Det fremtidige potentiale for 3D-print i bilsektoren

3D-print rummer et betydeligt fremtidigt potentiale i bilsektoren, med plads til at vokse langs tre hovedlinjer: uddybning af de fordele, det allerede tilbyder i dag, frigørelse af bredere applikationer, når de nuværende tekniske flaskehalse er overvundet, og drev fokuseret udvikling inden for en håndfuld specifikke anvendelsesområder. Afsnittene nedenfor udvider hver af disse retninger.

Designansøgninger vil fortsætte med at uddybe. Bilfremstilling er allerede et af de vigtigste anvendelsesområder for metal 3D-print, og dets fordele i designfasen er særligt udtalte. Designere kan bruge den hurtige-prototyping af 3D-print til at producere konceptmodeller inden for timer eller dage. Sammenlignet med traditionelle håndbyggede -lermodeller -, en proces, der historisk set har krævet dygtige modelbyggere, der arbejder over dage eller endda uger for at oversætte en stylists skitse til en fysisk form - 3D-udskrivning kan konvertere en 3D-designfil til et fysisk objekt mere præcist og på langt kortere tid, hvilket giver en meningsfuld forbedring af effektiviteten af ​​produktionen af ​​bildesign. En række store producenter har allerede taget denne tilgang til sig, herunder designcentrene hos BMW og Mercedes-Benz, hvor 3D-printede modeller rutinemæssigt bruges til at evaluere overfladeformer og proportioner, før de forpligter sig til dyrere værktøj. Når man ser fremad, forventes anvendelsen af ​​3D-print i designprocessen at gå endnu dybere. I stedet for at være begrænset til eksteriør styling og F&U, vil det sandsynligvis også spille en stadig større rolle i indvendigt strukturelt design og funktionelt komponentdesign, hvilket muliggør mere komplekse og mere innovative designløsninger, samtidig med at den overordnede nye{17}}biludviklingscyklus yderligere forkortes.

Materialevalg og prototypeproduktion vil blive ved med at blive bedre. 3D-print tilbyder allerede en bred vifte af materialevalg, hvilket giver producenterne mulighed for at producere prototyper med forskellige mekaniske egenskaber og præcise funktionelle egenskaber. Dette giver producenterne mulighed for at identificere og korrigere designfejl tidligt, hvilket minimerer omkostningerne ved fejl, før de forplanter sig nedstrøms til værktøj og produktion. Efterhånden som materialevidenskaben fortsætter med at udvikle sig, vil et stigende antal nye materialetyper, der er egnede til fremstilling af biler, sandsynligvis blive tilgængelige til 3D-printning, hvilket yderligere forbedrer prototypekvaliteten og ydeevnen og bedre opfylder de specialiserede materialekrav for forskellige køretøjskomponenter - fra varme-polymerer til under-hjelmapplikationer til højere{7}legeringsmaterialer til styrke.

Værktøjs- og armaturfremstilling vil blive opgraderet. 3D-udskrivning tilbyder en hurtig, præcis metode til fremstilling af jigs, armaturer og andet produktionsværktøj, hvilket reducerer både omkostningerne og den tid, der kræves til at producere disse værktøjer, -, hvilket igen forbedrer kapacitet, effektivitet og kvalitet for bilproducenter. Specifikke applikationer til produktionsværktøj omfatter allerede vand-opløselige kerner, kul-fiber-indpakket værktøj og sprøjtestøbeforme, som alle muliggør hurtig, lav-volumentilpasning af værktøj, reducerer omkostningerne og forkorter tiden til markedet. Fremadrettet forventes anvendelsen af ​​3D-print i værktøjs- og armaturfremstilling at blive mere intelligent og mere automatiseret, hvilket yderligere forbedrer fremstillingspræcisionen og effektiviteten på tværs af værktøjsforsyningskæden.

Komponentdesign og produktion vil fortsætte med at forny sig. I design og produktion af bilkomponenter giver 3D-print producenterne mulighed for at opnå små-batch-tilpassede dele sideløbende med produktionsautomatisering og at skabe og fremstille komponenter med organiske former, hule indre strukturer og negative-trækgeometrier, som ville være vanskelige eller umulige at producere med konventionelt værktøj. 3D-printning kan ganske enkelt} hurtigt afsløre komplekse komponenter{5} og afsløre komplekse komponenter, og Revider 3D-filen, og genprint delen til endnu en testrunde - en meget hurtigere iterationsløkke end at omarbejde en fysisk terning. Når vi ser fremad, forventes 3D-printede komponenter at se bredere anvendelse på tværs af et køretøjs forskellige systemer, herunder motor, drivlinje og chassis, hvilket muliggør lettere-vægt, højere-ydelseskomponenter og forbedrer den samlede køretøjsydelse.

Overvinde maskinstørrelsesbegrænsninger. Pulverbed fusion metal 3D printteknologi er i øjeblikket begrænset af byggekammerstørrelse, generelt begrænset til omkring 400 mm eller 600 mm, hvilket gør det vanskeligt at udskrive større bilkomponenter. I fremtiden, efterhånden som teknologien udvikler sig, forventes 3D-printudstyr at vokse i byggestørrelse, hvilket gør det muligt at printe større bilkomponenter og imødekomme bilproduktionens efterspørgsel efter store strukturelle dele, såsom karosserirammer og chassisstrukturer - dele, der i dag forbliver uden for den praktiske rækkevidde af additiv fremstilling.

Forbedring af nøjagtighed. Additiv fremstilling skal producere præcise dele med minimale krav til-efterbehandling. I fremtiden forventes præcisionen af ​​3D-printteknologien at blive ved med at blive bedre, hvilket reducerer mængden af ​​krævet efterbehandlingsarbejde og forbedrer kvaliteten og konsistensen af ​​fremstillede komponenter. Dette vil bedre imødekomme bilproduktionens efterspørgsel efter høj-præcisionsdele, såsom præcisionsmotorkomponenter og sensorer, hvor tolerancerne i øjeblikket ofte er mindre end, hvad masseproduktionsapplikationer til bilindustrien kræver uden væsentlig sekundær bearbejdning.

Forbedring af effektiviteten. På nuværende tidspunkt er additiv fremstilling relativt langsom til bilproduktionsformål - en stansepresse kan producere en del cirka hvert sjette sekund, hvorimod pulverbed-fusionsteknologi kan tage flere timer at producere en batch af små dele. I fremtiden forventes 3D-printhastigheder at stige betydeligt og nærme sig eller endda nå niveauet for traditionelle fremstillingsprocesser, hvilket muliggør stor-skala, effektiv produktion, sænke produktionsomkostningerne og forbedre markedets konkurrenceevne i forhold til konventionelle metoder.

Sænke omkostningerne. Bilindustrien kræver stram kontrol over produktionsomkostningerne. Mens additiv fremstilling kan fuldføre flere delesamlinger i en enkelt konstruktion, er støbning stadig næsten to størrelsesordener billigere på en -del basis i volumen. I fremtiden, efterhånden som 3D-printteknologi bliver mere udbredt og stordriftsfordele får fat, forventes udstyr og materialeomkostninger at falde, mens udskrivningseffektiviteten stiger -, hvilket giver 3D-print en mere konkurrencedygtig omkostningsposition inden for massefremstilling af biler og hjælper med at drive den bredere udbredelse på tværs af industrien.

3D-printede elektriske motorer dukker op som en vigtig applikation. Under globale "netto nul"-mål er forbedring af energieffektiviteten af ​​elektriske motorer blevet en klar industritrend, og 3D-printede motorer vil højst sandsynligt blive en af ​​de vigtigste anvendelser af 3D-print i bilindustrien. Under traditionelle fremstillingsprocesser er den geometriske optimering af elektriske motorer i sagens natur begrænset, hvilket tvinger designere til at foretage afvejninger- mellem ydeevne og effektivitet, som allerede har skubbet konventionelle tilgange tæt på deres praktiske grænser. Additive fremstillingssystemer tilbyder derimod klare fordele, når de producerer komponenter med ukonventionelle topologi-optimerede strukturer eller i små produktionsbatcher -, der åbner nye veje for motorfremstilling, som simpelthen ikke er tilgængelige gennem støbning eller stempling. R&D-teams for elektriske motorer rundt om i verden har allerede flyttet en betydelig indsats mod at integrere additive produktionssystemer i motorproduktionscyklussen med det mål at implementere mere kraftfulde og effektive topologioptimerede-næste-motorer. I løbet af de næste mange år forventes prototypefremstilling af topologi-optimerede motorkomponenter ved hjælp af 3D-print at stige kraftigt, med den mest sandsynlige aktivitetskoncentration i 3D-printede motorviklinger, varmevekslere og synkrone rotorer - alle områder, hvor ukonventionel intern geometri omsættes direkte til ydeevneforbedringer.

Udvidelse til bilreparation og eftermarkedet. 3D-printteknologi rummer også brede anvendelsesmuligheder inden for bilreparationer og eftermarkedet. Når bilkomponenter er beskadiget eller skal udskiftes, kan 3D-print bruges til hurtigt at fremstille de nødvendige dele, hvilket reducerer både ventetid og reparationsomkostninger. Dette er især værdifuldt for ældre køretøjsmodeller eller sjældne komponenter, hvor 3D-print kan løse dele-forsyningsudfordringer, som konventionelle forsyningskæder kæmper for at løse, når originalt værktøj er blevet pensioneret, og derved forbedre reparationseffektiviteten og servicekvaliteten for både uafhængige butikker og forhandlerservicecentre.

Bredere anvendelse af kundetilpasset bilproduktion. Efterhånden som forbrugernes efterspørgsel efter personlige køretøjer fortsætter med at vokse, forventes skræddersyet køretøjsproduktion at blive en vigtig fremtidig trend. 3D-printteknologi muliggør små-partier, personlig produktion af komponenter, der imødekommer forbrugernes efterspørgsel efter individualiseret eksteriørdesign, interiørfunktioner og funktionelle muligheder. Bilproducenter vil være i stand til at bruge 3D-print til hurtigt at fremstille skræddersyede komponenter baseret på individuelle forbrugerpræferencer og samle dem til virkelig en-af- slags køretøjer - en tilgang, der skal forbedre forbrugertilfredsheden og styrke brandets konkurrenceevne på et stadig mere personaliseringsdrevet-marked.

Tilsammen peger disse tre retninger -, der uddyber nuværende styrker, overvinder nutidens tekniske begrænsninger og koncentrerer udviklingen i nicher med høj-værdi som motorfremstilling, eftermarkedssupport og tilpasning - mod en fremtid, hvor 3D-printning bevæger sig langt ud over sin nuværende rolle som et{4}}værktøj til prototyping og lavvolumen. Efterhånden som byggestørrelserne vokser, præcisionen forbedres, udskrivningshastighederne stiger, og omkostningerne fortsætter med at falde, vil rækken af ​​bilapplikationer, hvor 3D-print kan konkurrere på sine egne fordele, snarere end udelukkende som et design-stadium, sandsynligvis udvides støt i de kommende år.