Otomobil üretimi, metal 3D baskı teknolojisinin önemli bir uygulama alanıdır. Prototiplerin hızlı üretilmesinden, böylece yeni otomobil araştırma ve geliştirmesinin verimliliğinin hızlandırılmasına, küçük parti parçalarının doğrudan üretimine, tedarik zincirinin kısaltılmasına ve maliyet tasarrufuna kadar, 3D baskı, otomotiv endüstrisinde önemli bir tamamlayıcı teknoloji olarak tanımlanabilir. Ayrıca, karmaşık parçaların üretiminde 3D baskının benzersiz avantajları, otomotiv parçalarının sayısını basitleştirebilir, ağırlığı azaltabilir ve malzeme tasarrufu sağlayabilir. 3D baskı teknolojisinin otomobil üretimi için birçok avantajı olduğu söylenebilir. Bununla birlikte, teknoloji şu ana kadar bu alanda yaygın olarak kullanılmamıştır. Bunun nedeni, daha hızlı, daha ucuz ve daha karmaşık parçalar üretme yeteneği -- geleceğin arabaları bu şekilde inşa edilecek.
Otomotiv Sektöründe Katmanlı İmalat
Otomotiv dünyasında, katmanlı üretimi ilk benimseyenler otomobil üreticilerinin kendileri değil, sponsor oldukları takımlardı. Onlarca yıldır Ford'dan Ferrari'ye kadar şirketler, yeni teknolojileri test etmek için yarış arabalarını kuluçka makinesi olarak kullandılar. Artık yeni otomobillerdeki standart özelliklerin çoğu – hibritlerde rejeneratif frenleme, düğmeli ateşleme ve hatta aynalar – köklerine kadar izlenebiliyor. Aynı prensip 3D baskı, özellikle metal baskı için de geçerlidir. Formula 1 takımları, Dünya Dayanıklılık Mücadelesi Yarış Takımı, Formula E Takımları ve daha fazlası, eklemeli üretimin avantajlarını ilk elden deneyimledi - tasarımların hızlı yinelenmesi, hızlı prototip oluşturma ve bileşenlerin hafifletilmesi - tümü, araçlarınızın performansını artırmak için kullanılabilir. araç yolda.
Lazer tozu yatağı füzyonu, düşük hacimli, yüksek değerli uygulamalar için daha iyidir (SLM 3D Printing)
Bugüne kadar en yaygın kullanılan 3D baskı sistemi olan lazer tozu yatak füzyonu, parça imal edilene kadar ince metal tozunu katman katman eritmek için bir lazer kullanır. Bu teknoloji, metal parçaları hızlı ve doğru bir şekilde üretebilir ve son on yılda otomobil üretimi alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. BMW, Ford, Volkswagen, Mercedes-Benz ve diğer şirketler, bu teknolojinin kullanımında tipik durumlar oluşturmuş ve belirli koşullar altında seri üretime ulaşmışlardır, ancak bu durumlarda yer alan parçaların çoğu hala üst düzey markalarla sınırlıdır. , ve toplam miktar hala sınırlıdır.
Nedeni hala alanın maliyet, malzeme ve hız gereksinimlerinden ayrılamaz. Lazer tozu yatak füzyon ekipmanı, önemli bir ön yatırım gerektirir - tüm sistem için 1 milyon $ veya daha fazla - ve yılda yalnızca 1 ton parça üretir, bu da maliyeti haklı çıkarmak için yeterli değildir. Ek olarak, 3D baskı metal parça üretimini daha esnek hale getirse de, baskı yalnızca ilk adımdır ve desteğin çıkarılması gibi bir dizi işlem sonrası süreç gereklidir, bu da parçanın maliyetini daha da artırır.
Bugüne kadar, otomotiv alanında bir dizi yüksek değerli uygulama, lazer tozu yatak füzyon teknolojisinin önemli üretim avantajlarından kaynaklanmaktadır - entegrasyon, yüksek hassasiyet ve karmaşık üretim özellikleri. Örneğin, General Motors, otomobilin geleneksel koltuk braketinin sekiz bileşenini tek bir bileşende birleştirmek için üretken tasarım ve 3D baskı kullandı, Bugatti yeni Chiron fren kaliperini üretmek için 3D baskı teknolojisini kullandı ve Porsche 3D, bir dizi alüminyum alaşımlı motoru bastı. yenilikçi tasarımlar. Kabuk prototipleri, BMW'nin i8 Roadster spor otomobili için toplu baskılı kumaş tavan braketleri ve daha fazlası. Bu durumlar, ister prototip ister son kullanım için olsun, lazer tozu yatak füzyon teknolojisinin benzersiz üretim özelliklerinden ayrılamaz. Ancak bu uygulamaların çok sınırlı olması, hemen hemen hepsinin üst düzey markalara ait olması ve bu alanda düşük maliyetli, seri üretimin gereksinimlerini nadiren karşılaması da bir özelliktir.
Prototipleme için ekstrüzyon tabanlı masaüstü metal 3D baskı (FDM 3D Printing)
Ekstrüzyon tabanlı masaüstü metal 3D yazıcılar, toza ve lazere maruz kalma riskini ortadan kaldıran ve kullanımı kolay bir uçtan uca çözüm olan ofis dostu bir tasarıma sahiptir.
Yeni araç tasarımı ve üretiminin ilk aşamalarındaki kullanıcılar için masaüstü metal 3D yazıcılar, geleneksel toz yatak ekipmanından 10 kat daha ucuzdur ve kolay ve hızlı çalıştırılabilirliğe sahiptir. Bu tür sistemler, çok sayıda parçayı şirket içinde hızla prototipleyebilir, farklı fikirleri hızla test edebilir ve yeni yapısal olasılıkları keşfederek uzun ve pahalı tasarım döngüleri sırasında zaman ve para tasarrufu sağlayabilir. Sonuç olarak, daha iyi tasarımlar daha düşük geliştirme maliyetleriyle sunulabilir ve şirketler tasarım ve doğrulamadan üretime hızla geçerek pazara sunma süresini hızlandırabilir. Esnek çalışabilirlik, malzeme israfını azalttığı ve makineyi çalıştırmak için uzman personel gerektirmediği için maliyetleri düşürmeye de yardımcı olur.
3D baskının sağladığı geometrik özgürlük, üreticilerin hızlı prototip oluşturmasına ve yeni piston tasarımlarını keşfetmesine ve aynı zamanda dış kaynak kullanımı ihtiyacını ortadan kaldırmasına olanak tanır. Bir masaüstü metal yazıcıda parçaların prototiplenmesi, aynı zamanda, bağlayıcı püskürtme gibi yüksek hacimli sistemler eşit derecede karmaşık tasarımlar üretebildiğinden, hacimli üretime sorunsuz bir geçişi kolaylaştırır.
Binder jet metal 3D baskı, yüksek hacimli parça üretimi için daha uygundur (3DP teknolojisi)
Binder jetting işleminin en belirgin özelliği, metal 3D baskının seri üretimini gerçekleştirebilmesidir. Bu işleme dayalı ekipmanın fiyatı, geleneksel lazer 3D yazıcılardan daha düşüktür ve baskı hızı, dört lazerli toz yataklı füzyon ekipmanının onlarca, hatta yüzlerce katıdır. Kullanılan malzeme, küresel tozdan daha ucuz olan geleneksel MIM tozudur ve parçaların üretim maliyeti de lazer 3D baskılı parçalardan onlarca kat daha düşüktür. Bu nedenle, bağlayıcı püskürtme işlemi, parça performansı biraz daha düşük olmasına rağmen, enjeksiyonla kalıplanmış parçalarla aynı seviyede olmasına rağmen, ekipman maliyeti, toz maliyeti ve baskı verimliliği açısından metal 3D baskıyı geride bırakıyor. Bu nedenle, bu teknoloji yüksek hacimli parça üretimi gerçekleştirmek için daha uygundur.
Yukarıdaki avantajlara dayanarak, mevcut büyük otomobil OEM'leri bu teknolojinin kullanımını hızlandırıyor. Binder jetting metal 3D baskının önde gelen geliştiricileri, otomotiv endüstrisindeki büyük markalarla ortaklıklar kurdu: Volkswagen aktif olarak HP ile çalışıyor, Ford ayrıca otomobil parçaları üretmek için ExOne'ın binder jetting teknolojisini kullanıyor ve Desktop Metal kısa süre önce kazandı Bir Alman otomobil üreticisi bir ödül kazandı 7,9 milyon dolarlık sözleşme ve endüstri, müşterinin BMW Group olabileceğini düşünüyor.
Seri üretilmesi gereken parçalar için, bağlayıcı jet metal 3D baskının bir başka avantajı daha da belirgindir - kalıpsız üretim. Teknoloji, kalıp ihtiyacını ortadan kaldırarak mühendislerin halihazırda geliştirilmiş tasarımları (ister masaüstü ekstrüzyon metal 3D baskı ister geleneksel prototipleme yöntemleriyle) bağlayıcı jet metal 3D baskı ile seri üretime getirmelerine olanak tanır. Geleneksel büyük ölçekli üretim süreçleriyle rekabet eden baskı hızları, binder jet metal 3D baskı, tek bir işte binlerce parçanın döküm, dövme ve işleme gibi süreçlerle rekabet edebilecek bir fiyat ve üretim hızında üretilmesine olanak tanır. Bu hız, düşük maliyetli MIM tozlarının kullanımı ve kolay son işleme ile birleştiğinde, sürecin, diğer 3D baskı süreçlerine göre parça başına 20 kata kadar daha az maliyetli parçalar üretmesine olanak tanır ve katmanlı üretimi, döküm için uygun bir seçenek haline getirir. dövme ve işleme. Uygun bir seçenek.
3D baskı teknolojisindeki ilerlemeler, fonksiyonel prototiplerden orta hacimli üretime, satış sonrası ve yedek parçalara kadar otomotiv üretim yaşam döngüsünün her aşamasında yeni fırsatlar yarattı. Ve bu fırsatların çoğu, üretim hızı ve parça karmaşıklığı veya her ikisi ile ilgilidir. Geleneksel üretimle sınırlı olmadığı için 3D baskı, tasarımcıların ve mühendislerin geniş bir yeni tasarım alanına girmesine ve giderek daha karmaşık parçalar oluşturmasına olanak tanır.
Optimize edilmiş parçalar seri üretimle karşı karşıya kaldığında, malzemeler, kalıplama verimliliği ve fiyat, 3D baskı teknolojisinin yaygın olarak uygulanmasını engelleyen sınırlayıcı faktörler haline gelir ve avantajlar yansıtılamaz. Yeni teknolojilerin gelişimi, bu engelleri ortadan kaldırarak, optimize edilmiş yapıların büyük ölçekte, verimli ve daha ekonomik bir biçimde gerçekleştirilmesini sağladı.