نقش پرینتر سه بعدی در اتومبیل سازی
در صنعت اتومبیل سازی ، از پرینت سه بعدی برای تولید قطعات خاص و سریع استفاده می کردند. در سال های اخیر، پیشرفت در فناوری به آرامی نحوه طراحی، ساخت، توزیع و استفاده قطعات نهایی را دگرگون کرده است. مطالعه Deloitte در مورد فرصت ایجاد شده توسط چاپ سه بعدی در صنعت خودرو توضیح می دهد. در مسیر استاندارد فعلی تولید به وسیله پرینتر سه بعدی شرکت ها به دنبال تغییر شدید زنجیره های تأمین یا محصولات نیستند. نقش چاپگر سه بعدی در صنعت اتومبیل سازی برای ایجاد تکرارهای طراحی، بهبود کیفیت از طریق نمونه سازی مقرون به صرفه و ایجاد قطعات ابزار خاص چشم گیر است.
با این حال ، راه های دیگری برای استفاده از چاپ سه بعدی در صنعت خودرو وجود دارد که محصولات و زنجیره های تأمین را از راه های بنیادی تر تغییر می دهند. این همان چیزی است که ما در بررسی اجمالی زیر درباره تأثیر تولید قطعات به روش پرینتر سه بعدی در صنعت خودرو بررسی خواهیم کرد. علاوه بر این، گزارش تجزیه و تحلیل SmarTech نشان داد که تا سال 2029 ، چاپ 3D خودرو از تولید قطعات تمام شده 9 میلیارد دلار درآمد کسب خواهد کرد. در حالی که این رقم در سال 2019 1.39 میلیارد دلار بوده است.
مزایای پیش تولید توسط چاپ سه بعدی
نمونه سازی سریع fast prototype
سرعت بخشیدن به مرحله طراحی در هنگام تولید یک محصول جدید در هر صنعتی ضروری است. خوشبختانه، پرینتر سه بعدی می تواند جایگزین تولید CNC گران قیمت و به خصوص وقت گیر شود. به طور خاص، به طراحان این امکان را می دهد تا قبل از تصمیم گیری در مورد محصول نهایی ، چندین تکرار را به روشی مقرون به صرفه انجام دهند. هنگامی که طراحان نیاز کاربر را شناسایی و ایده هایی را برای رفع این نیاز تولید کردند، نمونه اولیه ای را تولید می کنند. گام بعدی آزمایش این نمونه اولیه به منظور بهبود طراحی است. این فرآیند تکراری همان چیزی است که ما آن را نمونه سازی سریع می نامیم.
به عنوان مثال فولکس واگن 25 سال است که با فناوری های چاپ سه بعدی کار می کند. سال گذشته، این خودروساز به طور قابل توجهی در دو چاپگر سه بعدی Stratasys سرمایه گذاری کرد. پیتر بارتلز، رئیس مرکز پیش تولید فولکس واگن، گفت که این سرمایه گذاری ها “توانایی های دیگری را نشان می دهد که عملیات پرینت سه بعدی را تقویت می کند و روند طراحی را بهینه می کند.” علاوه بر این، می توان طراحی ابزار (دستگیره ، جیگ و فیکسچر) را نیز با هزینه کمتری بهینه و تولید کرد. ابزار تولید نقش مهمی در خط مونتاژ برای تولید محصولات قابل تکرار و با کیفیت دارد. این برنامه ها همان چیزی است که Deloitte آنها را “مسیر استاندارد فعلی تولید مواد افزودنی” در صنعت خودرو می خواند.
بخش رو به رشد تولید قطعات با پرینتر سه بعدی
صنعت گران بسیاری را برای تولید قطعات و استفاده نهایی، فراتر از برنامه های نمونه سازی سریع ، به نقش پرینتر سه بعدی در صنعت اتومبیل سازی علاقه مند شده اند.
دلایل زیادی برای این امر وجود دارد که می تواند به عنوان تلاش برای نوآوری محصول در یک صنعت رقابتی مانند صنعت خودرو خلاصه شود. یکی از راه های سرعت بخشیدن به این شخصیت ابتکاری افزایش چشمگیر عملکرد یک قطعه با کاهش وزن آن است. نوآوری محصولات از طریق شخصی سازی نیز خصوصاً برای تولیدکنندگان خودروهای لوکس بسیار مورد توجه است.
نرم افزار طراحی سه بعدی و چاپ سه بعدی قطعات
در واقع ، یکی از مزایای استفاده از پرینتر سه بعدی، تولید بالقوه اجزای سبک تر و ایجاد خودروهایی است که سوخت کمتری مصرف می کنند. نقش نرم افزار طراحی صنعتی از این رو محوری است.
در طول سال ها، راه حل های CAD و CAM به ویژه برای تولید مواد افزودنی به طور قابل توجهی بهبود یافته است. آنها اغلب شامل طراحی قالب، بهینه سازی توپولوژی و ابزار تولید مش هستند. که ضمن حفظ یا بهبود عملکرد آنها، وزن کلی قطعات را کاهش می دهند.
قطعات سبک تر اغلب پیچیده تر هستند. اما از آنجا که چاپ سه بعدی از نظر آزادی طراحی محدود نیست ، برخلاف روش های معمول ، پیچیدگی یک چالش نیست. لازم به ذکر است که ساده سازی قطعات نیز به لطف فناوری های سه بعدی، با تلفیق چندین قسمت در یک طرح واحد، امکان پذیر است. نیازی به مراحل مونتاژ طولانی، که اغلب پیچیده و وقت گیر است نیست.
تولید قطعات سفارشی با پرینتر سه بعدی
تولید افزودنی همچنین به معنای امکانات بیشتر برای سفارشی سازی است. برخی از تولیدکنندگان اتومبیل های لوکس در حال حاضر از این فناوری برای ارائه طراحی های تخصصی بر اساس نیاز مشتری استفاده می کنند. روشهای سنتی تولید مانند CNC یا قالب تزریق اجازه تحویل قطعات یکبار مصرف را در بازه های زمانی رقابتی نمی دهد. هزینه تولید این قطعات نیز بسیار متفاوت خواهد بود. علاوه بر این، از سفارشی سازی می توان برای تحویل قطعات یدکی نیز استفاده کرد. به عنوان مثال برای تعمیر مدل قدیمی خودرو می توان از این امکان بهره برد.
شرکت خودرو سازی فورد
بعنوان مثال استفاده نهایی منیفولد ورودی آلومینیوم چاپ سه بعدی فورد که در هونیتراک 1977 نصب شده است.
به گفته سازنده، این بزرگترین قطعه اتومبیل چاپ سه بعدی تولید شده تاکنون بوده است. چاپ با استفاده از دستگاه GE Additive’s Concept Laser X LINE 2000R پنج روز طول کشید. از لحاظ تاریخی، فورد یکی از شرکتهای تحقیقاتی در زمینه صنعتی سازی تولید پرینتر سه بعدی بوده است. در سال 1986، این شرکت ق در SLA 3 (اولین چاپگر سه بعدی ساخته شده) سرمایه گذاری کرده است.
این شرکت در یک بیانیه مطبوعاتی رسمی گفت “طولی نکشید که دیدیم می توان از چاپ سه بعدی برای ایجاد نمونه های اولیه جدید قطعات سریعتر و کارآمدتر از گذشته استفاده کرد.” امروز، این شرکت بیش از 500000 قطعه چاپ کرده و میلیاردها دلار صرفه جویی کرده و میلیون ها ساعت کار صرفه جویی کرده است. همچنین در مرکز تولید پیشرفته خود در دیترویت، از جمله در چاپگرهای FDM و SLS سرمایه گذاری کرده است.
شرکت خودروسازی BMW
نمونه دیگر گروه BMW است که در سال 2020 پردیس تولید مواد افزودنی را در نزدیکی مونیخ گشود. هزینه ساخت این پردیس حدود 15 میلیون یورو بر آورد شده است.
امروزه در حدود 50 کارخانه صنعتی برای پردازش فلزات و پلاستیک ها فعالیت می کند. تولید نمونه های اولیه، قطعات سری ،تحقیق و توسعه و آموزش مرتبط با ساخت بدون ابزار در محل انجام می شود. این سرمایه گذاری نشان دهنده اطمینان گروه BMW به فناوری های چاپ سه بعدی است.
این گروه در ابتدا در ساخت مواد افزودنی در سال 1991 برای ساخت نمونه های اولیه خودروهای مفهومی سرمایه گذاری کرد. بعداً قطعات کوچک برای اتومبیل های مسابقه ای DTM، رولزرویس فانتوم، ب ام و i8 رودستر و MINI و غیره تولید شد.
در یک سال، 300000 قطعه به صورت سه بعدی چاپ شد. میلان ندلکوویچ، عضو هیئت مدیره، اظهار داشت: “تولید مواد افزودنی امروزه بخشی جدایی ناپذیر از سیستم تولید جهانی ماست و بخشی استوار از استراتژی دیجیتالی سازی ماست. در آینده، فناوری های جدید مانند این، تولید را حتی سریعتر کرده و به ما امکان می دهد حتی بیشتر از پتانسیل تولید بدون ابزار استفاده کنیم. ”
سوالات متداول:
1- چه نوع قطعاتی را میتوان با پرینتر سهبعدی در خودرو تولید کرد؟
قطعات مختلفی از جمله قطعات داخلی خودرو (داشبورد، دستگیرهها)، قطعات موتور، قطعات بدنه، ابزارهای تولید و قالبسازی، و همچنین قطعات یدکی که در صورت نیاز به سرعت تولید میشوند.
2- آیا پرینتر سهبعدی میتواند به تولید خودروهای سبکتر کمک کند؟
بله، با استفاده از مواد سبک و طراحیهای نوآورانه، پرینتر سهبعدی میتواند به تولید قطعات سبکتر و در نتیجه کاهش وزن کلی خودرو کمک کند، که این امر به بهبود کارایی سوخت و عملکرد خودرو منجر میشود.