SLA 3D-utskrift i bilindustrien

SLA 3D-utskrift i bilindustrien De siste årene har vi sett flere og flere bilprodusenter som benytter seg av 3D-utskrift for prototyping og til og med for endelige deler. Industri giganter som BMW, Lamborghini og Jaguar Land Rover har alle vært en del av denne nye trenden, som produserer designkonsepter, funksjonelle prototyper og ferdige deler fleksibelt og helt internt. Dette er ikke bare praktisk for designere og for FoU-prosessen som helhet, men kan også redusere kostnadene vesentlig og fremskynde tid til marked for nye design. På ProtoFab har vi jobbet med en rekke produsenter på dette feltet og har lang erfaring med prototyping av bil. Blant produsentene vi har jobbet med, er Great Wall Motors, den største produsenten av SUVer og lastebiler i Kina. La oss se nærmere på hvordan vi jobbet med Great Wall for å produsere prototypedeler for deres nyeste modell.

SUV-valg fra Great Wall Motors

Great Wall kan ikke være et av de mest gjenkjennelige merkene til vestlige forbrukere, men være i tvil om deres skala. Allerede i 1998 var Great Wall allerede etablert som den største produsenten av lastebiler i Kina, og deres markedsposisjon har bare styrket seg siden da. I 2000-årene begynte de å fokusere mer og mer på SUVer, og firmaets Havel H6-modell er den bestselgende SUV i Kina. Gitt den enorme størrelsen på det kinesiske markedet, gjør dette til en av de største bilprodusentene i verden, og de siste årene har de utvidet seg utenlands. Deres oppkjøp har vært populær i Australia, og europeernes salg øker fra år til år.

I 2017 lanserte Great Wall WEY, et eget premium merkevare fokusert på kompakte SUV. Dette er prosjektet vi har bistått med nylig.

ProtoFab spilte en viktig rolle i Great Walls utvikling av WEY VV7 i 2015 og 2016

Vi begynte å jobbe med Great Wall i 2007 og har siden siden gitt CNC-bearbeiding og 3D-utskrift. Innovasjon og fleksibilitet blir stadig viktigere i produksjonen som helhet, og dette gjelder sikkert for bilindustrien. Av denne grunn bruker Great Wall i økende grad bruk av fleksible additivproduksjonsteknikker i stedet for mer tradisjonelle teknikker som CNC-bearbeiding.
3D-utskrift gjennom hele produksjonsperioden

Livsyklusen til en bildel består av tre faser - FoU, produksjon og sluttbruk, og 3D-utskrift kan spille en rolle i hver av disse. La oss se på noen av de spesifikke måtene produsenter som Great Wall gjør bruk av 3D-utskrift.

Vurdere designkonsepter: Design er en av de viktigste måtene som bilmerkene skiller seg fra, så det er viktig å få styling av et kjøretøy til suksess. I dag er mange modeller fra forskjellige merker ganske like under karosseri, men konkurrerer om helt forskjellige demografi på grunn av forskjellig styling. Det er viktig at designere er i stand til å eksperimentere med en rekke ideer og begrense seg på den beste veien gjennom prøving og feiling, i stedet for å måtte bekrefte en designretning rett i begynnelsen av prosessen. Hvis å lage konseptmodeller er dyrt og tidkrevende, vil designteamene tyngre mer mot konservative design, eller i det minste ikke være like villige til å eksperimentere med en rekke alternativer. 3D-utskrift gjør at designprototyper kan opprettes raskt, enkelt og til en lav pris, og frigjør designteam for å utforske et mye bredere spekter av løsninger.

Designtesting: Design handler ikke bare om estetikk, men også om ytelse og praktiske egenskaper. Når du utvikler et nytt kjøretøy, er det viktig å sikre at utformingen av hver komponent er forsvarlig med hensyn til dens strukturelle styrke, dens kompatibilitet med de andre komponentene og dens overordnede mulighet. Uten muligheten til å produsere funksjonelle prototyper raskt og enkelt, må noen viktige designbeslutninger låses - veldig tidlig i prosessen uten å sette dem på prøve. Dette øker sjansen for feil og kvalitetsproblemer ytterligere nedover linjen. 3D-trykte funksjonelle prototyper som kan produseres og endres raskt, representerer mer enn bare en raskere og mer praktisk utviklingssyklus, men fører også til et bedre og sikrere sluttprodukt.

Deler med komplekse strukturer: 3D-utskrift kommer virkelig til seg selv når komplekse strukturer er involvert. Dette gjelder både for prototyper og for sluttdeler. 3D-utskrift tillater designere å utforske deres fantasi fullt ut og ikke begrenses av begrensningene for hvordan delene produseres. Ikke bare gjør 3D-utskrift utvides mulighetene for hva som kan gjøres, det gjør også komplekse deler billigere, enklere og raskere å produsere.

Deler som bruker mer enn ett materiale: Når du utvikler et banebrytende kjøretøy, er det uunngåelig at enkelte komponenter må bruke flere materialer. Dette kan være en kombinasjon av gummi og plast, en blanding av materialer av forskjellige farger eller en blanding av transparente og ugjennomsiktige materialer. Slike tilfeller er vanlig i bilindustrien, og vi møter dem regelmessig. Sammenlignet med tradisjonelle teknikker som tofarget sprøytestøping har 3D-utskrift flere klare fordeler. Disse inkluderer sterkere, mer pålitelige deler og unngått dyre muggkostnader.

Lettvektsdeler: Redusere vekten har blitt stadig viktigere i bilindustrien, da produsenter søker stadig større effektivitet. Med 3D-utskriftsteknologi er det mulig å produsere hule lette konstruksjonsdeler i stedet for å stole på skumfyllings- eller mucellteknologi. Som et eksempel på hvor mye vektbesparende 3D-utskrift kan bringes, ble et 3D-trykt bilsete produsert av Toyota målt til å være 72% lettere enn det tradisjonelle setet.

Utskrift av spesialiserte verktøy: 3D-utskrift er ikke bare nyttig for produksjon av komponenter og prototyper, det er også godt egnet til å skape spesifikke verktøy som kan brukes andre steder i produksjonsprosessen. Disse kan inkludere presisjonsmålingsverktøy samt støp og støpformer.

Etter markedsendring: Modifiserende biler er storvirksomhet, og det er ingen mangel på mennesker, særlig unge mennesker, som ønsker å skille seg fra mengden med individualisering. 3D-utskrift er perfekt for dette, slik at virkelig unike deler kan produseres til relativt lave kostnader, for eksempel byttespylere, front splittere eller interiørpaneler.

Nedenfor er eksempler på bildeler vi har produsert for Great Wall Motors:

Front-venstre dørpanel og høyttalernett 3D trykt av ProtoFab SLA600 ved hjelp av Formula W Resin

Detalj av dørpanelet

En kompleks grillstruktur vi trykte

SLA Vs. CNC

Dimensjonalt var de to delene i det vesentlige like

Når du utvikler en ny del eller produkt, er 3D-utskrift og CNC absolutt verdt å vurdere, og det er situasjoner der en teknikk vil være mer egnet enn den andre. Så hva er de faktorene vi bør se etter når vi bestemmer hvilken du skal gå for?

CNC best for storskala produksjon

Hvis vi bare ser på toleranser og kvaliteten på måten, er CNC det klare valget. SLA 3D-utskrift er absolutt ikke unøyaktig, men det kan ikke konkurrere med CNC-maskinering når det gjelder å oppnå glatte overflater. Videre, hvis du trenger å produsere et stort antall av delen, og ikke bare en eller to prototyper, er CNC definitivt veien å gå, spesielt hvis delen er enkel i struktur. En annen fordel ved CNC-bearbeiding er i materialer. Du kan CNC maskin nesten alt materiale, inkludert tre, metall og plast, mens SLA 3D-utskrift er begrenset til bruk av lysfølsomme harpiks. Dette kan formuleres for å etterligne ulike populære termoplast, men CNC vil alltid holde fordelen i denne forbindelse.

CNC-prosessen er rotete og ineffektive, i dette tilfellet krever 25 separate stykker som skal bearbeides og limes sammen.

Alle delene av CNC-delen venter på å limes sammen.

SLA fleksibel og effektiv

Men når deler er komplekse i struktur og bare et lite antall kreves, er 3D-utskrift en mye mer effektiv løsning. For bedre å illustrere fordelene med 3D-utskrift for bilindustrien, la oss ta det spesifikke eksempelet på en motordekselprototype vi lager for Great Wall Motors. Vi bestemte oss for å produsere den samme delen ved hjelp av både SLA 3D-utskrift og CNC-maskinering, og resultatene var ekstremt interessante. Vi fant at for denne delen og andre deler som det var 3D-utskrift betydelig bedre i nesten alle områder.

For eksempel kan den 3D-trykte delen skrives ut i et enkelt stykke, mens CNC-maskinert del måtte produseres i flere stykker og deretter limes sammen. Dette var mye mer arbeidskrevende og tre maskiner måtte brukes til å produsere alle 25 seksjoner. Så mange deler var påkrevd fordi verktøyhodet i CNC-maskinering er sterkt begrenset i bevegelsen, og mer komplekse former er umulige å produsere. Videre veide den endelige CNC-delen mindre enn 1 kg, men ble kuttet ut fra en 27 kg blokk av materiale, noe som er et forbløffende nivå av avfall. For den 3D-trykte delen var det svært lite avfall av harpiks og generelt var delen mye billigere å produsere.

Dette 3D-trykte motordekselet ble produsert som et enkelt stykke.

Den faktiske utskriftstiden for SLA-skriveren var lik CNC-maskineringstiden, men generelt var CNC-prosessen mye langsommere. Dette skyldes at CNC-maskinering krevde 10 timers forberedelse, inkludert 4 timers analyse og 6 timers konfigurasjon. Dette sammenligner seg med bare noen få timer med forberedelse til 3D-skriveren. CNC-delen trenger også mye mer etterbehandling på grunn av at den blir produsert i flere seksjoner, mens den 3D-trykte delen bare krever standardvask og sliping.

En ekstra time med liming var nødvendig for CNC

All den ekstra limingen påvirket finishen

I det hele tatt viste 3D-utskrift å være mer fleksibel, raskere, mer effektiv, billigere og mindre arbeidsintensiv. Når du sammenligner back-to-back med 3D-utskrift, er ulempene med CNC-bearbeiding spesielt synlige, særlig dens generelle ineffektivitet og mangel på fleksibilitet.

I kontrast hadde den 3D-trykte delen en fin ren finish

Sammenligning av begge teknikkene:

Den siste delen montert på WEY VV7c

3D-utskrift og fremtiden for bilindustrien

Vårt samarbeid med Great Wall Motors har bidratt til å demonstrere bruken av 3D-utskrift i bilbransjen, og vi er sikre på at additivproduksjonen vil fortsette å erstatte tradisjonelle produksjons teknikker. Selv om CNC-bearbeiding fortsatt er bedre for masseproduksjon og visse funksjonelle deler, har 3D-utskrift så mange andre fordeler som i de fleste tilfeller med 3D-utskrift er et enkelt valg. Great Wall var i stand til å få prototyper de trengte mye raskere og til mye lavere kostnader enn tradisjonelle metoder, og også med stor forbedret fleksibilitet gjennom hele utviklingsfasen. Med slike fordeler er det klart at 3D-utskrift vil være i hjertet av bilindustrien fremover.

SLA 3D-prototyping er lettere med vårt utvalg av utskriftsutstyr og materialer