A járműgyártás forradalmi átalakulás küszöbén áll, amelyet fejlett technológiák és innovatív gyártási módszerek összekapcsolása indított be.
Más cikkekben már részletesen foglalkoztunk a 3D-nyomtatás témájával, többek között megvizsgáltuk a szerepét az alkatrésztervezés folyamatában, az ipari alkalmazásokban és orvosi készülékekben. Ma feltárjuk a 3D nyomtatás városi közlekedésben betöltött óriási potenciálját és új korszaknak lehetünk szemtanúi a járműgyártás területén.
Ez a technológia forradalmasította a hagyományos gyártási folyamatokat azáltal, hogy összetett és testreszabott alkatrészek létrehozását teszi lehetővé a rétegről rétegre történő felépítéssel. Jelenleg egyre népszerűbb a járműiparban, így elmagyarázzuk, mindez hogyan változtatja meg a járműgyártás és -karbantartás módszereit.
3D-nyomtatás a közlekedésben
A 3D-nyomtatás nem új technológia, az elektromos és elektronikai termékeket gyártó rendszerekben már több, mint 40 éve alkalmazzák könnyen használható additív gyártási technológiaként. Az additív gyártást manapság a korábbiakhoz képest sokkal több és különféle iparágakban használják. Vannak 3D-nyomtatású épületek, orvosi eszközök és implantátumok, ruhák és fogyasztói cikkek. És a járműiparban is használják.
Ugyanis a 3D-nyomtatás, a komplex komponensek és alkatrészek tervezését és gyártását lehetővé tevő technológia olyan hatalmas erővé vált, amely a városi közlekedés ma ismert formájának átalakítását ígéri. A komplex és testreszabott alkatrészek gyártásával a 3D-nyomtatás újradefiniálja a hagyományos gyártási módszereket, és lehetőségek egész világát tárja fel a szállítási szektorban. A számos előny (pl. csökkentett költségek, jobb tervezési rugalmasság, gyorsabb prototípusgyártás, könnyű alkatrészek, fokozott üzemanyag-hatékonyság, valamint az anyagoptimalizálás) növeli a fenntarthatóságot, csökkenti a hulladék mennyiségét, így sok autóipari vállalat fektet be ebbe a technológiába.
3D-nyomtatású autók – prototípusok készítése és gyártás
A városi közlekedés területén a 3D-nyomtatás forradalmasítja a prototípusok gyártását, mivel nagyobb szabadsággal és pontossággal teszi lehetővé a költséghatékony ismétlést. A 3D modellező szoftver használata jobb megjelenítést és hatékony projektmódosításokat kínál egyetlen platformon.
Ez a módszer tervezési és mechanikai szempontból is könnyebbséget jelent, mivel a 3D-nyomtatási technológia fejlődése számos anyag, pl. a fémek használatát is lehetővé teszi. A fémek 3D-nyomtatása új lehetőségeket nyit meg különböző projektekben. Ezenkívül a különböző 3D-nyomtatási anyagok testreszabhatók a projektek speciális követelményeihez, mivel minden anyag egyedi tulajdonságokkal rendelkezik.
A 3D-nyomtatás kiemelkedően hatékony gyártási módszer, amely jobb minőség-ellenőrzést és csökkentett anyagveszteséget kínál. A 3D-nyomtatással pontosan a gyártáshoz szükséges mennyiségű anyagot használ, így csökkenti a hulladékot.
Példák 3D-nyomtatású szállítóeszközökre
Léteznek 3D-nyomtatású járművek, és számos márka részt vesz a tervezésükben és gyártásukban. Kiemelten foglalkozunk a 3D-nyomtatású járművekkel, valamint néhány olyan márkával, amelyek 3D-nyomtatású alkatrészeket terveznek más szállítóeszközökhöz.
Divergent 3D Czinger
Az elmúlt nyolc év során a Divergent sikeresen tökéletesítette a DAPS (Divergent Additive Production System) rendszert egy átfogó és moduláris járműgyártó platformmá. Ez a szoftver-hardver megoldás a hagyományos autóipari gyártási folyamatok működőképes alternatívájaként szolgál, így a vállalatot Tier 1 autóipari beszállítóként pozicionálja. A Divergent jelenleg nagy OEM (eredeti berendezésgyártó) vállalatoknak szállít be alváz- és felfüggesztési rendszereket.
A 3D nyomtatási technológia DAPS rendszerbe történő integrálásával a platform kiemelkedően rugalmassá vált, így eltérő specifikációkkal rendelkező járműveket képes ugyanazon a rendszeren legyártani. Az additív gyártás használata elősegíti a gyors ismétlést, amely lehetővé teszi a rendszernek, hogy valós időben tudja elvégezni az alkatrészek tervezéséhez szükséges számításokat. Ez a képesség szükségtelenné teszi a manuális konfigurálást, mivel az alkatrészek legyártása és összeszerelése közvetlenül a digitális tervezésből történik.
Olli, a 3D-nyomtatású jármű
A (2022. januárjában megszűnt) Local Motors egyike volt a 3D-nyomtatású autók fejlesztéséről ismert úttörő vállalatoknak. 15 működés után néhány éve egy elektromos önműködő shuttle-buszt gyártottak. Az „Olli”, ill. a bővített verzió, az „Olli 2.0” egyaránt 3D-nyomtatású önvezető járművek. A futurisztikus kialakítású, szenzor- és egyéb technológiákat alkalmazó Olli jelentős előrelépés az autonóm és fenntartható közlekedési megoldások terén. Egyúttal 12 utast képes szállítani.
A Local Motors 2014-ben bemutatta a „Strati” modellt is, a világ első 3D-nyomtatású autóját. Ha szeretne többet megtudni erről a technológiáról, a márka megosztott egy videót, amely bemutatja, hogy adaptálták a tervezést a 3D-nyomtatású autó prototípusához.
Airbus 3D-nyomtatású repülőgép-alkatrészek
Az Airbus a piacvezető repülőgépgyártók egyike. Korábbi cikkeinkben már említettük az Airbus-t, többek között mint a repülő járművek jövőjét alakító, fejlett eVTOL járművek tervezőjét. Ma a cég által alkalmazott 3D-nyomtatási technológiákat szeretnénk bemutatni a különböző repülőgép-alkatrészek példáján. Sikeresen végezték el olyan összetett alkatrészek nyomtatását, mint a fülke tartógerenda és a légterelő – csökkentették a súlyukat és növelték az általános hatékonyságot.
Sculpteo 3D-nyomtatású kerékpár
A kerékpár kétségtelenül világszerte az egyik legszélesebb körben használt közlekedési mód. Ezért a Sculpteo úgy döntött, hogy körbejárja egy kerékpár digitális gyártási technikákkal történő létrehozásának megvalósíthatóságát. És valóban megoldották! A Sculpteo fejlett 3D-nyomtatási szolgáltatását és kiváló minőségű anyagokat használva sikeresen készítettek kerékpárt a lézervágás és a 3D-nyomtatás kombinációjával.
Az eredmény egy teljesen működőképes kerékpár, amely egy 1000 km hosszú, Las Vegasból San Franciscóba tartó úton mutatta be képességeit. Ez a figyelemre méltó teljesítmény rávilágít a digitális gyártás erejére, ha a hatékony és tartós mobilitási megoldások létrehozásáról van szó.
Egy 3D-nyomtatású autó folyamata
Mint látható néhány autógyártó cég már tervezett 3D-nyomtatású autókat. Ha Ön a közlekedés területén dolgozó mérnök, tekintse át a 3D-nyomtatású autó tervezésének alábbi nyolc lépését. Néhányuk tartalmazhat további lépéseket is és előfordulhat ettől kissé eltérő sorrend is. Ez csak a folyamat egyszerű magyarázata:
- Design and conceptualisation
Semmit ne kezdjünk el terv nélkül! A 3D-nyomtatású autó tervezési folyamata a koncepció megalkotásával és a tervezéssel kezdődik. Ez magában foglalja egy részletes digitális modell speciális 3D modellező szoftverrel történő létrehozását. A tervezők és a mérnökök közösen határozzák meg az autó esztétikáját, funkcionalitását és kívánt teljesítményjellemzőit.
- Iterative design and optimisation
A tervezés többféle iterációját is elkészítik és kielemzik az autó különféle szempontjainak optimalizálásához, beleértve az aerodinamikát, a súlyeloszlást és a szerkezeti integritást. Gyakran végeznek számítógépes szimulációkat és virtuális tesztelést a teljesítmény kiértékeléséhez és a szükséges módosítások elvégzéséhez.
- Material selection
Ez az egyik kulcsfontosságú szempont, hiszen az anyag dönti el, hogy mekkora a jármű tömege, milyen a tartóssága, a termikus tulajdonságai stb. A 3D-nyomtatású autókban leggyakrabban használt anyagok a különböző típusú hőre lágyuló műanyagok, a szénszálas kompozitok és a fémötvözetek.
- 3D printing of components
A terv véglegesítése után végre eljön az ideje az alkatrészek 3D-nyomtatásának. Az anyagoktól és a komponensek komplexitásától függően eltérő additív gyártási technológiák alkalmazhatók. Ilyen technológia a szálhúzás (FDM, fused deposition modelling), a szelektív lézeres szinterezés (SLS, selective laser sintering ), a sztereolitográfia (SLA, stereolithography) vagy a direkt fém szinterezés (DMLS, direct metal laser sintering). A különböző típusokról itt tudhat meg többet.
- Assembly and integration
Az egyes alkatrészek 3D-s nyomtatása után, gondosan elvégzik azok vizsgálatát, utólagos megmunkálását és az összeszerelésre való előkészítését. A teljes autó elkészítéséhez ezután összeszerelik a különböző alkatrészeket, beleértve az alvázat, a karosszériaelemeket, a belső alkatrészeket és funkcionális elemeket.
- Testing and validation
Az autót az összeszerelés után szigorú tesztelésnek és validálásnak, így biztosítható, hogy az megfeleljen a biztonsági szabványoknak és a teljesítménykritériumoknak. Ez magában foglalja a szerkezet integritási teszteléseit, az aerodinamikai vizsgálatokat és a különböző alrendszerek (például a fékek, a felfüggesztés és az elektromos alkatrészek) működésének vizsgálatát.
- Refinement and finalisation
A tesztelésből érkező visszajelzéseket az autó kialakításának és teljesítményének további finomítására és optimalizálására használják fel. Módosítások végezhetők, amelyek olyan jellemzők javítását célozzák, mint a súlyeloszlás, a kezelhetőség és az általános hatékonyság. A kívánt eredmények eléréséhez a tervezési és gyártási folyamat módosítása megismételhető.
- Production and scaling
Végül a prototípus sikeres validálása és finomítása után a gyártási folyamat felskálázható a 3D-nyomtatású autók tömeggyártásához. Ez magában foglalhatja a gyártósor optimalizálását, a munkafolyamatok egyszerűsítését és a következetes minőség-ellenőrzési intézkedések biztosítását.
A 3D-nyomtatás jövője és különböző közlekedési eszközök
A 3D-nyomtatás számos különböző területen jelen van. Az autóiparban nemcsak az autókat formálja át, hanem egyéb közlekedési eszközöket is. A 3D nyomtatási technológiát számos vállalat alkalmazza innovatív járművek és alkatrészek gyártásához. Miközben a technológia még mindig fejlődik, a fent említett kezdeményezések rámutatnak a 3D-nyomtatásban rejlő lehetőségekre, ha a közlekedési ágazat átalakításáról van szó, hiszen lehetővé teszik a testreszabást, a könnyű súly elérését és a fenntartható gyártási folyamatokat, amelyek együttesen járulnak hozzá a közlekedés új jövőjéhez és a 3D-nyomtatók segítségével megtervezett innovatív eszközök kifejlesztéséhez.
