3D nyomatás az autóiparban

Az informatika előretörése rengeteg ajtót kinyitott gyártástechnológiában. Arra viszont talán sokan nem gondoltak, hogy az additív gyártás akár még a járműiparban is szerves részét képezheti a sorozatgyártású autóalkatrészek alkalmazott módszereinek.

Lesajnált kezdetek

A 3d nyomtatást eleinte nem kezelték valós alternatívaként a gyárak, és helytelenül minden vállfajára csak rapid prototyping-ként utaltak. Kétségtelen, hogy a 3d nyomtatás szárnyra kelésekor viszonylag sok gyermekbetegséggel küzdött. Lassú volt, költséges, és a végeredmény minősége is kifogásolható volt az esetek jelentős többségében.

Így aztán az elkészült darabokat demonstratív példaként, show-elemként, kiállítási darabként kezelték.

Az additív gyártás lényege

Azonban rengeteg terület és cég látott fantáziát az ötletben. Ugyanis van egy elvitathatatlan előnye a technológiának: additív gyártáson alapul.

Ez lényegében azt jelenti, hogy a gyártás során nem, vagy legfeljebb minimálisan képződik hulladék az alapanyagból.

A „klasszikus” gyártás során, ha kiesztergálunk vagy kimarunk egy alkatrészt, rengeteg anyagot pazarolunk el, melyet sok esetben nem tudunk újra felhasználni.

Mivel ez túl sok piaci szereplőt érdekelt, a technológia tovább fejlődhetett. Ma már jóval gyorsabb, még annál is pontosabb és minőségi végeredményt képesek produkálni a rendszerek, akár sorozatosan is.

Irány az autóipar

Ahogy a 3D nyomtatók olcsóbbá, gyorsabbá és pontosabbá válnak, egyre több iparág talál alkalmazást számukra. A fent említett tulajdonságok fejlődésével borítékolható volt, hogy a járművek is csatlakozni fognak a portfólióhoz.

Az elmúlt néhány évtizedben az autóiparban a 3D nyomtatást az autógyártók használták autóipari prototípusok létrehozására, amelyekkel ellenőrizték azok formáját és illeszkedését. Az építőelemek első technológiája a szelektív lézeres szinterezés vagy binder jettig volt. Ez lehetővé tette az autógyártók számára, hogy esztétikus alkatrészeket hozzanak létre, de ezek gyengék és nem sokáig használhatók.

Az additív gyártás szintjei az járműiparban

Kommunikáció és koncepció:

A nagy részletességű és pontos 3D nyomtatott modelleket nagyon gyakran használják az autóiparban az új járművek tervezésének és koncepcióinak bemutatására. Az ok egyszerű – a CAD modellek használata önmagában nem elég hatékony a lehetséges tervezési problémák meghatározásához. Az ilyen modelleket új modellek aerodinamikai tesztelésére is használják.

Prototípus validálás:

Sok más iparághoz hasonlóan az autóiparban is a prototípusgyártás nagyon fontos része a gyártási folyamatnak. A 3D nyomtatás lehetővé teszi a gyors prototípuskészítést a gyártás előtti szakaszban. Az AM mostani használata az egyik legnépszerűbb módja a prototípus érvényesítésének – a kis, gyorsan kinyomtatott részlettől a nagy részletességű, teljes körű alkatrészig, amely alkalmas teljesítményellenőrzésre és tesztelésre.

Gyártás előtti mintavétel és szerszámozás:

A 3D hubok szakemberei ezt az alkalmazást tartják a legígéretesebbnek. A 3D nyomtatás segítségével formák és hőformázó szerszámok, fogantyúk és rögzítők gyors gyártása valósítható meg. Ez lehetővé teszi az autógyártók számára, hogy alacsony költséggel készítsenek mintákat és szerszámokat, és kiküszöböljék a jövőbeni termelési veszteségeket, ha magas költségű szerszámokba fektetnek be.

Egyedi alkatrészek:

Az additív gyártást az autóipari vállalkozások alkalmazzák, hogy az alkatrészeket meghatározott járművekhez szabják (egyedivé és könnyűvé téve őket), vagy akár sofőrökhöz, pilótákhoz (például versenyautók üléseihez). Ez különösen akkor hasznos, ha az ilyen egyedi alkatrészek költségét a jármű/pilóta teljesítményének jelentős javulása indokolja.

A 3d nyomtatás előnyei

Az autóipar számára készült nyomtatási megoldások olyan előnyöket biztosítanak, amelyek a teljesítmény jellemzői alapján könnyen értékelhetőek. Ahogy korábban is említést tettünk róla, ma már 3D nyomtatás helyettesítheti a drága és hosszú átfutási idejű CNC gyártást.

A 3D nyomtatott műanyag alkatrészek olcsóbbak, és a házon belüli gyártási idő is rövidebb. Ez pedig a gyártási költségek csökkenését jelenti, különösen, ha összetett karosszériák gyártásával foglalkozunk.

A házon belüli 3D prototípuskészítés segíthet a szellemi tulajdon (IP) megsértésének vagy információszivárgásának ellenőrzésében is, mivel mindent a helyszínen állítanak elő.

A 3D prototípuskészítés jelentősen csökkentheti az átfutási időt a gyártás minden szakaszában, ami nagyobb agilitást tesz lehetővé. Ellentétben a járműtervezés hagyományos megközelítéseivel (ez mind az autókra, mind a teherautókra vonatkozik), ahol sokféle anyagot használnak, a 3D nyomtatás az autótervezésben alacsonyabb anyagfelhasználást és pazarlást tesz lehetővé, ami a gyártás minden szakaszában előnyös.

A 3D nyomtatóval segített tervezés az autóiparban lehetővé teszi a tervezők számára, hogy az új modellek fejlesztésének szakaszában ugyanazon részletezés és iteráció több változatát is kipróbálják.

Nagyobb rugalmasságot biztosít, ami hatékony tervezést és rugalmasságot eredményez a tervezésben a modellértékelés teljes folyamata során. Ez pedig segíti az autógyártókat, hogy naprakészek maradjanak a piaci igényekkel, és a mezőny előtt járjanak.

Szoftverek

A 3D nyomtatás hatékonyabb autómodell-tervezést, prototípus-készítést, tesztelést és gyártást tesz lehetővé ipari 3D nyomtatószoftver segítségével. Ez a szoftver lehetővé teszi a tervezők számára, hogy nyomtatható terveket hozzanak létre, amelyek a 3D nyomtatott autóalkatrészek létrehozásának első döntő lépései, és a nyomtatási folyamat magja.

A 3D nyomtató összes képességének használatához 3D nyomtatóvezérlő szoftverrel és 3D szerkesztőkkel kell rendelkeznie, amelyek lehetővé teszik a berendezés számára meghatározott feladatok elvégzését. Minden szoftvernek meg kell felelnie bizonyos szabványoknak, azaz „meg kell fognia” a szükséges adatbevitel különféle formátumait.

A 3D nyomtatószoftver általában a következőket használja:

• STL nyelv (a beállított modell felületének leírására háromszögeket használnak)
• X3D nyelv (a számlálás az előre beállított profiltól indul, XML szabványra épül)
• VRML szabvány (a közös pontokkal nem rendelkező háromszögeken alapul)

Leggyakoribb szoftverek a piacon:

• Netfabb, Project Dreamcatcher (Autodesk)
• Materialize
• Stratasys
• SolidWorks (Dassault Systemes)
• SolidEdge, NX (Siemens)
• Creo (PTC)