Budúci potenciál 3D tlače v automobilovom sektore

3D tlač má významný budúci potenciál v automobilovom sektore s priestorom na rast v troch hlavných smeroch: prehlbovanie výhod, ktoré už dnes ponúka, odblokovanie širších aplikácií po prekonaní súčasných technických prekážok a podpora cieleného vývoja v niekoľkých špecifických oblastiach použitia. Sekcie nižšie rozširujú každý z týchto smerov.

Dizajnové aplikácie sa budú naďalej prehlbovať. Automobilová výroba je už jednou z najdôležitejších oblastí použitia kovovej 3D tlače a jej výhody sú obzvlášť výrazné vo fáze návrhu. Dizajnéri môžu využiť rýchly-prototypový charakter 3D tlače na vytvorenie koncepčných modelov v priebehu niekoľkých hodín alebo dní. V porovnaní s tradičnými ručne-hlinenými modelmi - je to proces, ktorý si historicky vyžadoval skúsených modelárov, ktorí pracovali niekoľko dní alebo dokonca týždňov, aby preložili náčrt stylistu do fyzickej podoby - 3D tlač dokáže previesť súbor 3D návrhu na fyzický objekt presnejšie a v oveľa kratšom čase, čím sa zmysluplne zvýši efektivita výroby automobilového dizajnu. Tento prístup už prijalo niekoľko významných výrobcov vrátane dizajnérskych centier BMW a Mercedes-Benz, kde sa modely vytlačené v 3D{13}} bežne používajú na hodnotenie povrchových tvarov a proporcií predtým, ako sa zaviažu k drahším nástrojom. Pri pohľade do budúcnosti sa očakáva, že aplikácia 3D tlače v procese navrhovania pôjde ešte hlbšie. Namiesto toho, aby sa obmedzoval na exteriérový štýl a výskum a vývoj, pravdepodobne bude hrať čoraz významnejšiu úlohu aj v dizajne interiérových štruktúr a dizajne funkčných komponentov, čo umožní komplexnejšie a inovatívnejšie dizajnové riešenia a zároveň ešte viac skráti celkový cyklus vývoja nového{17}}vozidla.

Výber materiálu a výroba prototypov sa budú neustále zlepšovať. 3D tlač už ponúka široký výber materiálov, čo umožňuje výrobcom vyrábať prototypy s rôznymi mechanickými vlastnosťami a presnými funkčnými charakteristikami. To dáva výrobcom možnosť včas identifikovať a opraviť chyby návrhu, čím sa minimalizujú náklady na chyby skôr, ako sa prenesú do nástrojov a výroby. Keďže veda o materiáloch neustále napreduje, čoraz väčší počet nových typov materiálov vhodných pre automobilovú výrobu bude pravdepodobne k dispozícii pre 3D tlač, čím sa bude ďalej zlepšovať kvalita a výkon prototypov a lepšie spĺňať špeciálne požiadavky na materiály rôznych komponentov vozidiel - od tepelne-polymérov na použitie pod-kapotou až po zliatiny s vyššou{7}}pevnosťou pre konštrukčné prototypy.

Výroba nástrojov a prípravkov bude inovovaná. 3D tlač ponúka rýchly a presný spôsob výroby prípravkov, prípravkov a iných výrobných nástrojov, čím sa výrazne znížia náklady aj čas potrebný na výrobu týchto nástrojov -, čo zase zvyšuje kapacitu, efektivitu a kvalitu pre výrobcov automobilov. Špecifické aplikácie výrobných nástrojov už zahŕňajú vo vode-rozpustné jadrá, nástroje obalené uhlíkovými-vláknami{5}}a vstrekovacie formy, ktoré všetky umožňujú rýchle prispôsobenie nástrojov v malom-objeme, znižujú náklady a skracujú čas uvedenia na trh. V budúcnosti sa očakáva, že aplikácia 3D tlače vo výrobe nástrojov a upínacích prípravkov bude inteligentnejšia a automatizovanejšia, čím sa ďalej zlepší presnosť a efektívnosť výroby v celom dodávateľskom reťazci nástrojov.

Dizajn a výroba komponentov budú pokračovať v inováciách. Pri navrhovaní a výrobe automobilových komponentov umožňuje 3D tlač výrobcom dosahovať malé-sériové prispôsobené diely popri automatizácii výroby a vytvárať a vyrábať komponenty s organickými tvarmi, dutými vnútornými štruktúrami a negatívnymi -geometriami návrhu, ktoré by bolo ťažké alebo nemožné vyrobiť pomocou konvenčných nástrojov. 3D tlač dokáže rýchlo vyrobiť zložité-súčiastky v tvare súboru a pri testovaní jednoducho odhalí problém so súčiastkami. pre ďalšie kolo testovania - oveľa rýchlejšiu iteračnú slučku ako prerábanie fyzickej kocky. Očakáva sa, že 3D{10}}vytlačené komponenty budú mať širšie uplatnenie v rôznych systémoch vozidla vrátane motora, hnacieho ústrojenstva a podvozku, čo umožní nižšiu-hmotnosť, vyšší{12}}výkon komponentov a zlepšenie celkového výkonu vozidla.

Prekonanie obmedzení veľkosti stroja. Technológia 3D tlače z práškového fúzneho kovu je v súčasnosti obmedzená veľkosťou stavebnej komory, ktorá je vo všeobecnosti obmedzená na približne 400 mm alebo 600 mm, čo sťažuje tlač väčších automobilových komponentov. Očakáva sa, že v budúcnosti, ako sa technológia vyvíja, sa očakáva, že 3D tlačové zariadenia budú rásť vo veľkosti, čo umožní tlačiť väčšie automobilové komponenty a uspokojiť dopyt automobilovej výroby po veľkých konštrukčných dieloch, ako sú rámy karosérií a konštrukcie podvozkov -, ktoré dnes zostávajú pevne mimo praktický dosah aditívnej výroby.

Zlepšenie presnosti. Aditívna výroba potrebuje vyrábať presné diely s minimálnymi požiadavkami na následné{1}}spracovanie. V budúcnosti sa očakáva, že presnosť technológie 3D tlače sa bude naďalej zlepšovať, čím sa zníži množstvo potrebnej práce po-spracovaní a zlepší sa kvalita a konzistencia vyrábaných komponentov. To lepšie uspokojí dopyt automobilovej výroby po vysoko-presných dieloch, ako sú presné súčasti motorov a snímače, ktorých tolerancie v súčasnosti často nedosahujú to, čo si vyžadujú aplikácie v hromadnej{7}}výrobe automobilov bez významného sekundárneho obrábania.

Zlepšenie efektívnosti. V súčasnosti je aditívna výroba na účely automobilovej výroby relatívne pomalá - raziaci lis dokáže vyrobiť súčiastku približne každých šesť sekúnd, zatiaľ čo fúznej technológii práškového lôžka môže trvať niekoľko hodín, kým sa vyrobí dávka malých súčiastok. Očakáva sa, že v budúcnosti sa rýchlosť 3D tlače podstatne zvýši a priblíži sa alebo dokonca dosiahne úroveň tradičných výrobných procesov, čo umožní-efektívnu výrobu vo veľkom rozsahu, zníži výrobné náklady a zlepší konkurencieschopnosť na trhu v porovnaní s konvenčnými metódami.

Zníženie nákladov. Automobilový priemysel vyžaduje prísnu kontrolu nad výrobnými nákladmi. Zatiaľ čo aditívna výroba môže skompletizovať viacero zostáv dielov v jednej zostave, odlievanie zostáva takmer o dva rády lacnejšie na základe-dielu pri objeme. V budúcnosti, keď sa technológia 3D tlače rozšíri a zavedú sa úspory z rozsahu, očakáva sa, že náklady na vybavenie a materiál budú klesať, zatiaľ čo efektivita tlače sa zvýši -, vďaka čomu bude mať 3D tlač konkurencieschopnejšiu nákladovú pozíciu v automobilovej hromadnej výrobe a pomôže to dosiahnuť jej širšie prijatie v celom odvetví.

Elektromotory s 3D-tlačou sa objavujú ako dôležitá aplikácia. V rámci globálnych cieľov „nula netto“ sa zlepšenie energetickej účinnosti elektromotorov stalo jasným trendom v odvetví a motory s 3D-tlačou sa s vysokou pravdepodobnosťou stanú jednou z najdôležitejších aplikácií 3D tlače v automobilovom priemysle. Pri tradičných výrobných procesoch je geometrická optimalizácia elektromotorov zo svojej podstaty obmedzená, čo núti konštruktérov robiť kompromisy- medzi výkonom a efektívnosťou, ktoré už posunuli konvenčné prístupy takmer k ich praktickým limitom. Systémy aditívnej výroby naopak ponúkajú jasné výhody pri výrobe komponentov s nekonvenčnou topológiou -optimalizovaných štruktúr alebo v malých výrobných sériách -, ktoré otvárajú nové cesty pre výrobu motorov, ktoré jednoducho nie sú dostupné prostredníctvom odlievania alebo lisovania. Tímy výskumu a vývoja elektromotorov na celom svete už vyvinuli značné úsilie na integráciu systémov aditívnej výroby do výrobného cyklu motora s cieľom implementovať výkonnejšie a efektívnejšie topológiu{12}}optimalizované-motory ďalšej generácie. V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov sa očakáva prudký nárast prototypov{15}}optimalizovaných komponentov motora pomocou 3D tlače, pričom najpravdepodobnejšia koncentrácia aktivity je v 3D{18}}vytlačených vinutiach motora, výmenníkoch tepla a synchrónnych rotoroch - vo všetkých oblastiach, kde sa nekonvenčná vnútorná geometria premieta priamo do zvýšenia výkonu.

Rozšírenie do oblasti opráv automobilov a trhu s náhradnými dielmi. 3Technológia tlače D má tiež široké možnosti využitia v opravách vozidiel a na trhu s náhradnými dielmi. Keď sú automobilové komponenty poškodené alebo potrebujú výmenu, 3D tlač sa dá použiť na rýchlu výrobu potrebných dielov, čím sa skrátia čakacia doba aj náklady na opravu. To je obzvlášť cenné pri starších modeloch vozidiel alebo vzácnych komponentoch, kde 3D tlač môže vyriešiť problémy s dodávkami dielov-, s ktorými sa konvenčné dodávateľské reťazce po vyradení pôvodného náradia ťažko vyrovnávajú, čím sa zvyšuje efektivita opráv a kvalita služieb pre nezávislé obchody a servisné strediská predajcov.

Širšie prijatie zákazkovej výroby vozidiel. Keďže dopyt spotrebiteľov po personalizovaných vozidlách neustále rastie, očakáva sa, že prispôsobená výroba vozidiel sa stane hlavným budúcim trendom. 3Technológia tlače D umožňuje malosériovú{2}}výrobu súčiastok na mieru, čím sa uspokojí dopyt spotrebiteľov po individualizovanom dizajne exteriéru, interiérových prvkoch a funkčných možnostiach. Automobiloví výrobcovia budú môcť použiť 3D tlač na rýchlu výrobu prispôsobených komponentov na základe individuálnych preferencií spotrebiteľov a ich zostavenie do skutočne -jediných{6}}-vozidiel -, čo predstavuje prístup k zlepšeniu spokojnosti spotrebiteľov a posilneniu konkurencieschopnosti značky na trhu, ktorý je čoraz viac poháňaný personalizáciou-.

Dohromady tieto tri smery -, ktoré prehlbujú súčasné silné stránky, prekonávajú dnešné technické obmedzenia a sústreďujú vývoj do oblastí s vysokou-hodnotou, ako je výroba motorov, podpora pre trh s náhradnými dielmi a prispôsobenie -, smerujú k budúcnosti, v ktorej 3D tlač výrazne presahuje svoju súčasnú úlohu prototypu a nástroja s malým{4}}objemom. S rastúcimi veľkosťami zostavy, zdokonaľovaním presnosti, zvyšovaním rýchlosti tlače a klesajúcimi nákladmi je pravdepodobné, že rozsah automobilových aplikácií, v ktorých môže 3D tlač konkurovať sama osebe, a nie len ako pomôcka pri návrhu-, sa bude v nasledujúcich rokoch neustále rozširovať.