3D spausdinimo ateities potencialas automobilių sektoriuje

3D spausdinimas turi didelį ateities potencialą automobilių sektoriuje, kuriame yra erdvės augti trimis pagrindinėmis kryptimis: išplėsti jau šiandien teikiamus pranašumus, atverti platesnius pritaikymus, kai bus įveiktos dabartinės techninės kliūtys, ir skatinti kryptingą plėtrą keliose konkrečiose taikymo srityse. Toliau pateikiamose dalyse pateikiama kiekviena iš šių krypčių.

Dizaino programos ir toliau bus gilinamos. Automobilių gamyba jau dabar yra viena iš svarbiausių metalo 3D spausdinimo taikymo sričių, o jos pranašumai projektavimo etape yra ypač ryškūs. Dizaineriai gali naudoti greitą-3D spausdinimo prototipų kūrimą, kad sukurtų koncepcinius modelius per kelias valandas ar dienas. Palyginti su tradiciniais rankomis -konstruotais molio modeliais -, procesas, kuriam istoriškai reikėjo kvalifikuotų modeliuotojų, dirbusių kelias dienas ar net savaites, kad stilisto eskizą paverstų fizine forma - 3D spausdinimas gali tiksliau ir per daug trumpesnį laiką paversti 3D dizaino failą fiziniu objektu, o tai reikšmingai pagerina automobilių dizaino gamybos efektyvumą. Daugelis pagrindinių gamintojų jau taiko šį metodą, įskaitant BMW ir „Mercedes{11}}Benz“ projektavimo centrus, kur 3D-spausdinti modeliai yra reguliariai naudojami paviršiaus formoms ir proporcijoms įvertinti prieš įsigyjant brangesnius įrankius. Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad 3D spausdinimo taikymas projektavimo procese bus dar gilesnis. Užuot apsiribojęs išoriniu stiliumi ir moksliniais tyrimais bei plėtra, tikėtina, kad jis vaidins vis svarbesnį vaidmenį kuriant interjero konstrukcijų ir funkcinių komponentų dizainą, leisdamas kurti sudėtingesnius ir novatoriškesnius dizaino sprendimus ir dar labiau sutrumpinti bendrą naujos{17}}transporto priemonės kūrimo ciklą.

Medžiagų parinkimas ir prototipų gamyba toliau tobulės{0}}D spausdinimas jau dabar siūlo platų medžiagų pasirinkimą, todėl gamintojai gali gaminti prototipus su skirtingomis mechaninėmis savybėmis ir tiksliomis funkcinėmis savybėmis. Tai suteikia gamintojams galimybę anksti nustatyti ir ištaisyti projektavimo klaidas, sumažinant klaidų sąnaudas, kol jos nepatenka į įrankius ir gamybą. Medžiagų mokslui toliau tobulėjant, tikėtina, kad 3D spausdinimui bus prieinama vis daugiau naujų medžiagų tipų, tinkamų automobilių gamybai, toliau gerinant prototipų kokybę ir našumą bei geriau tenkinant specialius įvairių transporto priemonių komponentų medžiagų reikalavimus - nuo karščiui-atsparių polimerų, skirtų naudoti po-dangčiu, iki didesnio-stiprumo lydinių konstrukciniams prototipams.

Bus atnaujinta įrankių ir tvirtinimo detalių gamyba. 3D spausdinimas – tai greitas ir tikslus strypų, tvirtinimo detalių ir kitų gamybos įrankių gamybos metodas, labai sumažinantis sąnaudas ir laiką, reikalingą šiems įrankiams gaminti -, o tai savo ruožtu pagerina automobilių gamintojų pajėgumus, efektyvumą ir kokybę. Konkrečios gamybos įrankių taikymo sritys jau apima vandenyje -tirpių šerdžių, anglies-pluošto-apvyniotų įrankių ir įpurškimo formų, kurios leidžia greitai, mažos- apimties įrankius pritaikyti, sumažina išlaidas ir sutrumpina pateikimo į rinką laiką. Tikimasi, kad ateityje 3D spausdinimas įrankių ir tvirtinimo elementų gamyboje taps išmanesnis ir labiau automatizuotas, o tai dar labiau pagerins gamybos tikslumą ir efektyvumą visoje įrankių tiekimo grandinėje.

Komponentų projektavimas ir gamyba ir toliau bus diegiami. Kuriant ir gaminant automobilių komponentus, 3D spausdinimas leidžia gamintojams pasiekti mažų -partijinių individualizuotų dalių kartu su gamybos automatizavimu ir kurti bei gaminti organinių formų, tuščiavidurių vidinių struktūrų ir neigiamų- juodraštinių geometrijų komponentus, kuriuos būtų sunku arba neįmanoma pagaminti naudojant įprastinius įrankius. 3D spausdinimas gali greitai sukurti sudėtingus komponentus- 3D failą ir iš naujo atspausdinkite dalį kitam bandymo etapui - daug greitesnis iteracijos ciklas nei fizinio štampėlio perdirbimas. Tikimasi, kad 3D{10}}spausdinti komponentai bus plačiau pritaikyti įvairiose transporto priemonės sistemose, įskaitant variklį, pavarą ir važiuoklę, todėl bus lengvesni{11}}svoriai, didesni{12}}našumo komponentai ir pagerės bendras transporto priemonės našumas.

Mašinos dydžio apribojimų įveikimas. Miltelinio sluoksnio lydyto metalo 3D spausdinimo technologiją šiuo metu riboja konstrukcijos kameros dydis, paprastai ribojamas iki 400 mm arba 600 mm, todėl sunku spausdinti didesnius automobilių komponentus. Tikimasi, kad ateityje, tobulėjant technologijai, 3D spausdinimo įrangos dydis padidės, todėl bus galima spausdinti didesnius automobilių komponentus ir patenkinti automobilių gamybos poreikį didelėms konstrukcijoms, pvz., kėbulo rėmams ir važiuoklės konstrukcijoms, - dalims, kurios šiandien praktiškai nepasiekia papildomos gamybos.

Tikslumo gerinimas. Gaminant priedus, reikia pagaminti tikslias dalis su minimaliais tolesnio{1}}apdorojimo reikalavimais. Tikimasi, kad ateityje 3D spausdinimo technologijos tikslumas ir toliau gerės, mažės papildomo apdorojimo-darbų ir pagamintų komponentų kokybės bei nuoseklumo. Taip bus geriau patenkinti automobilių gamybos didelio-tikslumo dalių, pvz., tiksliųjų variklio komponentų ir jutiklių, paklausa, kur leistinos nuokrypos šiuo metu dažnai nesiekia masinės{7}}automobilių gamybos, be didelio antrinio apdirbimo.

Efektyvumo gerinimas. Šiuo metu priedų gamyba automobilių gamybos tikslais yra gana lėta - štampavimo presas gali pagaminti dalį maždaug kas šešias sekundes, o miltelių sluoksnio lydymo technologija gali užtrukti kelias valandas, kol pagaminama mažų dalių partija. Tikimasi, kad ateityje 3D spausdinimo greitis labai padidės, priartėdamas prie tradicinių gamybos procesų ar net pasiekdamas tokį lygį, leisdamas didelio masto, efektyviai gaminti, sumažinti gamybos sąnaudas ir pagerinti rinkos konkurencingumą, palyginti su įprastais metodais.

Sąnaudų mažinimas. Automobilių pramonė reikalauja griežtos gamybos sąnaudų kontrolės. Nors priedų gamyboje galima surinkti kelias dalis vienu konstravimu, liejimas išlieka beveik dviem eilėmis pigesnis, atsižvelgiant į -dalies tūrį. Ateityje, 3D spausdinimo technologijai plintant ir masto ekonomijai, tikimasi, kad sumažės įrangos ir medžiagų sąnaudos, o spausdinimo efektyvumas padidės -, todėl 3D spausdinimas užims konkurencingesnę kainą automobilių masinėje gamyboje ir padės jį plačiau taikyti visoje pramonėje.

3D-spausdinti elektros varikliai tampa svarbia programa. Pagal pasaulinius „grynojo nulio“ tikslus elektros variklių energijos vartojimo efektyvumo didinimas tapo aiškia pramonės tendencija, o 3D -spausdinti varikliai greičiausiai taps vienu iš svarbiausių 3D spausdinimo programų automobilių pramonėje. Taikant tradicinius gamybos procesus, geometrinis elektros variklių optimizavimas iš prigimties yra ribotas, todėl dizaineriai verčiami kompromisais tarp našumo ir efektyvumo, dėl kurių įprastiniai metodai jau priartėjo prie praktinių ribų. Priešingai, papildomos gamybos sistemos suteikia aiškių pranašumų gaminant komponentus su netradicine topologija-optimizuotomis struktūromis arba mažomis gamybos partijomis -, atverdamos naujus kelius variklių gamybai, kurių tiesiog nėra liejant ar štampuojant. Elektros variklių tyrimų ir plėtros komandos visame pasaulyje jau daug pastangų skyrė siekdamos integruoti priedų gamybos sistemas į variklių gamybos ciklą, siekdamos įdiegti galingesnę ir efektyvesnę topologiją{12}}optimizuotus naujos kartos{13}}variklius. Tikimasi, kad per ateinančius kelerius metus topologijos-optimizuotų variklio komponentų, naudojant 3D spausdinimą, prototipų kūrimas labai padidės, o greičiausiai aktyvumo koncentracija bus 3D -spausdintose variklio apvijose, šilumokaičiuose ir sinchroniniuose rotoriuose - visose srityse, kuriose netradicinė vidinė geometrija tiesiogiai paverčia našumu.

Plėtra į automobilių remontą ir antrinę rinką{0}}D spausdinimo technologija taip pat turi platų pritaikymo perspektyvą transporto priemonių remonto ir antrinėje rinkoje. Kai automobilių komponentai yra pažeisti arba juos reikia pakeisti, 3D spausdinimas gali būti naudojamas greitai pagaminti reikiamas dalis, sumažinant laukimo laiką ir remonto išlaidas. Tai ypač vertinga senesniems transporto priemonių modeliams arba retiems komponentams, kur 3D spausdinimas gali išspręsti detalių{5}}tiekimo problemas, kurias įprastos tiekimo grandinės sunkiai sprendžia, kai nebenaudojami originalūs įrankiai, taip pagerinant remonto efektyvumą ir paslaugų kokybę nepriklausomose parduotuvėse ir platinimo paslaugų centruose.

Platesnis pritaikytos transporto priemonių gamybos pritaikymas. Kadangi vartotojų poreikis individualizuotoms transporto priemonėms ir toliau auga, tikimasi, kad pritaikyta transporto priemonių gamyba taps pagrindine ateities tendencija. 3D spausdinimo technologija įgalina mažomis-suasmenintų komponentų gamybą, tenkinant vartotojų individualizuoto išorės stiliaus, interjero ypatybių ir funkcinių galimybių poreikį. Automobilių gamintojai galės naudoti 3D spausdinimą, kad greitai pagamintų tinkintus komponentus, pagrįstus individualiais vartotojų pomėgiais, ir surinktų juos į tikrai vieną -tokio tipo{6}}-transporto priemonę -, o tai padės pagerinti vartotojų pasitenkinimą ir sustiprinti prekės ženklo konkurencingumą vis labiau suasmeninamoje- rinkoje.

Kartu šios trys kryptys, - gilinančios dabartines stiprybes, įveikiančios šiandienos techninius suvaržymus ir sutelkdamos plėtrą į didelės-vertės nišas, pvz., variklių gamybą, antrinės rinkos palaikymą ir pritaikymą -, rodo ateitį, kurioje 3D spausdinimas peržengs dabartinį prototipų kūrimo ir mažos apimties įrankio vaidmenį{4}. Didėjant konstrukcijų dydžiams, tobulėjant tikslumui, didėjant spausdinimo greičiui ir toliau mažėjant sąnaudoms, automobilių taikomųjų programų, kuriose 3D spausdinimas gali konkuruoti dėl savo pranašumų, o ne vien kaip projektavimo{7}}pagalba, asortimentas ateinančiais metais greičiausiai nuolat plėsis.