Na przestrzeni lat możliwości oferowane przez technologie wytwarzania przyrostowego wywarły znaczny wpływ na branżę motoryzacyjną. Zarówno globalnym producentom samochodów, jak i małym warsztatom serwisowym wdrożenie drukarek 3D umożliwiło obniżenie kosztów, skrócenie czasu realizacji zamówień czy wyprodukowanie niedostępnych części samochodowych. Ponadto druk 3D w motoryzacji znacznie usprawnił pracę w takich obszarach, jak projektowanie na zamówienie, prototypowanie czy wytwarzanie narzędzi potrzebnych na liniach montażowych. Oto przegląd 7 zastosowań druku 3D w motoryzacji, które przedstawiają wpływ technologii AM na ten sektor.

Specjalny osprzęt drukowany w 3D w fabrykach Toyoty

Jedna z największych fabryk motoryzacyjnych w Europie, zajmująca się montażem silników do samochodów Toyota, już od wielu lat wykorzystuje na liniach produkcyjnych niestandardowe oprzyrządowanie drukowane w 3D. Drukowany osprzęt optymalizuje przepływ pracy w ogromnych procesach o znacznej wydajności produkcyjnej. Ponieważ silniki są montowane z części dostarczanych z innych fabryk Toyoty, inżynierowie nadzorujący ich montaż projektują i drukują w 3D przyrządy, narzędzia i osłony, które przyspieszają całą pracę i przynoszą powtarzalne rezultaty. Niektóre elementy drukowane w 3D dla fabryki samochodów to przyrządy pozycjonujące, które służą do potwierdzenia, że poszczególne elementy montowanej części znajdują się we właściwej pozycji względem siebie. Toyota drukuje również specjalne osłony, które służą do ochrony części silnika podczas przenoszenia między stanowiskami roboczymi w fabryce.

Fabryka samochodów Toyota w Polsce.

Pracownik linii montażowej w fabryce samochodów Toyota.

Pracownik linii montażowej w fabryce samochodów Toyota.

Jak mówi Łukasz Kondek, inżynier druku 3D w fabryce Toyoty: „Przyrządy, które są dziś drukowane w 3D w branży motoryzacyjnej, były kiedyś wykonywane przez osobny dział narzędziowni wyposażony w maszyny CNC. Obecnie ponad 95% przyrządów jest produkowanych przy użyciu technologii LPD na drukarce 3D Zortrax M300 Plus.” Oprzyrządowanie i inne części zamienne mogą być drukowane w 3D na żądanie i można je projektować pod kątem danego zadania. Drukarki 3D w motoryzacji mogą wytwarzać prawie wszystkie możliwe geometrie.

Część przyrządu do smarowania części motoryzacyjnych wydrukowane w fabryce Toyoty na drukarce Zortrax M300 Plus.

Prototyp osłony dźwigni zaworu wykonany w fabryce Toyoty na drukarce 3D Zortrax M300 Plus z filamentu Z-ABS.

Część osłony silnika wydrukowana w 3D w fabryce motoryzacyjnej na drukarce Zortrax M300 Plus.

Przemysłowy druk 3D w zakładzie motoryzacyjnym – RM Motors

Kolejny przykład pokazujący, jak druk 3D można wykorzystać w zakładzie motoryzacyjnym, omówimy na podstawie działania RM Motors, polskiego producenta układów wydechowych do samochodów. Wdrażając przemysłową drukarkę 3D na hali produkcyjnej, firma dostosowuje inne specjalistyczne maszyny przy użyciu modeli drukowanych w 3D. Prasa rolkowa, na której inżynierowie RM Motors na co dzień tłoczą izolację termiczną, została przystosowana do wykonywania określonych kształtów izolacji za pomocą matrycy i stempla. Dlatego zamiast frezowania tych elementów na CNC, co jest kosztowne i czasochłonne, inżynierowie zmodelowali i wydrukowali je w 3D. Dwie przemysłowe drukarki 3D Zortrax Endureal pozwalają zespołowi uzyskać dowolny kształt wymagany do wytworzenia ich produktów. W tym przypadku druk 3D w motoryzacji przekłada się na możliwości tworzenia projektów użytkowych, które mogą znacząco usprawnić przebieg całej produkcji. Drukarki 3D mogą skutecznie zastąpić maszyny CNC w tych obszarach, gdzie niezbędne do produkcji geometrie muszą być dostarczane szybko i elastycznie.

Drukarki 3D Zortrax Endureal pracujące w zakładzie produkującym części samochodowe - RM Motors.

Niestandardowe elementy drukowane w 3D do prasy rolkowej.

Niestandardowe komponenty wydrukowane w 3D do prasy rolkowej używanej do tłoczenia izolacji termicznej w zakładzie motoryzacyjnym.

Inżynier zakładu motoryzacyjnego pracujący z prasą rolkową wyposażoną w komponenty drukowane w 3D.

Projektowanie motocykla przez Vins Motors

Na wcześniejszym etapie produkcji pojazdów, czyli projektowania, druk 3D jest równie przydatny. Vins Motors, włoska firma założona przez byłych inżynierów Ferrari, zaprojektowała motocykl wyczynowy o nazwie Duecinquanta, który posiada rewolucyjny dwusuwowy silnik i wyróżnia się innowacyjnym podejściem do aerodynamiki. Przy tak jasnej wizji wyprodukowania ultralekkiego motocykla z podwoziem z włókna węglowego, w którym każda część miała spełniać co najmniej dwie funkcje, etap prototypowania wymagał skrupulatnego podejścia. Wszystkie części zarówno podwozia, jak i silnika zostały zaprojektowane w oprogramowaniu CAD i wydrukowane w 3D na Zortrax M300 z filamentów takich jak ABS i HIPS. Vincenzo Mattia, twórca pomysłu na motocykl, przyznaje, że „drukarka 3D w motoryzacji oferuje całkowicie zautomatyzowany proces, który stał się naturalnym sposobem komunikowania pomysłów projektowych”. Firma Mattii wydrukowała w 3D wystarczającą liczbę części, aby zbudować pełnowymiarowy model motocykla, który wykorzystano jako prototyp przedprodukcyjny na targach motocyklowych.

Motocykl Duecinquanta wyprodukowany dzięki prototypom wydrukowanym w 3D.

Motocykl Duecinquanta z elementem wydrukowanym w 3D, który wspiera tylny amortyzator i poprawia aerodynamikę.

Wydrukowana w 3D część silnika motocykla do użytku końcowego.

Wydrukowane w 3D prototypy kół zębatych do silnika motocykla.

Druk 3D w projekcie motocykla elektrycznego firmy Falectra

Kolejny przykład tego, jak technologie wytwarzania przyrostowego umożliwiły wyprodukowanie pojazdu dwukołowego pochodzi z Polski. Falectra to pierwsza polska marka motocykli elektrycznych założona przez Piotra Krzyczkowskiego. Projektant postanowił wejść do sektora e-mobility ze swoim pomysłem na ekologiczny i ekonomiczny środek transportu miejskiego. Aby jednak jego start-up mógł pozyskać środki od inwestorów, potrzebował czegoś więcej niż wirtualnego projektu. Aby zmieścić się w budżecie, postanowił zastosować druk 3D jako jedną z metod produkcji prototypu. Na drukarkach Zortrax M300 Plus i M200 Plus wykonano około 10 części pojazdu — przednią osłonę, tylny błotnik, osłony boczne, wlot powietrza do ładowania akumulatora oraz części montażowe przedniej lampy. W ciągu pół roku Krzyczkowski stworzył w pełni funkcjonalny prototyp, składający się głównie z części wydrukowanych w 3D i mógł ocenić potencjał projektu przed uruchomieniem masowej produkcji, co jest kluczowym czynnikiem w trakcie opracowywania produktu: „Cały proces kosztował prawie siedem razy mniej, a my byliśmy w stanie pokazać światu działający motocykl,” – mówi Krzyczkowski.

Motocykl elektryczny Falectra z wlotem powietrza wydrukowanym w 3D.

Motocykl elektryczny Falectra z osłonami bocznymi wydrukowanymi w 3D.

Piotr Krzyczkowski w trakcie prac nad motocyklem z wykorzystaniem elementów wydrukowanych w 3D.

Wydrukowana w 3D obudowa przedniej lampy w motocyklu Falectra.

Obudowa przedniej lampy motocykla wydrukowana w 3D przez Krzyczkowskiego z firmy Falectra.

Druk 3D części zamiennych do samochodów klasycznych: ABcars i Alfa Project

Kolejnym modelem biznesowym w sektorze motoryzacyjnym, w którym drukarki 3D są ważnym narzędziem, jest renowacja samochodów. Wytwarzanie części, które są uszkodzone lub których brakuje w zabytkowym samochodzie, zwykle wymaga pracy ze starymi dokumentami projektowymi, zdjęciami lub jakimikolwiek elementami pozostawionymi w konkretnym pojeździe. W większości przypadków technologie wytwarzania addytywnego pozwalają na uzyskanie elementów, które nie są produkowane od dziesięcioleci. Jedną z firm działających w tym obszarze jest ABcar Oldtimers z Polski. Firma wykorzystała drukarkę 3D Zortrax Inkspire do wykonania elementów kierownicy w Ferrari 599 czy elementów deski rozdzielczej w zabytkowym Mercedesie Benz. Ponadto drukarki 3D Zortrax M300 Plus i M200 Plus pomogły zespołowi w renowacji klasycznego Porsche 911. „Druk 3D w motoryzacji jest niezwykle pomocny. Przyspiesza to pracę i ogranicza koszty związane z prototypowaniem poszczególnych części. Dodatkowo wydrukowane w 3D elementy samochodów nie zmieniają swoich właściwości z upływem czasu,” – podkreśla Bartłomiej Błaszczak, Design & Engineering Director w ABcar Oldtimers.

Drukarki 3D Zortrax dla motoryzacyji - Zortrax M200 Plus, Zortrax M300 Plus i Zortrax Inkspire.

Projektant pracujący nad drukowanymi w 3D komponentami samochodu.

Warsztat samochodowy zajmujący się renowacją zabytkowych samochodów.

Elementy kierownicy wydrukowane w 3D.

Projektant ABcar przygotowujący komponent auta do wydrukowania w 3D.

Elementy do samochodu wydrukowane w 3D w warsztacie ABcar.

Alfa Project to kolejna firma, która ma podobne podejście do zastosowań druku 3D w motoryzacji. Poprzez inżynierię wsteczną odtwarza uszkodzone i niedostępne części w klasycznych samochodach Alfa Romeo. Zespół modeluje i drukuje w 3D spojlery, zderzaki, gałki dźwigni zmiany biegów, osłony mechanizmu skrzyni biegów, uchwyty lusterek i wiele elementów deski rozdzielczej, takich jak ramki zegarów, nawiewy, panele sterowania klimatyzacją czy zaślepki. Ponieważ te plastikowe elementy były podatne na uszkodzenia w wyniku regularnego użytkowania, zespół stara się ulepszyć projekt każdej części w oprogramowaniu CAD. Po dodaniu takich elementów, jak wzmacniające żebra, Alfa Project kontynuuje prace na drukarce Zortrax M300 Plus i tworzy wysokiej jakości modele z materiału ABS. „W drukowanych elementach plastikowych ABS daje zadowalającą odporność na temperaturę, a jednocześnie jest odpowiednio odporny na zginanie. Można go wykorzystać w modelach 3D z elementami złącznymi lub kotwiącymi.” – mówi Mateusz Dziwisz z zespołu.

Alfa Romeo Spider z odnowionymi elementami wnętrza wydrukowanymi w 3D.

Osłona skrzyni biegów wydrukowana w 3D.

Panel nawiewu powietrza wydrukowany w 3D.

Wydrukowane w 3D ramki zegarów dla Alfy Romeo.

Modernizacja samochodu przy użyciu komponentów drukowanych w 3D – Indrė Zabielaitė

Hobbyści i prawdziwi entuzjaści motoryzacji to inna grupa w tym zestawieniu, która chce ulepszać swoje pojazdy w opłacalny sposób. Druk 3D to jedna z technologii, która idealnie pasuje do projektów tuningu samochodów. Indrė Zabielaitė z zespołu 3D Creative zmodernizowała swojego MINI Coopera, dodając używany zderzak pochodzący z nowszej edycji aut MINI. Jednak zamówione wloty powietrza w zderzaku, który zamówiła były uszkodzone i nie nadawały się do zamontowania w jej samochodzie. Mając więc dostęp do skanera 3D i drukarki 3D Zortrax M300 Plus, Indrė wyprodukowała nowe wloty, które po obróbce końcowej były w pełni funkcjonalne i pasowały do całego zderzaka. Elementy samochodu wyprodukowane w 3D są na tyle trwałe, że można ich używać w zmiennych warunkach: „Jeżdzę tym samochodem codziennie, nawet zimą, a wydruki 3D wciąż wyglądają niesamowicie. Jestem naprawdę zadowolona z jakości.” – podsumowuje Indrė. Druk 3D pozwolił Indrė zrealizować jej wizję modernizacji samochodu, zachowując niskie koszty pracy.

MINI Cooper S z wlotami powietrza wydrukowanymi w 3D.

Skanowanie 3D elementu zderzaka samochodu.

Indrė Zabielaitė w pracowni druku 3D.

Modernizacja samochodu za pomocą elementów drukowanych w 3D

Zderzak samochodowy z wlotami powietrza wydrukowanymi w 3D.

Druk 3D w motoryzacji - MINI Cooper S.

Skontaktuj się z nami pod adresem sales@zortrax.com, aby sprawdzić możliwości zaawansowanych technologii druku 3D z wykorzystaniem filamentów wysokotemperaturowych i metalowych w branży motoryzacyjnej. Nasi przedstawiciele pomogą Ci wybrać indywidualnie skonfigurowane rozwiązania druku 3D, które mogą obejmować Zortrax Endureal lub Zortrax M300 Dual.