Technologie druku 3D oferują szeroki zakres zastosowań w sektorze motoryzacyjnym, zmieniając przepływ pracy dla dużych producentów samochodów, mniejszych warsztatów, a także hobbystów. Wykorzystanie drukarek 3D podczas prac nad pojazdami mechanicznymi przynosi większą swobodę projektową, redukcję kosztów i ogólne usprawnienie procesów produkcyjnych. Przyjrzyjmy się, w jaki sposób można wprowadzić sprzęt do druku 3D w małym i dużym zakładzie motoryzacyjnym, aby osiągnąć podobne wyniki, a jednocześnie rozwiązać niektóre z najczęściej występujących problemów w branży.

Konfiguracja druku 3D w małym zakładzie motoryzacyjnym

Niezależnie od tego, czy mały zakład opracowuje całkowicie nowy pojazd, wykonuje niestandardowe części na zamówienie, czy odnawia klasyczne auta, druk 3D to rozwiązanie, które sprawdzi się w wielu wykonywanych zadaniach. Począwszy od etapu prototypowania, w którym każda iteracja komponentu może być w razie potrzeby elastycznie przeprojektowana i wydrukowana w 3D. Tym samym dokonywanie oceny przedprodukcyjnej tworzonych komponentów, np. części podwozia, wnętrza lub silnika, jest znacznie ułatwione. Ponadto druk 3D to opłacalna metoda stosowana w trakcie tuningu samochodów. Wydruki 3D w takich projektach mogą zastąpić uszkodzone i zużyte części, a także inne podzespoły, które są zbyt drogie lub już niedostępne na rynku. Dlatego części wydrukowane w 3D można obecnie znaleźć we wnętrzach aut, deskach rozdzielczych, karoserii, a nawet pod maską.

Drukarka Zortrax M300 Plus w zakładzie motoryzacyjnym.

Drukarka 3D Zortrax M200 Plus pracująca w warsztacie motoryzacyjnym.

Małe warsztaty, które zajmują się głównie zleceniami klientów, mają możliwość elastycznej i szybkiej pracy nad odtwarzaniem części aut lub motocykli z wykorzystaniem inżynierii odwrotnej i druku 3D. Wybierając odpowiedni filament, mała pracownia może uzyskać części o dokładnych właściwościach i geometriach wymaganych przez klienta w docelowym produkcie. Mali producenci mogą także nadal realizować bardziej zaawansowane projekty, zlecając druk 3D firmie zewnętrznej, gdzie niestandardowe części mogą być tworzone z bardziej zaawansowanych polimerów, na przykład tych zawierających proszek metaliczny.

Niewielki warsztat motoryzacyjny może skorzystać z prostej konfiguracji druku 3D. Aby wyprodukować niedostępne lub pojedyncze niestandardowe części, warsztat może pracować z drukarkami 3D Zortrax M300 Plus lub Zortrax M300 Dual. Obie te maszyny obsługują najpopularniejsze filamenty, takie jak ABS, HIPS, PETG czy NYLON. ABS i HIPS najlepiej sprawdzą się przy tworzeniu ekonomicznych prototypów, ram, elementów deski rozdzielczej czy elementów dekoracyjnych. Z kolei PETG i NYLON można wykorzystać do druku 3D części, które wymagają większej trwałości i odporności na temperatury oraz chemikalia.

Prototyp pedału gazu wydrukowany w 3D na Zortrax M300 Plus z filamentu Z-NYLON.

Prototyp pedału gazu wydrukowany w 3D na Zortrax M300 Plus z filamentu Z-NYLON.

Osłona przedniego koła skutera wydrukowana w 3D na drukarce Zortrax M300 Plus.

Wydrukowane w 3D prototypy ramek prędkościomierza do motocykla.

Co więcej, drukarka 3D Zortrax M300 Dual pozwala zakładowi samochodowemu sięgnąć po jeszcze bardziej techniczne filamenty. Materiały BASF Ultrafuse® PP GF30 i BASF Ultrafuse® PAHT CF15 są wzmocnione włóknem szklanym (PPGF 30) i mikrowłóknami węglowymi (PAHT CF15), dzięki czemu idealnie nadają się do prototypów testowanych w trudnych warunkach lub części do zastosowań końcowych pracujących w niekorzystnych warunkach, w pobliżu źródeł ciepła, promieni UV lub chemikaliów. Obie maszyny mogą drukować w 3D z szeroką gamą filamentów, a ustawienia drukowania można dowolnie dostosowywać w darmowym oprogramowaniu Z-SUITE, które jest dostarczane z każdą drukarką Zortrax.

Zalecana konfiguracja systemu druku 3D dla dużych producentów samochodów

W przypadku dużych producentów samochodów technologie wytwarzania przyrostowego są przydatne niemal na wszystkich etapach rozwoju produktu. Studia projektowe, jak i centra badawczo-rozwojowe w branży motoryzacyjnej na całym świecie na co dzień wykorzystują sprzęt do druku 3D w swojej pracy.

Projektowanie i prototypowanie

Zanim rozpocznie się produkcja nowego pojazdu, podstawowa konfiguracja sprzętu do druku 3D składająca się z desktopowych drukarek 3D, takich jak Zortrax M300 Plus lub M300 Dual, pozwala znacznie ułatwić etapy projektowania i prototypowania. Zespół inżynierów może szybko przetestować ergonomię, właściwości mechaniczne czy wydajność komponentów silnika, konstrukcji zawieszenia, podwozia czy elementów deski rozdzielczej. Projektanci mogą wdrażać swoje pomysły i testować wiele iteracji, zanim ostateczny projekt zostanie dopracowany i zweryfikowany. O znaczeniu druku 3D na tych etapach tworzenia nowego pojazdu pisaliśmy w artykule: Projektanci samochodów pracują na drukarkach 3D od Zortrax.

Drukarki 3D Zortrax M300 Plus pracujące w dużym zakładzie motoryzacyjnym.

Produkcja

Podczas bieżącej pracy w fabryce motoryzacyjnej te same maszyny mogą wytwarzać niestandardowe oprzyrządowanie, takie jak przyrządy pozycjonujące, uszczelki i osłony, wymagane w wysoce specyficznych procesach na liniach produkcyjnych. Bardzo dobrym przykładem tego, jak takie narzędzia usprawniają codzienną pracę przy składaniu silników samochodowych, jest fabryka Toyoty w Polsce, o której pisaliśmy w artykule: Jak fabryka Toyoty wykorzystuje drukarki 3D Zortrax. Inżynierowie pracujący w fabrykach są w stanie dokonać niezbędnych korekt w projektach części drukowanych w 3D bez konieczności budowania specjalistycznych form lub zlecania takich prac firmie zewnętrznej.

Wydrukowana w 3D osłona dźwigni zaworów silnika zaprojektowana na potrzeby linii montażowej w fabryce Toyoty w Polsce.

Ponadto wprowadzenie drukarek 3D do zakładu produkcyjnego to sposób na elastyczne reagowanie na problemy, których nie można z góry przewidzieć. Nowe narzędzia lub specjalne osłony można zaprojektować i wydrukować na drukarce 3D na miejscu. Co więcej, niektóre procedury obróbki wydruków mogą przedłużać żywotność tworzonych elementów. W tym celu można je wygładzić w urządzeniu Zortrax Apoller, dzięki czemu stają się wodoszczelne i mniej podatne na uszkodzenia. Wszystko to pozwala zachować płynność i szybkość produkcji przy zachowaniu relatywnie niskich kosztów operacyjnych.

Dodając drukarkę 3D Zortrax Endureal do parku maszynowego w fabryce motoryzacyjnej, można zachować taką samą elastyczność druku 3D podczas prac nad wysokowydajnymi częściami o bardziej wymagających zastosowaniach. Drukarka Endureal może produkować mocowania odporne na wstrząsy, wytrzymałe przekładnie, komponenty pracujące z płynami samochodowymi lub części przeznaczone do pracy w obszarach o podwyższonym zagrożeniu pożarowym.

Przykładowa konfiguracja druku 3D w fabryce motoryzacyjnej, składająca się z desktopowych drukarek 3D – Zortrax M300 Plus i M300 Dual oraz przemysłowej drukarki 3D – Zortrax Endureal.

Po zakończeniu prototypowania przy użyciu desktopowych drukarek 3D i ekonomicznych filamentów, docelowe części mogą być wykonane z wysokiej klasy materiałów inżynierskich, takich jak Z-PEEK, Z-PEI 9085, VICTREX AM™ 200 oraz z filamentów metalicznych, które można przetwarzać na w pełni funkcjonalną stal — BASF Ultrafuse® 316L i BASF Ultrafuse® 17-4 PH.

Część metalowa wydrukowana w 3D podczas standardowego polerowania.

Osłona wydrukowana w 3D z metalicznego filamentu BASF Ultrafuse® 17-4 PH.

Prototyp wirnika turbiny wydrukowany w 3D na Zortrax Endureal przy użyciu metalicznego filamentu BASF Ultrafuse® 316L.

Część stalowa wydrukowana w 3D dla przemysłu motoryzacyjnego.

Kolejna grupa części stosowanych w określonych zadaniach na liniach montażowych w motoryzacji może być produkowana z żywic polimerowych na drukarkach 3D UV LCD. Zortrax Inkspire 2 wspiera druk z żywic o różnych właściwościach, takich jak przezroczystość czy elastyczność. Możliwe jest wydrukowanie w 3D na przykład bardzo precyzyjnych, przezroczystych osłon, które pełnią funkcję ochronną, a jednocześnie zapewniają inżynierom możliwość wglądu do wnętrza komponentu.

Zarządzanie farmą druku 3D

Konfigurację systemu druku 3D w branży motoryzacyjnej może nadzorować dział utrzymania ruchu i dostarczać komponenty dla wielu stanowisk roboczych. Mimo że fabryka motoryzacyjna zazwyczaj zajmuje ogromny obszar, jej pracownicy mogą zarządzać procesami druku 3D z dowolnego miejsca w obiekcie dzięki Zortrax inCloud. Jest to system oparty na chmurze, który daje pracownikom dostęp do drukarek 3D oraz możliwość zdalnego uruchomienia procesu drukowania. Za każdym razem, gdy pracownicy nadzorujący linię montażową zauważą, że kluczowy element wydrukowany w 3D wkrótce ulegnie zużyciu, mogą wybrać odpowiedni plik z folderu online i wysłać do drukarki polecenie rozpoczęcia produkcji. Farma druku 3D pozwala inżynierom na samodzielne wykonanie elementów, które inaczej musiałaby wykonać firma zewnętrzna i tym samym wstrzymać dalszą produkcję.

Dowiedz się więcej o wpływie technologii wytwarzania przyrostowego na cały sektor motoryzacyjny. Przejdź do artykułu 7 przykładów zastosowań druku 3D w przemyśle motoryzacyjnym, aby poznać zastosowania druku 3D w małych warsztatach i dużych fabrykach.

Skontaktuj się z nami pod adresem sales@zortrax.com, aby uzyskać pomoc w zbudowaniu systemu druku 3D w Twojej firmie motoryzacyjnej.