Postęp technologii informatycznej otworzył nowe możliwości w dziedzinie produkcji. Wiele osób nie zdaje sobie jednak sprawy, że kluczem do masowej produkcji części samochodowych może okazać się produkcja przyrostowa. Co to takiego?

Druk 3D był początkowo uważany przez producentów za interesującą ciekawostkę, użyteczną do szybkiego projektowania, ale zdecydowanie nie alternatywną metodę produkcji. Od samego początku swojego istnienia technologia ta była obarczona masą różnych problemów, a jej rozwój postępował powoli i kosztownie przy raczej mizernych efektach.

Istota produkcji przyrostowej

Wiele branż i firm upatrywało w tej technologii pewnego potencjału. Bazuje ona bowiem na produkcji przyrostowej, co jest jej niezaprzeczalną zaletą.

Oznacza to zasadniczo, że podczas produkcji z surowca nie powstają żadne lub tylko minimalne odpady.

W tzw. produkcji klasycznej, podczas obróbki tokarką lub skrawaniem, marnuje się dużo materiału, który w wielu przypadkach nie może być ponownie wykorzystany.

Ponieważ wiele podmiotów rynkowych wyraziło zainteresowanie tą metodą, możliwy był jej stały rozwój. Dzięki obecnym systemom produkcja postępuje znacznie szybciej, a jednocześnie jest dokładniejsza i zapewnia wyższą jakość.

Droga druku 3D do branży motoryzacyjnej

W miarę, jak drukarki 3D stają się tańsze, szybsze i dokładniejsze, coraz więcej branż znajduje dla nich zastosowanie. Było zatem kwestią czasu zanim technologia ta trafiła do przemysłu motoryzacyjnego.

W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat producenci w branży motoryzacyjnej zaczęli wykorzystywać druk 3D do tworzenia prototypów samochodowych, aby sprawdzić ich kształt i opływowość. Pierwszą technologią budowy komponentów było selektywne spiekanie laserowe lub strumieniowanie spoiwa. Dzięki temu producenci samochodów mogli tworzyć estetyczne części, ale były one nietrwałe i nie miały długiej żywotności.

Etapy produkcji przyrostowej w przemyśle motoryzacyjnym

Koncepcja:

Wysoce szczegółowe i dokładne modele drukowane w 3D są często wykorzystywane w przemyśle motoryzacyjnym do demonstracji nowych projektów i koncepcji pojazdów. Powód jest prosty: wykorzystanie samych modeli CAD nie jest wystarczająco efektywne, aby zidentyfikować potencjalne problemy projektowe. Takie modele są również wykorzystywane do badań aerodynamicznych nowych samochodów.

Walidacja prototypu:

Podobnie jak w wielu innych branżach, w przemyśle motoryzacyjnym prototypowanie jest bardzo ważnym elementem procesu produkcyjnego. Druk 3D umożliwia szybkie tworzenie prototypów na etapie przedprodukcyjnym. Obecne zastosowanie produkcji przyrostowej jest jednym z najpopularniejszych sposobów walidacji prototypu – od małej, szybko drukowanej części do wysoce szczegółowej, pełnowymiarowej części odpowiedniej do weryfikacji i testowania wydajności.

Przedprodukcyjne pobieranie próbek i oprzyrządowanie:

Specjaliści od druku 3D widzą to zastosowanie jako najbardziej obiecujące. Druk 3D może być wykorzystywany do szybkiego wytwarzania form i narzędzi termoformujących, uchwytów i mocowań. Dzięki temu producenci samochodów mogą produkować wzorce i oprzyrządowanie niskim kosztem i eliminować przyszłe straty produkcyjne, wynikające z inwestowania w drogie oprzyrządowanie.

Części niestandardowe:

Produkcja przyrostowa jest wykorzystywana przez firmy motoryzacyjne przy dostosowywaniu części samochodowych do konkretnych pojazdów (dzięki czemu są one unikalne i lekkie), a nawet w celach dostosowania ich do konkretnych kierowców lub pilotów (na przykład fotele samochodów wyścigowych). Jest to szczególnie przydatne, gdy koszt takich niestandardowych części jest uzasadniony znaczną poprawą osiągów pojazdu/kierowcy.

Zalety druku 3D

Rozwiązania w zakresie druku 3D dla przemysłu motoryzacyjnego zapewniają korzyści, które można łatwo dostrzec na podstawie cech użytkowych. Jak wspomniano wcześniej, druk 3D może obecnie zastąpić kosztowną i wymagającą długiego czasu realizacji produkcję CNC.

Części plastikowe drukowane w 3D są tańsze, a czas produkcji jest krótszy. To z kolei oznacza niższe koszty produkcji, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych karoserii.

Własna produkcja prototypów metodą druku 3D może również zabezpieczać przed naruszeniem własności intelektualnej (IP) lub wycieku informacji, ponieważ wszystko jest produkowane na miejscu.

Prototypowanie 3D może znacznie skrócić czas realizacji na wszystkich etapach produkcji, pozwalając na większą elastyczność. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod projektowania pojazdów (zarówno osobowych, jak i ciężarowych), w których wykorzystuje się wiele różnych materiałów, druk 3D zużywa mniej zasobów i nie generuje odpadów, co jest korzystne na wszystkich etapach produkcji.

Projektowanie wspomagane drukarkami 3D w branży motoryzacyjnej pozwala projektantom na testowanie wielu wersji tego samego detalu i iteracji w fazie rozwoju nowych modeli.

Większa elastyczność wiąże się z bardziej efektywnym projektowaniem i sprawniejszym planowaniem w całym procesie oceny modelu. To z kolei pomaga producentom samochodów wychodzić naprzeciw potrzebom rynkowym.

Oprogramowanie

Druk 3D umożliwia bardziej efektywne projektowanie modeli samochodów, prototypowanie, testowanie i produkcję przy użyciu przemysłowego oprogramowania do druku 3D. Oprogramowanie to umożliwia projektantom tworzenie drukowalnych projektów, co jest kluczowym elementem całego procesu drukowania 3D.

Aby wykorzystać wszystkie możliwości drukarki 3D, musi ona posiadać odpowiednie oprogramowanie sterujące oraz edytory, które pozwalają na wykonywanie określonych zadań. Całe oprogramowanie musi odpowiadać pewnym standardom, czyli obsługiwać rozmaite formaty wprowadzanych danych.

Oprogramowanie do drukarki 3D zazwyczaj wykorzystuje:

• Język STL (powierzchnie zbioru modeli opisywane są za pomocą trójkątów)
• Język X3D (liczenie rozpoczyna się od ustawionego profilu na bazie standardu XML)
• Standard VRML (bazujący na trójkątach bez punktów wspólnych)

Najczęściej spotykane oprogramowanie na rynku:

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