Toepassing van 3D-printen in de auto-industrie

Opmerkelijke ontwikkelingen op het gebied van additieve fabricagetechnologieën in de afgelopen decennia hebben de mogelijke manieren waarop producten worden ontworpen, ontwikkeld, vervaardigd, gefabriceerd en gedistribueerd, getransformeerd. De automobielsector is zeer vooruitstrevend geweest in het experimenteren met 3D-printen en deze vooruitgang heeft in meerdere opzichten nieuwe deuren geopend. Dit artikel geeft een overzicht van de huidige ontwikkelingen en schetst hoe 3D-printen het autosegment kan hervormen.

Op welke gebieden is 3D-printen bijzonder goed

De verschuiving van conventionele productieprocessen naar 3D-printtechnologieën heeft een revolutie teweeggebracht in bedrijven uit verschillende industrieën bij het verbeteren van de technische en zakelijke aspecten van onderdelen en producten, maar er zijn twee belangrijke gebieden waarop AM de grootste invloed zal hebben met betrekking tot de automobielsector.

Productinnovatie

Additive Manufacturing kan componenten produceren met minder ontwerpbeperkingen die moeilijk te produceren zijn met behulp van traditionele productieprocessen. Deze ontwerpflexibiliteit maakt de weg vrij voor innovatie door het mogelijk te maken om verbeterde functionaliteiten toe te voegen, zoals geïntegreerde elektrische bedrading (door holle structuren), een lager gewicht (door middel van roosterstructuren) en complexe geometrieën die niet mogelijk zijn met traditionele processen. Bovendien zijn nieuwe AM-technologieën in toenemende mate in staat om bedrukte onderdelen van meerdere materialen te produceren met individuele eigenschappen zoals elektrische geleidbaarheid en variabele sterkte. Deze AM-processen spelen een belangrijke rol bij het creëren van veiligere, lichtere, snellere en efficiëntere voertuigen van de toekomst. EDAG's Light Cocoon is een klassiek voorbeeld van hoe AM potentieel nieuwe deuren kan openen op het gebied van innovatie.

Toeleveringsketen

AM verkort de totale doorlooptijd door de noodzaak voor nieuwe gereedschappen te elimineren en de definitieve onderdelen direct te produceren. Bovendien, aangezien AM over het algemeen alleen het materiaal gebruikt dat nodig is om een ​​onderdeel te produceren, kan het gebruik ervan het afval drastisch verminderen en het materiaalverbruik verminderen. Bovendien kunnen AM-gefabriceerde lichtgewicht componenten de handlingkosten verlagen, terwijl on-demand en on-locatie productie de voorraadkosten kan verlagen, wat een flexibele supply chain oplevert. Ten slotte kan AM gedecentraliseerde productie ondersteunen bij lage tot middelgrote volumes, inclusief kostenbesparingen en de verbeterde mogelijkheid om producten dichter bij klanten te produceren, waardoor de complexiteit van de toeleveringsketen wordt verminderd.

Productfasen waar AM kan worden toegepast

Met zijn unieke voordelen is AM in staat enkele processen te vervangen die conventioneel worden gebruikt in de autoproductie. Hier zijn vier belangrijke veranderingen die AM in de auto-industrie kan brengen.

Prototypingproces

Prototyping is normaal gesproken tijdrovend en uiteindelijk duur naarmate een product meer iteraties doormaakt. Rapid prototyping (3D-printen) stelt bedrijven in staat ruwe ideeën om te zetten in overtuigende validatie van concepten. Deze concepten kunnen vervolgens verder gaan tot zeer nauwkeurige prototypes die nauw aansluiten bij het eindresultaat en uiteindelijk producten door een reeks iteraties en validatiefasen leiden naar massaproductie. In de auto-industrie is deze snelle validatie van het grootste belang. Met 3D-printen kunnen binnen een paar dagen zeer overtuigende en representatieve prototypes worden gemaakt, tegen veel lagere kosten en met een kortere afstand tussen idee en eindproduct, waardoor hun algehele productontwikkelingsworkflows worden versterkt.

Reparatie en ondersteuning (reserveonderdelen)

Met behulp van CAD kunnen ontwerpen voor letterlijk alle onderdelen worden opgeslagen als een digitale kopie op de harde schijf van een computer, zodat er geen inventaris hoeft te worden bijgehouden. Met het gebruik van 3D-printen zou een reserveonderdeel mogelijk on-demand kunnen worden geproduceerd. De toegankelijkheid van de technologie zal leveranciers aanmoedigen om nieuwe ruimtes te openen voor een gemakkelijke levering van 3D-geprinte componenten en reserveonderdelen. Zelfs onderdelen die niet meer bestaan, kunnen mogelijk opnieuw worden gemaakt naar wens, op basis van reverse-engineering op basis van digitale scans van bestaande onderdelen. Oudere ontwerpen krijgen misschien een tweede leven en aan de andere kant kunnen reserveonderdelen van klassieke auto's gemakkelijk worden gereproduceerd.

Aangepast atie

Maatwerk is zeer duur en tijdrovend met conventionele productieprocessen. 3D-printen is ideaal voor het produceren van goedkope, op maat gemaakte onderdelen, waardoor fabrikanten nieuwe mogelijkheden krijgen in wat ze kunnen produceren en aanbieden aan hun klanten. Voor kleinere autowinkels – 3D-printen van auto-onderdelen heeft gezorgd voor manieren om de kwaliteit en creativiteit van hun werk te verhogen, waardoor er veel ruimte is voor experimenten en perfecte aangepaste ontwerpen.

Seriële fabricage (assemblages van verschillende onderdelen)

3D-printen kan de efficiëntie in de algemene productiefase van onderdelen verbeteren. Mogelijk hebt u een assemblage van vijf of zes auto-onderdelen die nu kunnen worden gecombineerd in een enkel bedrukt onderdeel. U bespaart montagetijd en -kosten, zelfs als het afzonderlijke onderdeel misschien duurder is. Door onderdelen te consolideren, kunnen 3D-printprocessen ook helpen het gewicht te verlagen en het brandstofverbruik te verbeteren. Vanuit een productief oogpunt is het logischer om 3D-printen verder op te nemen in de algemene fabricage van onderdelen.

Welke technologieën en materialen zijn geschikt

AM heeft zichzelf bewezen en heeft meer te bieden op het gebied van technologische processen en de materialen die kunnen worden gebruikt, van kunststof bekleding tot metalen motoronderdelen. Deze tabel geeft een kort overzicht van de populaire opties.

Huidige voorbeelden van industrieel gebruik

Veel OEM's van auto's zijn al begonnen met AM te werken en zijn zich bewust van de mogelijkheden en efficiëntie ervan, hier zijn 2 van dergelijke voorbeelden

De 3D-geprinte Uptis-banden van Michelin

De Franse bandenfabrikant Michelin presenteerde in 2019 zijn eerste prototype van een band die werd ondersteund door additieve fabricagetechnologieën. Deze banden, genaamd Uptis (Unique Puncture-proof Tyre System), zijn ontworpen om luchtloos te zijn om het risico op lekke banden en andere luchtverliesstoringen die het gevolg zijn van lekke banden of gevaren op de weg. Het ontwerp is alleen mogelijk vanwege AM. Als dit lukt, kunnen we verwachten dat Uptis tegen 2024 enkele auto's zal uitrusten. Ten slotte kunnen deze lekvrije banden ook afval verminderen om duurzame mobiliteit te bevorderen (een van de doelstellingen van de toekomstvisie van het bedrijf op het gebied van mobiliteit).

Porsche en de eerste 3D-geprinte motorzuigers

De autogigant Porsche heeft voor het eerst 3D-motorzuigers geprint. De additief vervaardigde componenten zijn ontworpen voor de krachtige motor van de Porsche 911 GT2. Met 3D-printen konden de zuigers worden geoptimaliseerd, waardoor dit cruciale motorelement 10% lichter werd dan de traditioneel vervaardigde. Porsche gebruikte een speciale aluminiumlegering voor de zuigers om de beste eigenschappen voor deze specifieke toepassing te verkrijgen.

Conclusie

Gezien de reeks mogelijkheden die AM biedt, zouden leiders van autobedrijven moeten overwegen om gebruik te maken van AM-technologieën om de concurrentie voor te blijven. Terwijl traditionele productietechnieken diep geworteld zijn en een sterke positie zullen blijven behouden in de auto-industrie, begint additive manufacturing door te dringen.

Xometry werkt samen met toonaangevende autofabrikanten zoals BMW, Tier 1- en 2-leveranciers en 44% van de Fortune 500-bedrijven voor motorvoertuigen en onderdelen om hun toeleveringsketen te vereenvoudigen en hun productiecapaciteit dynamisch op te schalen. Bekijk onze 3D-printservices!