Бъдещият потенциал на 3D печата в автомобилния сектор

3D печатът притежава значителен бъдещ потенциал в автомобилния сектор, с възможност за растеж по три основни линии: задълбочаване на предимствата, които вече предлага днес, отключване на по-широки приложения, след като настоящите технически затруднения бъдат преодолени, и стимулиране на фокусирано развитие в шепа специфични области на приложение. Разделите по-долу разширяват всяка от тези посоки.

Дизайнерските приложения ще продължат да се задълбочават. Производството на автомобили вече е една от най-важните области на приложение на металния 3D печат и неговите предимства във фазата на проектиране са особено изразени. Дизайнерите могат да използват бързата-прототипна природа на 3D печата, за да произвеждат концептуални модели в рамките на часове или дни. В сравнение с традиционните ръчно{6}}изграждани глинени модели -, процес, който в миналото е изисквал квалифицирани моделисти, работещи в продължение на дни или дори седмици, за да преведат скицата на стилист във физическа форма - 3D печатът може да преобразува файл с 3D дизайн във физически обект по-прецизно и за много по-малко време, значително подобрявайки ефективността на производството на автомобилен дизайн. Редица големи производители вече са възприели този подход, включително дизайнерските центрове на BMW и Mercedes-Benz, където 3D-отпечатаните модели се използват рутинно за оценка на повърхностните форми и пропорции, преди да се ангажират с по-скъпи инструменти. Гледайки напред, приложението на 3D принтирането в процеса на проектиране се очаква да отиде още по-дълбоко. Вместо да се ограничава до екстериорен стил и научноизследователска и развойна дейност, вероятно ще играе все по-важна роля в структурния дизайн на интериора и дизайна на функционалните компоненти, позволявайки по-сложни и по-иновативни дизайнерски решения, като същевременно допълнително съкращава цялостния цикъл на разработване на нови-автомобили.

Изборът на материали и производството на прототипи ще продължат да се подобряват. 3D печатът вече предлага широка гама от избор на материали, което позволява на производителите да произвеждат прототипи с различни механични свойства и точни функционални характеристики. Това дава на производителите възможността да идентифицират и коригират грешките в дизайна рано, минимизирайки цената на грешките, преди те да се разпространят надолу по веригата в инструменталната екипировка и производството. Тъй като науката за материалите продължава да напредва, все по-голям брой нови типове материали, подходящи за автомобилното производство, вероятно ще станат достъпни за 3D отпечатване, допълнително подобрявайки качеството и производителността на прототипа и по-добре отговаряйки на изискванията за специализирани материали на различни компоненти на превозни средства - от термо-устойчиви полимери за -приложения под капака до по-високи-якостни сплави за структурни прототипи.

Производството на инструменти и приспособления ще бъде подобрено. 3D печатът предлага бърз и точен метод за производство на приспособления, приспособления и други производствени инструменти, като значително намалява както разходите, така и времето, необходимо за производството на тези инструменти -, което от своя страна подобрява капацитета, ефективността и качеството за производителите на автомобили. Специфичните приложения за производствени инструменти вече включват водо-разтворими сърцевини, инструменти с опаковане от въглеродни-влакна- и шприцформи, всички от които позволяват бързо персонализиране на инструмента с малък{6}}обем, намаляват разходите и съкращават времето за пускане на пазара. В бъдеще се очаква прилагането на 3D печат в производството на инструменти и приспособления да стане по-интелигентно и по-автоматизирано, като допълнително подобрява прецизността и ефективността на производството във веригата за доставка на инструменти.

Дизайнът и производството на компоненти ще продължат да се обновяват. При проектирането и производството на автомобилни компоненти 3D печатът позволява на производителите да постигнат малки-партиди персонализирани части заедно с автоматизацията на производството и да създават и произвеждат компоненти с органични форми, кухи вътрешни структури и отрицателни-геометрии на чертежа, които биха били трудни или невъзможни за производство с конвенционални инструменти. 3D печатът може бързо да произвежда компоненти със сложна-оформа и когато тестването разкрие проблем, инженерите могат просто преразгледайте 3D файла и отпечатайте отново частта за друг кръг от тестове - много по-бърз итерационен цикъл от преработването на физическа матрица. В бъдеще се очаква 3D{10}}отпечатаните компоненти да намерят по-широко приложение в различните системи на превозното средство, включително двигателя, задвижването и шасито, позволявайки по-леко-тегло, по-високо-производителни компоненти и подобрявайки цялостната производителност на превозното средство.

Преодоляване на ограниченията на размера на машината. Технологията за 3D принтиране на прахово сливане на метали в момента е ограничена от размера на камерата за изграждане, обикновено ограничен до около 400 mm или 600 mm, което затруднява отпечатването на по-големи автомобилни компоненти. В бъдеще, с развитието на технологията, се очаква оборудването за 3D печат да нарасне по размер, което ще направи възможно отпечатването на по-големи автомобилни компоненти и задоволяване на търсенето на автомобилното производство за големи структурни части, като рамки на каросерията и конструкции на шаси - части, които днес остават твърдо извън практическия обсег на адитивното производство.

Подобряване на точността. Адитивното производство трябва да произвежда прецизни части с минимални изисквания за последваща-обработка. В бъдеще се очаква прецизността на технологията за 3D печат да продължи да се подобрява, намалявайки количеството необходима-работа за последваща обработка и подобрявайки качеството и последователността на произведените компоненти. Това ще задоволи по-добре търсенето на автомобилното производство за високо-прецизни части, като прецизни двигателни компоненти и сензори, където допуските в момента често са по-ниски от това, което масовото{7}}производство на автомобилни приложения изисква без значителна вторична обработка.

Подобряване на ефективността. Понастоящем адитивното производство е сравнително бавно за целите на автомобилното производство - пресата за щамповане може да произвежда част приблизително на всеки шест секунди, докато технологията за сливане на прахово легло може да отнеме няколко часа, за да произведе партида от малки части. В бъдеще се очаква скоростите на 3D печат да се увеличат значително, доближавайки или дори достигайки нивото на традиционните производствени процеси, позволявайки широко-мащабно, ефективно производство, понижаване на производствените разходи и подобряване на пазарната конкурентоспособност в сравнение с конвенционалните методи.

Намаляване на разходите. Автомобилната индустрия изисква строг контрол върху производствените разходи. Докато адитивното производство може да завърши сглобяването на множество части в една конструкция, отливането остава с почти два порядъка по-евтино на база на-част при обем. В бъдеще, тъй като технологията за 3D принтиране става все по-широко разпространена и икономиите от мащаба се налагат, разходите за оборудване и материали се очаква да намалеят, докато ефективността на отпечатването се повишава -, което дава на 3D принтирането по-конкурентна разходна позиция в масовото производство на автомобили и спомага за по-широкото му възприемане в индустрията.

3D-отпечатаните електродвигатели се очертават като важно приложение. Съгласно глобалните цели за „нетна нула“, подобряването на енергийната ефективност на електрическите двигатели се превърна в ясна индустриална тенденция и е много вероятно 3D-отпечатаните двигатели да се превърнат в едно от най-важните приложения на 3D печата в автомобилната индустрия. При традиционните производствени процеси геометричната оптимизация на електрическите двигатели е по същество ограничена, което принуждава дизайнерите да правят-компромиси между производителност и ефективност, които вече са избутали конвенционалните подходи близо до техните практически граници. Системите за адитивно производство, напротив, предлагат ясни предимства при производството на компоненти с нетрадиционна топология-оптимизирани структури или в малки производствени партиди - отваряйки нови пътища за производство на двигатели, които просто не са налични чрез отливане или щамповане. Екипите за научноизследователска и развойна дейност на електродвигатели по целия свят вече са насочили значителни усилия към интегриране на системи за адитивно производство в производствения цикъл на мотори с цел внедряване на по-мощни и ефективни топологично-оптимизирани двигатели от следващо-поколение. През следващите няколко години се очаква прототипирането на двигателни компоненти с оптимизирана топология-с помощта на 3D принтиране да нарасне рязко, като най-вероятната концентрация на дейност е в 3D{18}}отпечатаните намотки на двигателя, топлообменниците и синхронните ротори - всички области, където нетрадиционната вътрешна геометрия се превръща директно в печалби в производителността.

Разширяването в областта на ремонта на автомобили и пазара за следпродажбени услуги. 3D технологията за печат също има широки перспективи за приложение в ремонта на превозни средства и пазара за резервни части. Когато автомобилните компоненти са повредени или се нуждаят от подмяна, 3D принтирането може да се използва за бързо производство на необходимите части, намалявайки както времето за изчакване, така и разходите за ремонт. Това е особено ценно за по-стари модели превозни средства или редки компоненти, където 3D принтирането може да разреши предизвикателствата-доставката на части, с които конвенционалните вериги за доставки трудно се справят, след като оригиналните инструменти бъдат оттеглени, като по този начин подобрява ефективността на ремонта и качеството на обслужване както за независими магазини, така и за сервизни центрове на представителства.

По-широко внедряване на производство на автомобили по поръчка. Тъй като потребителското търсене на персонализирани превозни средства продължава да расте, персонализираното производство на превозни средства се очаква да се превърне в основна бъдеща тенденция. 3Технологията за D печат позволява малки-сериди, персонализирано производство на компоненти, задоволяване на потребителското търсене за индивидуализиран екстериорен стил, интериорни характеристики и функционални опции. Производителите на автомобили ще могат да използват 3D принтиране, за да произвеждат бързо персонализирани компоненти въз основа на индивидуалните потребителски предпочитания и да ги сглобяват в наистина---автомобили по рода си - подход, който подобрява удовлетвореността на потребителите и укрепва конкурентоспособността на марката във все по-ориентиран към персонализиране-пазар.

Взети заедно, тези три посоки - задълбочаване на настоящите силни страни, преодоляване на днешните технически ограничения и концентриране на развитието в ниши с висока-стойност като производство на двигатели, поддръжка на следпродажбено обслужване и персонализиране - сочат към бъдеще, в което 3D печатът надхвърля сегашната си роля на прототипиране и инструмент за малък-обем. Тъй като размерите на конструкцията растат, прецизността се подобрява, скоростите на печат се увеличават и разходите продължават да падат, гамата от автомобилни приложения, при които 3D печатът може да се конкурира сам по себе си, а не само като помощно-етап на проектиране, вероятно ще се разширява стабилно през следващите години.