Przemysł motoryzacyjny od wielu lat korzysta z technologii wytwarzania przyrostowego. Druk 3D usprawnia procesy projektowania i budowy samochodów, dając producentom większą swobodę projektowania i lepsze możliwości wydajnego prototypowania. Jednak w niektórych przypadkach drukarki 3D są wykorzystywane w branży motoryzacyjnej w nieco inny sposób. Oto przykład firmy, która modeluje w 3D i odtwarza uszkodzone lub niedostępne części pojazdów, używając do tego celu drukarkę 3D Zortrax.

Druk 3D w inżynierii odwrotnej: od projektów CAD do części funkcjonalnych

Alfa Project to polska firma należąca do braci Mateusza i Przemysława Dziwiszów, którzy interesują się włoską motoryzacją, w szczególności samochodami marki Alfa Romeo. Po wielu latach użytkowania samochodów tej marki zdecydowali się na zakup klasycznej Alfy Romeo Spider z 1988 roku. Zgodnie z przewidywaniami wnętrze auta nosiło znaczne ślady zużycia: „Wiele plastikowych elementów uległo uszkodzeniu. Części zamienne dostępne na rynku były bardzo drogie i nadal posiadały wady. Nawet kiedy znaleźliśmy dobrze zachowane elementy, wiedzieliśmy, że plastik użyty do ich produkcji z pewnością stał się bardzo kruchy po tylu latach”. – zaznacza Mateusz.

Mateusz i Przemysław zdecydowali się samodzielne odtworzyć uszkodzone części poprzez zaprojektowanie ich w 3D i zlecenie ich druku zewnętrznym wykonawcom. Następnie, gdy pokazywali efekty swojej pracy innym entuzjastom samochodów zabytkowych, dostrzegli rosnące zapotrzebowanie na tworzenie elementów wyposażenia wnętrz samochodów niedostępnych komercyjnie. Z tego względu postanowili zakupić swoję pierwszą drukarkę 3D Zortrax M300 Plus i rozwinąć projekt polegający na odtwarzaniu części dla innych właścicieli samochodów.

Zlecenia, które otrzymywali, bardzo często dotyczyły elementów zbyt deformowanych, by można je było zeskanować w 3D. Tak więc zespół Alfa Project uznał, że jedynym sposobem na odtworzenie danej części jest ręczne zaprojektowanie jej w programie do modelowania 3D. Zespół pracuje w technice inżynierii odwrotnej i używa drukarki 3D do protypowania, a czasem nawet produkcji końcowego elementu. Jak zazwyczaj Alfa Project rozpoczyna swoją pracę? Najpierw dzielą zamówioną część na poszczególne komponenty, aby zebrać niezbędne dane do stworzenia modelu 3D w oprogramowaniu CAD. Reszta prac odbywa się przy użyciu drukarki 3D: „Druk 3D to narzędzie, które pozwala w łatwy sposób przenieść projekt prosto z programu CAD do rzeczywistości. To znacznie ułatwia pracę w inżynierii odwrotnej dla przemysłu motoryzacyjnego”. – mówi Mateusz.

Udoskonalanie części końcowych dzięki szybkiemu prototypowaniu

Mateuszowi i Przemysławowi bardzo zależy na dostarczaniu niezawodnych produktów, które mogą zastąpić te montowane w samochodach i zachować te same funkcjonalności. Zespół modeluje i odtwarza w 3D spojlery, zderzaki, gałki zmiany biegów, osłony mechanizmów skrzyni biegów, uchwyty lusterek oraz wiele elementów deski rozdzielczej, takich jak ramki zegarów, nawiewy, panele sterowania klimatyzacji i zaślepki. Jednak ze względu na to, że oryginalne części są podatne na uszkodzenia wskutek regularnego użytkowania, zespół koncentruje się na tym, aby ulepszyć projekt i zwiększyć wytrzymałość finalnego produktu: „Projektując część, dodajemy elementy, takie jak żebra, które wzmacniają wydruk 3D, zwłaszcza w miejscach szczególnie narażonych na uszkodzenia lub tam, gdzie oryginalny element został uszkodzony.” – wyjaśnia Przemysław.

Po wstępnym modelowaniu 3D zespół przechodzi do druku 3D prototypu. Wydrukowana część jest następnie porównywana z oryginałem i dopasowywana do miejsca, w którym zostanie ostatecznie osadzona. W ten sposób zespół Alfa Project sprawdza, czy część spełnia kryteria wymiarowe i geometryczne. Jak podkreśla Mateusz, Zortrax M300 Plus jest niezbędnym narzędziem na tym etapie pracy zespołu: „Dzięki drukowi 3D możemy szybko i łatwo wprowadzać zmiany w projekcie i tworzyć elementy w krótszym czasie. Jednocześnie możemy znacznie poprawić dopasowanie drukowanych elementów do już istniejącego sprzętu”. Po zaakceptowaniu prototypu Mateusz i Przemysław kontynuują prace nad finalną częścią. Ponieważ zwykle wytwarzają pojedyncze elementy, drukarka Zortrax M300 Plus stała się główną maszyną produkcyjną w ich warsztacie, dzięki której wytwarzanie elementów jest bardziej opłacalne w porównaniu z innymi metodami, jak frezowanie czy odlewanie.

Modele 3D jako zamienniki części fabrycznych

Zespół Alfa Project ocenia każdy projekt indywidualnie pod kątem środowiska, warunków i sił, które będą oddziaływać na wytwarzany element. Pomaga im to odpowiednio ustawić geometrię podczas druku 3D, tak by gotowa część była poddawana siłom zginania, a nie cięcia, które osłabiałyby model. Mateusz i Przemysław wybierają do swoich projektów jeden z najpopularniejszych filamentów stosowanych w branży motoryzacyjnej – Z-ABS.

Według zespołu Alfa Project odpowiednio dobrany filament pozwala na tworzenie elementów tak wytrzymałych, jak części fabryczne: „W drukowanych elementach Z-ABS daje zadowalającą odporność na temperaturę i zginanie. Może być stosowany w modelach 3D z łącznikami lub elementami kotwiącymi”. Na koniec wydruki 3D są szlifowane i lakierowane, aby jak najwierniej odzwierciedlały oryginalne części.

Działalność Alfa Project pozwoliła Mateuszowi i Przemysławowi rozwiązać problem dostępności elementów plastikowych w pojazdach, które nie są już produkowane. Korzystanie z drukarki 3D Zortrax M300 Plus pomaga im dostarczać wysokiej jakości części 3D z pełnym zakresem funkcjonalności. W rzeczywistości produkty Alfa Project trafiły do innych posiadaczy samochodów zabytkowych: „Obecnie nasze części są używane w pojazdach na całym świecie, a co dla nas najważniejsze – klienci są zadowoleni z naszej pracy”. W przyszłości Mateusz i Przemysław planują poszerzyć swoję ofertę o druk 3D z nowych typów filamentów, zwłaszcza tych wzmacnianych włóknem szklanym lub węglowym.

Dowiedz się, jak drukarka Zortrax M300 Plus została wykorzystana w innych projektach: Dancer Bus, ML System.