SLA 3D-печать в автомобильной промышленности

SLA 3D-печать в автомобильной промышленности В последние годы мы видим, что все больше и больше производителей автомобилей используют 3D-печать для создания прототипов и даже для конечных деталей. Промышленные гиганты, такие как BMW, Lamborghini и Jaguar Land Rover, стали частью этой новой тенденции, создавая концепции дизайна, функциональные прототипы и готовые детали гибко и полностью самостоятельно. Это не только удобно для дизайнеров и для процесса НИОКР в целом, но также может существенно сократить расходы и ускорить вывод на рынок новых разработок. В ProtoFab мы работаем с рядом производителей в этой области и имеем большой опыт в автомобильном прототипировании. Среди производителей, с которыми мы работали, - Great Wall Motors, крупнейший производитель внедорожников и пикапов в Китае. Давайте подробно рассмотрим, как мы работали с Great Wall, чтобы производить прототипы деталей для их последней модели.

Выбор внедорожника от Great Wall Motors

Great Wall, возможно, не является одним из самых узнаваемых брендов для западных потребителей, но не сомневается в их масштабах. Еще в 1998 году Great Wall уже была признана крупнейшим производителем пикапов в Китае, и с тех пор их позиции на рынке только укрепляются. В 2000-х годах они стали все больше и больше фокусироваться на внедорожниках, и модель Havel H6 фирмы является самым продаваемым внедорожником в Китае. Учитывая огромные размеры китайского рынка, это делает их одним из крупнейших производителей автомобилей в мире, и в последние годы они расширяются за рубежом. Их пикапы были популярны в Австралии, и продажи европейцев растут из года в год.

В 2017 году Great Wall запустила WEY, отдельную премиум-марку, ориентированную на компактные внедорожники. Это проект, которому мы помогали в последнее время.

ProtoFab сыграл важную роль в разработке WEY VV7 в Great Wall в течение 2015 и 2016 годов.

Мы впервые начали работать с Great Wall в 2007 году и с тех пор предоставляем услуги по обработке с ЧПУ и 3D-печати. Инновации и гибкость становятся все более важными для производства в целом, и это, безусловно, относится к автомобильной промышленности. По этой причине Great Wall все чаще использует гибкие технологии производства добавок, а не более традиционные методы, такие как обработка на станках с ЧПУ.
3D-печать на протяжении всего производственного цикла

Жизненный цикл автомобильной детали состоит из трех этапов - НИОКР, производства и конечного использования, и 3D-печать может играть роль в каждом из них. Давайте рассмотрим некоторые конкретные способы использования 3D-печати такими производителями, как Great Wall.

Оценка концепций дизайна. Дизайн - это один из основных способов, с помощью которого марки автомобилей отличаются друг от друга, поэтому для его успеха необходимо правильно подобрать стиль автомобиля. В настоящее время многие модели разных брендов очень похожи по кузову, но конкурируют за совершенно разную демографию из-за разного стиля. Важно, чтобы дизайнеры могли экспериментировать с различными идеями и находить лучший путь путем проб и ошибок, вместо того, чтобы подтверждать направление дизайна в самом начале процесса. Если создание концептуальных моделей стоит дорого и отнимает много времени, то команды разработчиков будут больше тяготеть к консервативным проектам или, по крайней мере, не захотят экспериментировать с различными вариантами. 3D-печать позволяет создавать прототипы дизайна быстро, легко и по низкой цене, освобождая команды дизайнеров для поиска более широкого спектра решений.

Тестирование дизайна: дизайн - это не только эстетика, но и производительность и практичность. При разработке нового транспортного средства важно обеспечить, чтобы дизайн каждого компонента был надежным с точки зрения его структурной прочности, его совместимости с другими компонентами и его общей выполнимости. Без возможности быстро и легко создавать функциональные прототипы, некоторые ключевые конструктивные решения придется заблокировать в самом начале процесса без надлежащего тестирования. Это значительно увеличивает вероятность ошибок и проблем с качеством в дальнейшем. Функциональные прототипы, напечатанные на 3D-принтере, которые могут быть быстро изготовлены и изменены, представляют собой нечто большее, чем просто более быстрый и удобный цикл разработки, но также ведут к созданию лучшего и более безопасного конечного продукта.

Детали со сложными структурами: 3D-печать действительно становится особенной, когда речь идет о сложных структурах. Это верно как для прототипов, так и для конечных деталей. 3D-печать позволяет дизайнерам полностью исследовать свое воображение и не быть ограниченным ограничениями того, как изготавливаются детали. 3D-печать не только значительно расширяет возможности того, что можно сделать, но и делает сложные детали дешевле, проще и быстрее в производстве.

Детали, использующие более одного материала: при разработке передового транспортного средства неизбежно, что некоторые компоненты должны будут использовать несколько материалов. Это может быть комбинация резины и пластика, смесь материалов разных цветов или смесь прозрачных и непрозрачных материалов. Такие случаи являются обычным явлением в автомобильной промышленности, и мы сталкиваемся с ними на регулярной основе. По сравнению с традиционными технологиями, такими как двухцветное литье под давлением, 3D-печать имеет ряд явных преимуществ. К ним относятся более прочные, более надежные детали и предотвращение дорогостоящих затрат на пресс-форму.

Легкие детали: снижение веса становится все более важным в автомобильной промышленности, поскольку производители стремятся к еще большей эффективности. С помощью технологии 3D-печати можно изготавливать полые легкие конструкционные детали вместо использования пенопластового наполнителя или технологии mucell. В качестве примера того, сколько может принести экономная 3D-печать, автомобильное сиденье с 3D-печатью, произведенное Toyota, было измерено на 72% легче, чем традиционное сиденье.

Печать специализированных инструментов: 3D-печать не только полезна для производства компонентов и прототипов, она также хорошо подходит для создания специальных инструментов, которые можно использовать в других местах производственного процесса. Они могут включать в себя точные измерительные инструменты, а также отливки и формы.

После модификации рынка: Модификация автомобилей - это большой бизнес, и нет недостатка в людях, особенно молодых, которые хотят выделиться среди толпы с индивидуализацией. Для этого идеально подходит 3D-печать, позволяющая производить по-настоящему уникальные детали по относительно низкой цене, например, сменные спойлеры, передние сплиттеры или внутренние панели приборов.

Ниже приведены примеры автомобильных деталей, которые мы изготовили для Great Wall Motors:

Передняя левая дверная панель и сетка динамиков 3D напечатаны на ProtoFab SLA600 с использованием смолы Formula W

Деталь дверной панели

Сложная структура гриля, которую мы напечатали

SLA Vs. CNC

Размерно, две части были практически идентичны

При разработке новой детали или продукта 3D-печать и ЧПУ, безусловно, стоит учитывать, и есть ситуации, когда один метод будет более подходящим, чем другой. Итак, какие факторы мы должны искать при принятии решения, какой из них пойти?

ЧПУ лучшее для крупномасштабного производства

Если мы рассматриваем только допуски и качество отделки, то ЧПУ является очевидным выбором. SLA 3D-печать, конечно, не является неточной, но она не может конкурировать с обработкой на станках с ЧПУ, когда дело доходит до получения гладких поверхностей. Кроме того, если вам необходимо изготовить большое количество детали, а не только один или два прототипа, то, безусловно, вам стоит выбрать CNC, особенно если деталь проста по конструкции. Другое преимущество механической обработки с ЧПУ заключается в материалах. Вы можете обрабатывать с ЧПУ практически любой материал, включая дерево, металл и пластик, в то время как 3D-печать SLA ограничена использованием светочувствительной смолы. Это можно сформулировать так, чтобы имитировать различные популярные термопласты, но ЧПУ всегда будет иметь преимущество в этом отношении.

Процесс ЧПУ является грязным и неэффективным, в этом случае требуется 25 отдельных деталей для обработки и последующего склеивания.

Все части детали с ЧПУ ожидают склеивания.

SLA гибкий и эффективный

Однако, когда детали имеют сложную структуру и требуется лишь небольшое их количество, 3D-печать является гораздо более эффективным решением. Чтобы лучше проиллюстрировать преимущества 3D-печати для автомобильной промышленности, давайте рассмотрим конкретный пример прототипа крышки двигателя, который мы создали для Great Wall Motors. Мы решили изготовить одну и ту же деталь с использованием 3D-печати SLA и обработки на станках с ЧПУ, и результаты оказались чрезвычайно интересными. Мы обнаружили, что для этой части и других подобных ей 3D-печать была значительно лучше почти во всех областях.

Например, деталь, напечатанная на 3D-принтере, может быть напечатана как одна деталь, тогда как деталь, обработанная на станке с ЧПУ, должна была быть изготовлена из нескольких деталей, а затем склеена. Это было намного более трудоемким, и три машины должны были быть использованы для производства всех 25 секций. Требовалось так много сечений, потому что головка инструмента при обработке на станке с ЧПУ сильно ограничена в своем движении, и более сложные формы невозможно изготовить. Кроме того, конечная деталь с ЧПУ весила менее 1 кг, но была вырезана из 27-килограммового блока материала, что является поразительным уровнем отходов. Для части с 3D-печатью было очень мало отходов смолы, и в целом производство детали было намного дешевле.

Эта 3D печатная крышка двигателя была изготовлена как единое целое.

Фактическое время печати для принтера SLA было похоже на время обработки с ЧПУ, но в целом процесс с ЧПУ был намного медленнее. Это связано с тем, что на обработку с ЧПУ потребовалось 10 часов подготовки, включая 4 часа анализа и 6 часов конфигурации. Это сопоставимо с несколькими часами подготовки к 3D-принтеру. Деталь с ЧПУ также нуждается в гораздо большей постобработке, поскольку она производится в несколько секций, в то время как деталь с 3D-печатью требует только стандартной мойки и шлифования.

Для ЧПУ потребовался дополнительный час склеивания

Все лишние склейки повлияли на финиш

В целом 3D-печать оказалась более гибкой, быстрой, эффективной, дешевой и менее трудоемкой. По сравнению с параллельной 3D-печатью недостатки механической обработки с ЧПУ особенно очевидны, особенно общая неэффективность и отсутствие гибкости.

Напротив, 3D напечатанная часть имела хороший чистый конец

Сравнение обеих методик:

Заключительная часть установлена на WEY VV7c

3D печать и будущее автомобильной промышленности

Наше сотрудничество с Great Wall Motors помогло продемонстрировать полезность 3D-печати в автомобильном секторе, и мы уверены, что аддитивное производство продолжит заменять традиционные технологии производства. Хотя обработка с ЧПУ все еще лучше для массового производства и некоторых функциональных деталей, у 3D-печати есть так много других преимуществ, что в большинстве случаев переход на 3D-печать является легким выбором. Great Wall смогла получить необходимые им прототипы гораздо быстрее и с гораздо меньшими затратами по сравнению с традиционными методами, а также с значительно улучшенной гибкостью на протяжении всего этапа разработки. С такими преимуществами становится ясно, что 3D-печать будет лежать в основе автомобильной промышленности в будущем.

Прототипирование SLA 3D стало проще благодаря нашему выбору печатного оборудования и материалов