3D-printen in de auto-industrie:vooruitstrevend ontwerp en productie

Sinds de begindagen van additive manufacturing is er belangstelling voor de technologie vanuit de auto-industrie. De Amerikaanse autofabrikant Ford kocht in 1986 zelfs de derde 3D-printer ooit gemaakt, wat het begin markeerde van een vruchtbare en productieve relatie tussen de 3D-print- en de automobielsector.

Sinds Ford 3D-printen al in een vroeg stadium heeft ingevoerd, is de technologie in zekere zin door veel autofabrikanten overgenomen. Grote autobedrijven hebben met de technologie geëxperimenteerd om de impact ervan op productontwikkeling en toeleveringsketens te zien, terwijl kleinere auto-startups, zoals Divergent en Local Motors, hebben ontdekt dat 3D-printen een essentieel onderdeel van hun productie is.

Onlangs is er in de auto-industrie een verschuiving merkbaar van voornamelijk prototypetoepassingen voor additieve productie naar productie voor eindgebruik. Het flexibele karakter en de brede ontwerpvrijheid van de technologie hebben ervoor gezorgd dat autofabrikanten nieuwe en geavanceerde voertuigonderdelen kunnen ontwerpen, hun productieworkflows radicaal kunnen veranderen en klanten steeds meer op maat gemaakte oplossingen kunnen bieden.

Voordelen van 3D-printen in de auto-industrie

Additieve productie is een brede term voor een reeks processen waarbij onderdelen op additieve wijze worden opgebouwd in plaats van op subtractieve wijze. Dit betekent in wezen dat onderdelen laag voor laag worden opgebouwd in plaats van dat er materiaal uit een blok wordt verwijderd. Deze benadering van productie, evenals de vele platforms die met de technologie zijn geassocieerd (waaronder stereolithografie, fused deposition modeling, selectieve lasersintering en meer), bieden een reeks unieke voordelen die meer traditionele productieprocessen niet bieden.

Ontwerpvrijheid

Omdat onderdelen bij 3D-printen laag voor laag worden opgebouwd, biedt het proces ongekende mogelijkheden voor ontwerpvrijheid, wat op zijn beurt mogelijkheden creëert voor onderdeeloptimalisatie en lichtgewicht. In de automobielsector is de mogelijkheid om het gewicht van een onderdeel (en het totale gewicht van het voertuig) te verminderen essentieel bij het verbeteren van de brandstofefficiëntie. 3D-printen biedt de mogelijkheid om auto-onderdelen opnieuw te ontwerpen en te maken die complexe interne geometrieën integreren, waardoor het gewicht en het materiaalgebruik worden verminderd zonder dat dit ten koste gaat van de kwaliteit.

Deelconsolidatie

Naast lichtgewicht kan additieve productie fabrikanten ook in staat stellen onderdelen opnieuw te ontwerpen en te consolideren, waardoor assemblages met meerdere componenten in één onderdeel worden omgezet. Dit vermogen kan bijdragen aan steeds lichter wordende constructies en kan zelfs de prestaties van een bepaald onderdeel verbeteren. In de automobielsector kan het consolideren van onderdelen helpen bij het stroomlijnen van productie- en assemblageprocessen.

Aanpassing

Als je aan de productie van auto's denkt, denk je vaak aan massaproductie:geavanceerde productielijnen die miljoenen dezelfde onderdelen produceren voordat ze tot auto's worden samengevoegd. Met de opkomst van 3D-printen ziet de auto-industrie nu echter nieuwe niveaus van aanpasbaarheid van auto’s tegen een haalbare prijs. Vooral voor kleine voertuigen of speciale voertuigen is het nu mogelijk om op maat gemaakte interieurkenmerken tegen een redelijke prijs in auto's te integreren. Automerk MINI laat klanten bijvoorbeeld kiezen uit een reeks gepersonaliseerde 3D-geprinte interieuronderdelen.

Snelle doorlooptijden

Er zijn een aantal manieren waarop 3D-printen de autoproductie kan versnellen. Ten eerste kan 3D-printen in de prototypefase worden gebruikt om snel functionele onderdelen te produceren voor testen, waardoor auto-ontwerpers en -ingenieurs snel kunnen bepalen of het ontwerp van een onderdeel haalbaar is. In de productiefase wordt 3D-printen door autofabrikanten gebruikt voor snelle tooling, wat leidt tot lagere kosten.

Prototyping en pre-productietoepassingen voor 3D-printen in de auto-industrie

Ontwerpdemonstraties

In het ontwerpproces voor nieuwe auto's is het nuttig en vaak noodzakelijk om een fysiek prototype te produceren om het concept achter de auto nauwkeurig te demonstreren. 3D-printtechnologieën, en vooral meerkleurige en multi-materiaalprocessen, kunnen de snelle productie mogelijk maken van eenmalige prototypes of kleinschalige modellen die de esthetiek en structuur van de auto weergeven. Van koplampen tot interieurcomponenten, 3D-printen wordt steeds vaker gebruikt door autobedrijven voor realistische ontwerpdemonstraties.

Functionele prototypes

Bepaalde 3D-printprocessen, waaronder industriële FDM en metal AM, worden ook gebruikt om functionele prototypes te produceren in de ontwerp- en ontwikkelingsfase van de auto. 3D-geprinte onderdelen kunnen snel worden geproduceerd, getest en aangepast totdat het optimale ontwerp is bereikt.

Gereedschap

Een van de grootste gevolgen die 3Dprinten in de auto-industrie heeft gehad, is ongetwijfeld de productie van gereedschappen, mallen en armaturen in de pre-productiefase. Met AM kunnen autofabrikanten in een mum van tijd goedkope gereedschappen produceren, deze gebruiken voor kleine of middelgrote productiebatches of om gereedschappen te valideren voor massaproductie.

Productietoepassingen voor 3D-printen in de auto-industrie

Aangepaste onderdelen

Zoals hierboven vermeld, is maatwerk een van de grootste voordelen van 3D-printen in de automobielsector. In tegenstelling tot spuitgieten, waarbij de kosten lager worden naarmate er meer onderdelen worden geproduceerd, zijn de kosten van 3D-printen niet afhankelijk van het aantal onderdelen dat wordt vervaardigd, waardoor het geschikt is voor het printen van eenmalige, gepersonaliseerde componenten. Op dezelfde manier is het dankzij digitale ontwerp- en aanpassingssoftware mogelijk om snel gepersonaliseerde interieur- of decoratieve kenmerken te herhalen voor luxe of speciale voertuigen.

Vervangende onderdelen

Een andere belangrijke productietoepassing voor 3D-printen in de automobielsector is het maken van reserve- of vervangingsonderdelen voor zeldzame of vintage voertuigen. Als een onderdeel verouderd is, maakt 3D-printen het voor autospecialisten mogelijk om componenten te reverse-engineeren en deze on-the-fly te produceren. Vorig jaar maakte Siemens Industrial Turbomachinery Ltd. bijvoorbeeld gebruik van 3D-scannen en printen om een 100 jaar oude auto weer in werkende staat te brengen.

Componenten onder de motorkap

Hoewel het nog steeds een nichegebied is op het gebied van 3D-printen in de automobielsector, nemen de mogelijkheden voor het printen van componenten onder de motorkap toe naarmate de technologie zich blijft ontwikkelen. Op dit moment zijn er enkele experimenten gaande die de levensvatbaarheid van AM voor dergelijke toepassingen aantonen. Ford heeft bijvoorbeeld onlangs een inlaatspruitstuk in de rallyauto “Hoonitruck” geïnstalleerd (het grootste metalen 3D-geprinte onderdeel dat tot nu toe in een auto is geïnstalleerd), terwijl Divergent Technologies ook 3D-printen van metaal gebruikt om het chassis van zijn Blade-supercar te produceren.

RapidDirect3D-afdrukservices

Bij RapidDirect bieden we een reeks 3D-printdiensten aan, waaronder Fused Deposition Modeling (FDM), PolyJet 3D-printen en selectief lasersinteren, die in staat zijn een aantal automobieltoepassingen te vervullen. Dankzij een breed scala aan materialen kunnen onze geavanceerde 3D-printtechnologieën worden gebruikt voor het produceren van functionele prototypes, ontwerpdemonstraties, op maat gemaakte onderdelen en meer.

Ons team van experts werkt nauw samen met klanten om ervoor te zorgen dat onderdelen niet alleen 3D-geprint worden en op tijd worden geleverd, maar ook worden geoptimaliseerd voor additieve productie. Ten slotte biedt ons assortiment professionele afwerkingsdiensten 3D-geprinte producten en onderdelen met een hoogwaardige afwerking.