Toepassingsanalyse van 3D-printtechnologie op het gebied van lichtgewicht auto's

Met de voortdurende ontwikkeling van3D-printentechnologie, de toepassing ervan in auto-onderdelen wordt steeds wijdverbreider. Sommige mensen geloven dat dit een enorme doorbraak zal zijn in de auto-industrie en waarschijnlijk de 'Vier Grote Vakmanschappen' omver zal werpen. En nu wordt zijn droom geleidelijk werkelijkheid. In de golf van Industrie 4.0 is 3D-printen, als kern van deze transformatie, de afgelopen jaren opnieuw naar de voorgrond van de markt geduwd en is het op grote schaal toegepast in verschillende velden. Als leidende industrie in de productiesector is de auto- en onderdelenproductie-industrie de belangrijkste richting voor de ontwikkeling van 3D-printtechnologie. Op de lange termijn is het lichter maken van voertuigen echter de trend, en bij traditionele voertuigen vereist het bereiken van energiebesparing en emissiereductie het lichter maken van voertuigen.
Wat is de impact van 3D-printen op de automobielindustrie in vergelijking met traditionele productieprocessen?
Qua ontwerp
3D-printen kan de productie van een conceptueel model in een kwestie van uren tot dagen voltooien en het gebruiken voor autostylingontwerp. Vergeleken met traditionele handmatige productiemethoden kan 3D-printen een nauwkeurigere conversie van tekeningen naar entiteiten bereiken en de productiecyclus aanzienlijk verkorten, waardoor de productie-efficiëntie in de autodesignfase wordt verbeterd. Tegenwoordig gebruiken veel fabrikanten 3D-printtechnologie, zoals BMW, Mercedes Benz, enz.
Wat betreft grondstoffen
3D-printtechnologie kan een breed scala aan materialen, mechanische eigenschappen en nauwkeurige functionele prototypes opleveren. Hierdoor kunnen fabrikanten problemen vroegtijdig identificeren, ontwerpen verbeteren en de kosten van fouten beperken.
Betreffende Gereedschappen en Bevestigingen
3D-printen biedt een snelle en nauwkeurige manier voor het vervaardigen van mallen, waardoor de kosten en tijd van het vervaardigen van mallen aanzienlijk worden verlaagd. Daarom hebben autofabrikanten hun productiecapaciteit snel vergroot, de efficiëntie verbeterd en de kwaliteit verbeterd.
Tegelijkertijd kan het gebruik van 3D-printtechnologie, zoals oplosbare kernen, koolstofvezelwikkeling en spuitgietgereedschappen, bedrijven helpen om snel en in kleine series mallen aan te passen, productiekosten te verlagen en productontwikkelingscycli te verkorten.
Bij het produceren van afgewerkte onderdelen
Met 3D-printen kunnen autofabrikanten kleine batches aanpassen en verwerken van onderdelen, evenals het produceren en vervaardigen van complexe vormen zoals organische vormen, holtes en negatief tekenen. 3D-printtechnologie kan snelle productie van complexe gevormde onderdelen bereiken. Als er problemen worden gevonden tijdens het inspectieproces, hoeven er alleen wijzigingen te worden aangebracht in het 3D-document voor verder printen.
Als reactie op de snelle ontwikkelingstrend van 3D-printen in de huidige auto-industrie, toont een onlangs gepubliceerde studie van het wereldberoemde onderzoeksbureau Frost&Sullivan aan dat de wereldwijde markt voor 3D-printen in de auto-industrie tegen 2025 $ 4,3 miljard zal bedragen. Ford, BMW, Lamborghini, Volkswagen, General Motors, Porsche, Honda, Chrysler, Mercedes Benz, Audi en anderen onderzoeken voortdurend verschillende mogelijkheden van 3D-printtechnologie.
In dit tijdperk van snelle technologische vooruitgang is de discipline van "3D-printen" een hot topic geworden en is op grote schaal toegepast in verschillende industrieën. De productie van auto's en hun onderdelen is er daar één van. Tot nu toe zijn niet alleen veel componenten zoals het onderstel van auto's, interieur- en exterieurpanelen 3D-geprint met ABS-kunststof en koolstofvezelmaterialen als basismaterialen. Het printen van het "hele voertuig" heeft ook verschillende displays ondergaan, waardoor de printtijd is verkort, de technologische inhoud is verbeterd en wereldwijde aandacht is getrokken.
Momenteel zijn de belangrijkste methoden van 3D-printen: materiaal smelten extrusie FDM, lijm spuiten 3 DP, materiaal druppel spuiten, poeder verspreiden smelten, directe energie depositie, dunne plaat stapelen LOM, en lichtgevoelige hars verspreiden. Onder hen, FDM technologie, poeder verspreiden smelten technologie, SLA technologie en andere technologieën zijn gebruikt in de automobielindustrie, en zijn niet beperkt tot auto-onderdelen. Veel bedrijven zijn ook begonnen met het dapper printen van "hele" auto's.
De voordelen van 3D-printen
Vergeleken met traditionele "subtractieve productie" (zoals CNC) is het voordeel van 3D-printen dat het automatisch onderdelen van elke vorm kan construeren via computergrafische gegevens, waardoor de noodzaak voor het ontwikkelings- en matrijsvormingsproces van complexe structurele componenten wordt geëlimineerd. Dit verkort de ontwikkelingscyclus van nieuwe producten en bespaart veel mankracht, financiële middelen en tijd. Daarom zijn de productiekosten lager, is de ontwikkelingscyclus korter en is de productie-efficiëntie hoger. Bovendien kan in de vroege stadia van het ontwerp met behulp van 3D-printtechnologie om de assemblage van producten te verifiëren, tijdig ontwerpfouten, complexe componenten of de haalbaarheid van prototypeontwerp worden gedetecteerd.
Het voordeel van 3D-printen ligt in het produceren van complexe, kleine en moeilijk te produceren componenten! In theorie zijn de massaproductiesnelheid en kosten van 3D-printtechnologie niet hoog, maar het kan materialen vanaf nul verzamelen, loskomen van traditionele procesbeperkingen en producten van elke vorm bereiken. Als het bijvoorbeeld nodig is om complexe maar zeer nauwkeurige onderdelen te produceren, of om holle dunwandige onderdelen te produceren, kan 3D-printtechnologie dit probleem oplossen. Het meest cruciale punt is dat 3D-printen de productie van onderdelen mogelijk maakt zonder beperkingen door processen, waarbij meer wordt vertrouwd op ideeën. Hoe nieuwer en moeilijker het is om onderdelen te verwerken via conventionele methoden, hoe geschikter ze zijn voor 3D-printen. In dit proces is het verlagen van de kosten, vergeleken met traditionele productiemethoden, ook het meest aantrekkelijke aspect van 3D-printen voor gebruikers.
Toepassing in huidige fase
Vergeleken met de traditionele auto-industrie is de output van 3D-printtechnologie nog steeds relatief laag, waardoor het bijna onmogelijk is om grootschalige productie te bereiken. Bovendien is het vanwege de noodzaak om veiligheid en andere factoren in evenwicht te brengen, moeilijk om de balans te vinden tussen productkwaliteit en kosten, wat resulteert in de huidige hoge productiekosten van 3D-auto's.
Momenteel is 3D-printen vooral geschikt voor ontwerp en onderzoek en ontwikkeling van voertuigen, maar ook voor de productie van enkelvoudige stukken en kleine series, zoals de productie van enkelvoudige stukken van het complete voertuig: het sludgemodel, de carrosserie, het chassis, de synchronisator en rubberen onderdelen.
Qua design heeft 3D-printtechnologie het kenmerk van rapid prototyping, waardoor autofabrikanten het kunnen gebruiken voor onderzoek en ontwikkeling van carrosserievormontwerp. Vergeleken met traditionele handmatige productie kan 3D-printen een nauwkeurigere conversie van tekeningen naar producten bereiken, de productiecyclus verkorten en de productie-efficiëntie in de auto-ontwerpfase verbeteren. Tegenwoordig hebben veel autofabrikanten 3D-printen toegepast op de ontwerpen van Mercedes Benz.
Wat betreft onderdelen kan 3D-printen ook een snelle productie van complexe gevormde producten bewerkstelligen. In de traditionele automobielproductie is productontwikkeling meestal een langdurig proces. In het proces van productontwikkeling en testen is het ook nodig om enkele mallen te vervaardigen, wat zowel tijdrovend als duur is. Als er een probleem is, zal het aanpassen van de componenten ook lang duren. 3D-printen kan een snelle productie van complexe gevormde onderdelen bewerkstelligen. Als er problemen worden gevonden tijdens het inspectieproces, hoeven er alleen maar wijzigingen te worden aangebracht in het 3D-document om het opnieuw te printen. Er kan worden gezegd dat 3D-printen in de toekomst de productiekosten van onderdelen aanzienlijk kan verlagen en de productie-efficiëntie kan verbeteren.
De integratie van 3D-printtechnologie en CNC-technologie
Hoewel 3D-printen traditionele complexe productieprocessen succesvol heeft vereenvoudigd en problemen op het gebied van materialen heeft opgelost, zijn er nog steeds veel urgente kwesties die moeten worden aangepakt om de toepassingsmogelijkheden ervan uit te breiden. Tegelijkertijd wordt het ook beperkt en beïnvloed door technologische apparatuur, nieuwe materialen, ontwerpsoftware, kwaliteit en veiligheid, evenals de openbare omgeving.
Bovendien kan 3D-printen traditionele CNC niet vervangen, omdat beide hun eigen sterke punten hebben. De eerste heeft een hogere nauwkeurigheid dan de laatste, terwijl de laatste complexer is dan CNC. Als belangrijke aanvulling op traditionele processen is de belangrijkste functie van 3D-printen niet om te vervangen, maar om aan te vullen, dus het combineren met CNC-technologie is een goede keuze.