Druk 3D wyłonił się z stereolitografii, modelowania z roztopionym osadzaniem i modelowania laminowanego. Różne inne technologie przyczyniły się do jego powstania i demokratyzacji w latach 90-tych, uwalniając go z okowów produkcji rzemieślniczej, w których był zamknięty.
Demokratyzacja ta nieuchronnie zmniejszyła koszty oprzyrządowania i umożliwiła jednostkom wytwarzanie części w miejscach produkcji zlokalizowanych w rodzimych społecznościach na całym świecie.
Wraz z nieskończonymi możliwościami produkcyjnymi, jakie otwiera ta stosunkowo nowa technologia, przemysł motoryzacyjny – niegdyś znany z prowadzenia działań w pojedynkę za pośrednictwem dużych zakładów na całym świecie – z pewnością przestawi się na metodę zaopatrzenia z wielu źródeł. Poniżej znajduje się przegląd ról kluczowych graczy oraz aktualny stan branży.
Szerszy obraz
OBECNY STAN I IMPLIKACJE DRUKU 3D W PRZEMYŚLE MOTORYZACYJNYM
Tradycyjnie, przemysł samochodowy wykorzystuje druk 3D i środki wytwarzania przyrostowego (AM) do 1) prototypowania i modelowania, oraz 2) weryfikacji i oceny projektu; to jest do ich wykorzystania w głównych ligach. Jeśli chodzi o stronę rzemieślniczą, nastąpił wzrost wykorzystania skanerów 3D do inżynierii odwrotnej komponentów samochodowych wszelkiego rodzaju (głównie wewnętrznych i zewnętrznych części dekoracyjnych) oraz do dostarczania na rynek wtórny części niestandardowych.
Ponadto, dzięki niezawodnemu, kompatybilnemu oprogramowaniu do skanowania do CAD i drukowania, zarówno osoby prywatne, jak i małe i średnie przedsiębiorstwa mogą stworzyć tańsze alternatywy dla nabywania niestandardowych i odwrotnie zaprojektowanych części samochodowych. Pomiary i analizy z pomocą skanerów 3D znacząco zmieniły sposoby reengineeringu z historycznego punktu widzenia.
JESZCZE NIE KRYTYCZNY
Biorąc pod uwagę dostępne środki technologiczne, przemysł nie jest jeszcze gotowy do przeglądu i zatwierdzenia rzeczywistej produkcji krytycznych części samochodowych poprzez fachowe – choć nieregulowane – rzemiosło.
Części te są uważane za krytyczne ze względu na środowisko i zużycie, którego będą doświadczać w trakcie swojego życia. Materiał i tolerancje są więc czynnikiem dominującym. Chodzi tu między innymi o części silnika, zawieszenia i układu kierowniczego, gdzie właściwości mechaniczne, termiczne, wytrzymałościowe i długowiecznościowe muszą być dokładnie ocenione, zanim cokolwiek trafi na rynek.
W najbliższej przyszłości możemy być świadkami procesu certyfikacji, w ramach którego firmy produkcyjne mogłyby stać się częścią większego, międzysektorowego modelu produkcji masowej.
Taki model doprowadziłby w końcu do zmniejszenia wysiłków rozwojowych, kosztów i czasu, a także do zwiększenia tempa rozwoju i produkcji. Choć jest to mało prawdopodobne, dodanie tego trzeciego ogniwa w łańcuchu mogłoby potencjalnie zwiększyć stopę zatrudnienia i pomóc w rozwoju gospodarek krajowych. Nie tylko poprzez tworzenie miejsc pracy, ale również poprzez obniżenie kosztów części zamiennych i serwisowych w środku branży aftermarketowej.
Podczas gdy wciąż jesteśmy daleko od standardowego, domowego samochodu drukowanego w 3D, pionier druku 3D Local Motors wprowadził w 2014 r. pierwszy pojazd wyprodukowany w całości przy użyciu tej technologii.
To coś więcej niż zwykła schadzka.
KTO WYKORZYSTUJE DRUK 3D W BRANŻY MOTORYZACYJNEJ?
Daimler wykorzystuje technologie druku 3D od 25 lat, BMW Mini eksplorowało personalizację samochodów za pomocą tej samej technologii, a Mercedes-Benz zapowiedział w 2018 r. drukowane w 3D części do swoich klasycznych modeli. Ford ze swojej strony, jako wczesny inwestor w technologię druku 3D, otworzył Advanced Manufacturing Center, szczycące się ponad dwudziestoma drukarkami 3D i cobotami (Watkin, 2018). Skanery 3D są więc wykorzystywane do symulacji, porównywania 3D i inspekcji, zarówno w VR, jak i w rzeczywistości.
Przy niewielkim lub zerowym dostępie do plików CAD, mierzenie i przeprojektowywanie części dla przemysłu motoryzacyjnego staje się wyzwaniem, ponieważ tradycyjne metody ręczne nie są w stanie poradzić sobie z nowymi modelami samochodów wprowadzanymi na rynek każdego roku, z których każdy ma swój własny, złożony kształt geometryczny. Skanowanie 3D, jako klucz do powtarzalności, oferuje wysoce szczegółowe dane dla producentów zewnętrznych, którzy korzystają z druku 3D, zapewniając klientom szeroką gamę części i akcesoriów udostępnianych natychmiast po ukazaniu się nowego modelu samochodu.
To samo dotyczy konwersji i regeneracji pojazdów oraz wymiany części w samochodach zabytkowych. W jakim stopniu AM jest wykorzystywany w produkcji i jakie części trafiają do konsumenta? Na razie są to głównie wsporniki i obudowy. Ale wysiłki badawczo-rozwojowe, które idą w te przedsięwzięcia, zapewne okażą się opłacalne w kolejnych dekadach.
PRZEŁOMOWE, ALE UTRUDNIONE
Będąc już częścią tej przełomowej rewolucji technologicznej, firmy zajmujące się drukiem 3D mają swój własny zestaw wyzwań: są popychane przez producentów samochodów i rynek do opracowywania urządzeń i metod pozwalających na szybkie drukowanie większych komponentów i większej ich liczby. Ale co stoi na przeszkodzie skuteczności AM w środowiskach masowej produkcji? Metaliczny druk 3D.
Jasne, firmy AM znalazły sposoby na drukowanie metalu w 3D, na przykład za pomocą wiązki elektronów, ale problem tkwi w wytwarzanych stopach i/lub czasie potrzebnym do wydrukowania większych części. Firma o nazwie Vader Systems opracowała proces, który rozpyla krople aluminium do drukowania warstw, ale czas jest wystarczającym ograniczeniem, aby uniemożliwić tej metodzie dostanie się do drzwi przemysłu. Następnym krokiem jest zwiększenie temperatury głowic drukujących, aby odblokować efektywne możliwości drukowania z podstawowymi materiałami, takimi jak stal i aluminium.
Chociaż AM ma potencjał, aby znaleźć się w całym łańcuchu wartości nowych pojazdów, obecnie znajduje się głównie na etapie szybkiego prototypowania i oceny projektu (na przykład podczas rozwoju).
Z jednej strony, z pomocą skanerów 3D i kompatybilnego oprogramowania scan-to-CAD-to-print, druk 3D, robi furrorę w operacjach, usługach, zarządzaniu jakością i etapach identyfikowalności łańcucha, aby wymienić tylko kilka.
Z drugiej strony, jego wykładniczy wzrost i demokratyzacja pozwalają na tańsze narzędzia, urządzenia i systemy, które w końcu dadzą początek produkcji na skalę krajową komponentów, od prostego wspornika po ramę pojazdu. W tym względzie skanowanie i drukowanie 3D może wpłynąć na gospodarczy i środowiskowy wymiar społeczeństwa, z perspektywy zatrudnienia i mobilności.
Żródło: https://all3dp.com
