach mechanicznych. Niektóre drukarki 3D mogą wykorzystywać metal, ale możliwości wyboru metalu są ograniczone.

3. Ograniczona objętość robocza: Większość drukarek 3D ma małe pomieszczenia robocze. Jeśli drukowane części są większe niż pomieszczenie, w którym drukowana jest drukarka, konieczne będzie podzielenie tych części na kilka mniejszych i sklejenie ich ze sobą podczas obróbki końcowej.

4. Wzrost kosztów druku wielkoformatowego: Jeśli wydruk jest większy niż powierzchnia robocza, koszt druku wzrośnie, ponieważ drukowanie zajmie więcej czasu. Proces ten wymaga również pracy ręcznej.

5. Mniej miejsc pracy w przemyśle: Druk 3D doprowadzi do zmniejszenia liczby miejsc pracy w przemyśle, co będzie miało wpływ na gospodarki krajów trzeciego świata, zwłaszcza te, których działalność opiera się na pracy wymagającej niskich kwalifikacji.

6. Kwestie praw autorskich: Coraz częstsze wykorzystywanie mechanizmów druku 3D może prowadzić do wielu problemów z prawami autorskimi. Otworzy to drogę dla większej liczby podróbek, zwłaszcza jeśli produkty znajdują się w plikach cyfrowych.

7. Obróbka końcowa: Druk 3D wymaga czyszczenia w celu usunięcia materiałów pomocniczych i wygładzenia powierzchni wyprodukowanych elementów. To spowalnia proces.

8. Produkcja towarów niebezpiecznych: Bez odpowiednich regulacji druk 3D może prowadzić do produkcji towarów niebezpiecznych, takich jak broń palna i fałszywe pieniądze. Proces produkcyjny może również podważyć mechanizmy kontroli.

9. Drukowanie bezużytecznych przedmiotów: Druk 3D może prowadzić do produkcji nieprzyjaznych dla środowiska, bezużytecznych przedmiotów.

10. Struktura części: W procesie wytwarzania addytywnego części są drukowane warstwowo i muszą być ze sobą połączone w trakcie drukowania. Jeśli warstwy się rozdzielą, część ulegnie uszkodzeniu.

01. Wykonaj części zamienne do pojazdów

Ponieważ samochód ulegnie uszkodzeniu i będzie wymagał naprawy, warsztaty 4S i warsztaty samochodowe przygotują niektóre części. Jednak ze względu na zbyt dużą liczbę części samochodowych, niemożliwe jest zarezerwowanie każdej części, a koszty magazynowania będą wysokie. Niewielki rynek z niewielką liczbą producentów również wydłuża czas konserwacji.

Dlatego drukowanie części w technologii 3D stało się nowym sposobem pozyskiwania części zamiennych, a sklepy mogą drukować potrzebne części bezpośrednio na miejscu, co pozwala zmniejszyć presję związaną z zapasami i skrócić czas konserwacji.

Z jednej strony zmniejsza to presję związaną z zapasami, z drugiej zaś oszczędza czas poświęcany na zamawianie części i zwiększa efektywność konserwacji.

W przyszłości w magazynach części zamiennych prawdopodobnie będą dominować modele cyfrowe.

02. Wykonaj próbki produktu

Samochód jako kompleksowy produkt współczesnej cywilizacji przemysłowej, od projektu po masową produkcję, badania i rozwój, aż po konieczność wyprodukowania dużej liczby próbek. Przed drukiem 3D próbki te były obrabiane ręcznie, CNC i innymi metodami.

Obecnie, na etapie rozwoju, druk 3D wytwarza już dużą liczbę próbek. Wraz z rozwojem technologii druku 3D, zalety krótkiego cyklu produkcyjnego, wysokiej precyzji i niskich kosztów będą się jeszcze bardziej uwydatniać.

03. Produkcja części masowa

Obecnie stosunkowo niewiele części drukowanych w technologii 3D jest bezpośrednio stosowanych w pojazdach produkowanych masowo, a większość z nich nadal służy jako części testowe.

Nie chodzi o to, że jakość części drukowanych w technologii 3D jest słaba, ale o to, że obecna prędkość drukowania 3D nie spełnia wymagań masowej produkcji.

Dlatego też współczesne części drukowane w technologii 3D są stosowane jedynie w stosunkowo niewielkich modelach produkcyjnych, takich jak różnego rodzaju supersamochody, bolidy F1, oraz jako części modyfikowane.

Ze względu na wysoki stopień personalizacji i niewielkie ograniczenia formowania w druku 3D, możliwe jest wytwarzanie niektórych zoptymalizowanych topologicznie części, które często mają złożoną geometrię, są lżejsze i mają lepsze parametry niż części oryginalne.

Obecnie czołowi producenci w branży motoryzacyjnej zwiększają inwestycje w badania i rozwój technologii druku 3D. Istnieje nadzieja, że ​​technologia druku 3D znajdzie zastosowanie w masowej produkcji części i poprawi osiągi samochodów.

04. Zrealizuj rozproszony tryb produkcji

Jak wszyscy wiemy, przemysł motoryzacyjny jest branżą o dużej koncentracji, dużą liczbę części wysyła się do fabryk, montuje na linii produkcyjnej w kompletne pojazdy, a następnie wysyła na cały świat w celu sprzedaży.

Transport jest czasochłonny i kosztowny. Na przykład produkcja nowego francuskiego Citroena koncentruje się w Chengdu, a następnie trafia do sprzedaży globalnej.

Druk 3D umożliwia realizację produkcji rozproszonej, a podwozie i różne części można drukować w technologii 3D lokalnie, a następnie montować.

05. Wydrukuj cały samochód

Z dzisiejszego punktu widzenia, drukowane pojazdy wciąż znajdują się w pewnej odległości od produkcji masowej, ale na przestrzeni lat pojawiło się wiele różnorodnych samochodów i pojazdów elektrycznych drukowanych w technologii 3D.

Obecną technologię druku 3D można już stosować do drukowania całego podwozia pojazdu, ramy, drzwi itp., a podwozie i inne części drukowane w technologii 3D można łączyć w całość, drukując je w całości, co nie tylko skraca czas montażu, ale także poprawia ich wytrzymałość.

Jednak obecnie jest on ograniczony prędkością druku i nie nadaje się do masowej produkcji. Gdy prędkość druku wzrośnie do pewnego poziomu, produkcja samochodów metodą druku 3D nie będzie niemożliwa.

Z tej perspektywy, gdy technologia druku 3D zostanie w pewnym stopniu rozwinięta, jej wpływ na przemysł motoryzacyjny w przyszłości będzie ogromny.