Aplikační analýza technologie 3D tisku v oblasti automobilového odlehčení

S neustálým vývojem3D tisktechnologie, její aplikace v automobilových součástech je stále rozšířenější. Někteří lidé věří, že to bude obrovský průlom v automobilovém průmyslu a pravděpodobně převálcuje „čtyři skvělé řemeslo“. A nyní se jeho sen postupně stává skutečností. Ve vlně Průmyslu 4.0 se 3D tisk jako jádro této transformace v posledních letech opět prosadil do popředí trhu a našel široké uplatnění v různých oborech. Automobilový průmysl a výroba dílů je předním průmyslovým odvětvím ve výrobním sektoru a je hlavním směrem rozvoje technologie 3D tisku. Z dlouhodobého hlediska je však trendem odlehčování vozidel a u tradičních vozidel vyžaduje dosažení úspory energie a snížení emisí odlehčení vozidel.
Jaký je dopad 3D tisku na automobilový průmysl ve srovnání s tradičními výrobními procesy
Z hlediska designu
3D tisk dokáže dokončit výrobu koncepčního modelu během několika hodin až dnů a použít jej pro automobilový styling. Ve srovnání s tradičními ručními výrobními metodami může 3D tisk dosáhnout přesnějšího převodu z výkresů na entity a výrazně zkrátit výrobní cyklus, čímž se zlepší efektivita výroby ve fázi automobilového designu. Technologie 3D tisku dnes využívá mnoho výrobců, např. BMW, Mercedes Benz atd.
Co se týče surovin
Technologie 3D tisku může poskytnout různé materiály, mechanické vlastnosti a přesné funkční prototypy, což výrobcům umožňuje včas identifikovat problémy, zlepšit návrhy a snížit náklady na chyby.
Ohledně nástrojů a příslušenství
3D tisk poskytuje rychlý a přesný prostředek pro výrobu forem, což výrazně snižuje náklady a čas výroby forem. Výrobci automobilů proto rychle zvýšili výrobní kapacitu, zlepšili efektivitu a zlepšili kvalitu.
Využití technologie 3D tisku, jako jsou rozpustná jádra, navíjení uhlíkových vláken a nástroje pro vstřikování, může podnikům pomoci dosáhnout rychlého a malosériového přizpůsobení forem, snížit výrobní náklady a zkrátit cykly vývoje produktů.
Při výrobě hotových dílů
Prostřednictvím 3D tisku mohou společnosti vyrábějící automobily dosáhnout malých sérií přizpůsobení a zpracování dílů, stejně jako výroby a výroby složitých tvarů, jako jsou organické tvary, dutiny a negativní kresba. Technologie 3D tisku může dosáhnout rychlé výroby složitých tvarových dílů. Pokud jsou během procesu kontroly zjištěny problémy, je třeba provést pouze úpravy 3D dokumentu pro další tisk.
V reakci na rychlý vývojový trend 3D tisku v současném automobilovém průmyslu nedávno zveřejněná studie světoznámé výzkumné firmy Frost&Sullivan ukazuje, že do roku 2025 dosáhne velikost celosvětového trhu s 3D tiskem pro automobily 4,3 miliardy dolarů. Ve skutečnosti Ford, BMW, Lamborghini, Volkswagen, General Motors, Porsche, Honda, Chrysler, Mercedes Benz, Audi a další neustále zkoumají různé možnosti technologie 3D tisku.
V této éře rychlého technologického pokroku se disciplína „3D tisk“ stala horkým tématem a byla široce používána v různých průmyslových odvětvích. Mezi ně patří výroba automobilů a jejich dílů. Doposud bylo 3D vytištěno nejen mnoho komponentů, jako je podvozek automobilů, vnitřní a vnější panely, s použitím plastů ABS a uhlíkových vláken jako základních materiálů. Tisk „celého vozidla“ také prošel několika displeji, zkrátil dobu tisku, zlepšil technologický obsah a přitáhl celosvětovou pozornost.
V současné době mezi hlavní metody 3D tisku patří: vytlačování tavením materiálu FDM, nástřik lepidla 3 DP, nástřik kapkami materiálu, tavení nanášením prášku, přímé nanášení energie, vrstvení tenkých desek LOM a nanášení fotocitlivé pryskyřice. Mezi nimi technologie FDM, technologie tavení rozprašováním prášku, technologie SLA a další technologie byly použity v automobilovém průmyslu a neomezují se pouze na automobilové komponenty. Mnoho firem také začalo odvážně tisknout „celá“ auta.
Výhody 3D tisku
Ve srovnání s tradiční „subtraktivní výrobou“ (jako je CNC) je výhodou 3D tisku to, že dokáže automaticky konstruovat díly libovolného tvaru pomocí dat počítačové grafiky, což eliminuje potřebu vývoje a procesu výroby forem složitých konstrukčních součástí. To zkracuje vývojový cyklus nových produktů a šetří mnoho pracovních sil, finančních zdrojů a času. Proto jsou jeho výrobní náklady nižší, vývojový cyklus kratší a efektivita výroby vyšší. Navíc v raných fázích návrhu lze pomocí technologie 3D tisku k ověření sestavitelnosti produktů včas odhalit chyby návrhu, složité komponenty nebo proveditelnost návrhu prototypu.
Výhoda 3D tisku spočívá ve výrobě složitých, malých a obtížně vyrobitelných součástek! Teoreticky rychlost hromadné výroby a náklady na technologii 3D tisku nejsou rychlé, ale může akumulovat materiály od nuly, oprostit se od tradičních procesních omezení a získat produkty jakéhokoli tvaru. Pokud je například potřeba vyrábět složité, ale vysoce přesné díly, nebo vyrábět duté tenkostěnné díly, může tento problém vyřešit technologie 3D tisku. Nejdůležitějším bodem je, že 3D tisk umožňuje, aby výroba dílů byla neomezená procesy a spoléhala více na nápady. Čím modernější a obtížnější je zpracovávat díly konvenčními metodami, tím jsou vhodnější pro 3D tisk. V tomto procesu je ve srovnání s tradičními výrobními metodami pro uživatele nejatraktivnějším aspektem 3D tisku také snižování nákladů.
Aplikace v aktuální fázi
Ve srovnání s tradičním automobilovým průmyslem je výkon technologie 3D tisku stále relativně nízký, takže je téměř nemožné dosáhnout velkosériové výroby. Navíc kvůli nutnosti vybalancovat bezpečnost a další faktory je obtížné vyvážit kvalitu produktu a náklady, což má za následek současné vysoké výrobní náklady 3D automobilů.
V současné době je 3D tisk vhodnější pro design a výzkum a vývoj vozidel, stejně jako pro kusovou a malosériovou výrobu, jako je kusová výroba kalového modelu celého vozidla, karoserie, podvozku, synchronizátoru a pryžových dílů.
Technologie 3D tisku má z hlediska designu charakteristiku rychlého prototypování, což umožňuje automobilkám využít ji pro výzkum a vývoj designu tvarů karoserie. Ve srovnání s tradiční ruční výrobou může 3D tisk dosáhnout přesnějšího převodu z výkresů na produkty, zkrátit výrobní cyklus a zlepšit efektivitu výroby ve fázi automobilového designu. V současné době mnoho výrobců automobilů aplikovalo 3D tisk na návrhy Mercedes Benz.
Pokud jde o díly, 3D tisk může také dosáhnout rychlé výroby složitých tvarovaných výrobků. V tradiční výrobě automobilů je vývoj produktu obvykle zdlouhavý proces. V procesu vývoje a testování produktu je také nutné vyrobit některé formy, což je časově i finančně náročné. Pokud se vyskytne problém, úprava komponent bude také trvat dlouho. 3D tisk může dosáhnout rychlé výroby složitých tvarových dílů. Pokud jsou během procesu kontroly zjištěny problémy, je třeba provést pouze úpravy 3D dokumentu, aby bylo možné jej znovu vytisknout. Dá se říci, že v budoucnu může 3D tisk výrazně snížit výrobní náklady dílů a zlepšit efektivitu výroby.
Integrace technologie 3D tisku a technologie CNC
Přestože 3D tisk úspěšně zjednodušil tradiční složité výrobní procesy a vyřešil problémy v oblasti materiálů, stále existuje mnoho naléhavých problémů, které je třeba vyřešit při rozšiřování rozsahu jeho aplikací. Zároveň je také omezován a ovlivňován technologickým vybavením, novými materiály, konstrukčním softwarem, kvalitou a bezpečností a také veřejným prostředím.
3D tisk navíc nemůže nahradit tradiční CNC, protože oba mají své silné stránky. První má vyšší přesnost než druhý, zatímco druhý je složitější než CNC. Jako důležitý doplněk tradičních procesů není hlavní funkcí 3D tisku nahrazovat, ale doplňovat, takže kombinace s CNC technologií je dobrou volbou.