🏆 👅 🚁 5 طرق تعمل الطباعة ثلاثية الأبعاد على تغيير صناعة السيارات 🧕🏾 👋 🔚

المصدر: all3dp.com تم تعديل

المقال من formlabs.com واستكماله لك من قبل Top 3D Shop .

ليس من الممكن حتى الآن شراء سيارة مطبوعة بالكامل ثلاثية الأبعاد في وكالة بيع السيارات ، ولكن تم استخدام تقنيات مضافة لسنوات عديدة في تطوير السيارات. في كل عام ، وخاصة في الآونة الأخيرة ، تحتل الطباعة ثلاثية الأبعاد مكانًا متزايد الأهمية في جميع مراحل الإنتاج. ويتجلى ذلك من خلال النمو السريع في حصة سوق الطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات ، والتي من المتوقع أن تصل إلى 2.5 مليار دولار بحلول عام 2023.

على سبيل المثال ، تستخدم الشركات التي تنتج السيارات الفاخرة ، بما في ذلك Bentley و Porsche و BMW و Ferrari الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أجزاء داخلية مخصصة للسيارات. جنرال موتورز ، فولفو ، فورداستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد للأدوات لتوفير المال وتحسين التصميم وتقصير أوقات التسليم.

مصدر 3dprinting.com توفر

الطباعة ثلاثية الأبعاد باستمرار فرصًا جديدة ، فقد أصبح الوصول إليها أكثر سهولة . إذا كانت الطابعات ثلاثية الأبعاد الأولى تكلف حوالي 20 ألف دولار ، يمكنك الآن العثور على معدات ثلاثية الأبعاد مقابل 100 دولار. يمكن للشركات الآن ، باستخدام التقنيات المضافة ، إنتاج المكونات الضرورية مباشرة في مؤسساتهم الخاصة ولا تعتمد على الموردين.

يمكن للمواد الجديدة الموجودة على الطابعات ثلاثية الأبعاد طباعة أجزاء نهائية وظيفية عالية الدقة . تعمل التقنيات المضافة على تسهيل إنتاج المنتجات المخصصة وزيادة الإنتاجية.

لكن هذه ليست سوى بداية الرحلة. بعد ذلك ، سنتناول خمس طرق رئيسية للطباعة ثلاثية الأبعاد التي تدفع الابتكار في صناعة السيارات ، من تصميم السيارة إلى الإنتاج. بالإضافة إلى مكافأة واحدة.

1. تغيير عملية النماذج

بدأ تصنيع الطابعات ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات مع تصنيع النماذج الأولية . لقد أمضوا وقتًا أقل بكثير في النماذج الأولية المطبوعة ثلاثية الأبعاد من الطرق التقليدية المطلوبة.

باستخدام طابعات Raise3D 3D و ideaMaker ، تمكن Crazy Grandpa Garage من أتمتة عملية إنشاء قطع غيار سيارات مخصصة . انخفضت تكلفة الإنتاج بنسبة 50 ٪ ، وزادت موثوقية الهيكل بشكل ملحوظ ، وتم تقليل وقت الانتهاء بنسبة 83 ٪. تتحول الأجزاء الآن بشكل جيد للغاية إلى السيارة.

المصدر: facebook.com

باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن لمصممي السيارات إنشاء نماذج أولية بسرعة لأجزاء أو مجموعات فردية ، من الأجزاء الداخلية إلى لوحة العدادات ، أو حتى نماذج السيارات كاملة الحجم. بفضل النماذج الأولية ثلاثية الأبعاد ، تتحول الفكرة الأولية بسرعة إلى التجسيد المادي للمفهوم - نموذج مفاهيمي. ثم يمكن تطوير المفهوم لتصنيع نماذج أولية عاملة بدقة عالية ، وبعد عدة مراحل من التحقق ، يبدأ الإنتاج الضخم. بالنسبة لصناعة السيارات ، يعد المرور السريع لهذه المراحل أمرًا حيويًا ، حيث يكلف خط إنتاج السيارات البسيط بالكامل في ساعة واحدة فقط الشركة باهظة الثمن.

على سبيل المثال ، يدعي مصنع التجميع التابع لشركة تصنيع السيارات الأمريكية جنرال موتورز أنه بفضل شراء طابعة ثلاثية الأبعاد في عام 2016تمكنت من توفير أكثر من 300،000 دولار أمريكي .

باستخدام الطباعة الحجرية الاستريو الليزرية (SLA) في منشآتهم ، فإن مصممي ومهندسي Ringbrothers مستقلون عن مؤسسات الطرف الثالث. يتم تقليل التكلفة ، يتم تقليل وقت التطوير. المصدر: formlabs.com

أنابيب BMW M4 المصنعة من قبل Eventuri ، المصدر: ultimaker.com

استغرق النماذج الأولية التقليدية وقتًا طويلاً وكان مكلفًا ، خاصة لأن المنتج مر بمزيد من التكرارات. باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكنك إنشاء نماذج أولية عالية الجودة في يوم واحد وبتكلفة أقل بكثير. المزيد من الأمثلة .

فورد فيستا ST مع أجزاء مطبوعة ثلاثية الأبعاد ، والفن. SEMA 2016، ultimaker.com

لذا ، دخلت جنرال موتورز في اتفاقية شراكة مع Autodesk لإنتاج قطع غيار منخفضة التكلفة وخفيفة للسيارات باستخدام طابعات ثلاثية الأبعاد. وفقًا لـ Autodesk ، يمكن الآن إنتاج الأدوات والتجهيزات والتجهيزات بجزء صغير من التكلفة. على سبيل المثال ، تكلف أداة الطباعة ثلاثية الأبعاد المستخدمة لمحاذاة أرقام تعريف المحرك وعلبة التروس أقل من 3 دولارات في شركة جنرال موتورز. سوف تكلف الأداة المصنعة تقليديا 3000 دولار. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تقليل وقت التوقف عن العمل بسبب أداة معيبة بشكل كبير حيث يتم إنتاج أدوات جديدة محليًا.

2. إنشاء أجزاء مخصصة ومعقدة

أطلقت شركة Daihatsu ، أقدم شركة لتصنيع السيارات في اليابان ، مشروعًا في عام 2016 لتخصيص طراز Copen.

المصدر: 3dprint.com

بالتعاون مع Stratasys ، يمكن لعملاء Daihatsu تصميم وطلب لوحات مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة لمصداتهم الأمامية والخلفية مع اختيار أكثر من 15 تصميمًا أساسيًا بعشرة ألوان مختلفة.

المصدر: 3dprint.com

في أوروبا ، تستخدم علامة BMW MINI التجارية أيضًاالطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء قطع غيار سيارات مخصصة. منذ بداية عام 2018 ، يمكن لعملاء MINI تخصيص عناصر القطع المختلفة ، مثل لوحة العدادات ، وعتبات الأبواب LED والحواف مع الإضاءة الخلفية ، بالإضافة إلى اختيار ألوان ومواد مختلفة. ثم تتم طباعة هذه الأجزاء بأبعاد ثلاثية باستخدام مجموعة من التقنيات ، من DLS Carbon إلى SLS.

المصدر: formlabs.com

تم تصميم سيارة سباق ID R Pikes Peak من فولكس واجن باستخدام أكثر من 2000 قطعة اختبار مطبوعة ثلاثية الأبعاد.

المصدر amfg.ai

يجعل استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد من الممكن تجربة تطوير تصميمات مخصصة ، ويقلل من تكلفة إنتاجها. أصبحت عمليات التصنيع طويلة المدى لإنشاء منتجات مخصصة أقصر بكثير.

يستخدم Ringbrothers الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء أجزاء مخصصة ، مثل شبكات التهوية. المصدر: formlabs.com

تجمع الشركات الكبرى بين تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد وطرق الإنتاج التقليدية. قامت فولكس واجن بإعادة إنشاء ميكروباص الأيقوني لعام 1962 ، واستبدال محرك البنزين بمحرك كهربائي بقوة 120 حصان. توصلت الحافلة الصغيرة من النوع 20 بالعديد من التحسينات باستخدام الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد. من بين هذه التحسينات عجلات ألمنيوم مصبوبة. حتى أغطية العجلات ، على الرغم من أنها تبدو مثل الفولاذ المختوم ، تتم طباعتها في الواقع على طابعة Formlabs SLA 3D ، ثم يتم صقلها وتلميعها.

المصدر: formlabs.com

SLA 3D Printer Features Formlabs Form 2

Source top3dshop.com

بنتلي سبيد 6 مثال آخر. استخدمت بنتلي التكنولوجيا المتقدمةالطابعات المعدنية ثلاثية الأبعاد لجعل شبكة المبرد ، والفتحات الجانبية ، ومقابض الأبواب ، وأنابيب العادم أكثر تعقيدًا بكثير من تلك المستخدمة في نماذج الإنتاج الحالية.

استخدمت Bentley الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإنشاء أجزاء معقدة بدقة الميكرون. المصدر: formlabs.com

المصدر: youtube.com

سمحت الطباعة ثلاثية الأبعاد أيضًا بإنشاء أجزاء لا يمكن إجراؤها بأي طريقة أخرى.

مثال مدهش هو الفرجار الفرامل أحادية الكتلة من بوجاتي. بالنسبة لبعض المكونات ، تفضل بوجاتي التيتانيوم بسبب أدائه العالي ، لكن معالجة هذا المعدن بالطرق التقليدية باهظة الثمن ومعقدة. مكنت الطباعة ثلاثية الأبعاد بوجاتي من تصنيع مسماك فرامل مصنوع من سبائك التيتانيوم. نظرًا للجدران الرقيقة ، تبين أن الفرجار خفيف جدًا - أخف مرتين تقريبًا من الألمنيوم المطروق. في نفس الوقت ، قطعة أحادية مطبوعة مطبوعة تفوق قوة الألمنيوم. قطعة أحادية اللون مطبوعة من التيتانيوم لها قوة شد تبلغ 1250 نيوتن / مم 2. وهذا يعني أنه سيتم تطبيق قوة تزيد عن 125 كجم بقليل لكل مليمتر مربع من سبائك التيتانيوم هذه دون كسر المادة. الفرجار التيتانيوم الجديد ، بطول 41 سم وعرض 21 سم وارتفاع 13.6 سم ، يزن 2.9 كجم فقط مقارنة بالألمنيوم المستخدم حاليًا ، والذي يزن 4.9 كجم.

المصدر: youtube.com

يعد نظام المكابح أحادي الفرامل الكل في واحد من بوجاتي أكبر مكون تيتانيوم مطبوع ثلاثي الأبعاد في الصناعة للسيارة. المصدر: formlabs.com

3. إنتاج الأدوات والتركيبات

تساعد الأجهزة المختلفة على تسهيل وتسريع عمليات الإنتاج والتجميع ، وزيادة سلامة العمال. تستخدم مصانع السيارات وموردي المكونات عددًا كبيرًا من المعدات المخصصة التي تم تصميمها وتحسينها خصيصًا للاستخدام النهائي. ونتيجة لذلك ، يتم تصنيع الكثير من المعدات والأدوات غير القياسية ، ونتيجة لذلك ، تزداد تكاليف الإنتاج.

تم شراء هذه العجلة ثلاثية الأبعاد بعجلة واقية مقابل 800 يورو ، ولكن الآن يمكن طباعتها مقابل 21 يورو فقط. تم تقليل وقت تطوير الأداة من 56 إلى 10 أيام.

المصدر: ultimaker.com

إذا تعهدت بإنتاج أدوات وأجهزة غير قياسية لمقدمي الخدمة الذين يصنعون قطع غيار على آلات من المعدن الصلب أو القضبان البلاستيكية ، فقد يؤدي ذلك إلى تأخير الإنتاج لعدة أسابيع.

لذلك ، يمكن أن يستغرق تطوير ونموذج محرك جامع باستخدام طرق الإنتاج التقليدية ما يصل إلى أربعة أشهر ويكلف حوالي نصف مليون دولار. بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تمكنت فورد من تطوير العديد من الخيارات في 4 أيام فقط وأرخص بنسبة 99.4٪ - مقابل 3000 دولار فقط.

المصدر: youtube.com

تسمح لك التقنيات المضافة بإكمال المهمة في غضون ساعات قليلة وتقليل التكاليف بشكل كبير مقارنة بالطلب في مؤسسة خارجية. نظرًا لأن زيادة تعقيد النموذج المطبوع ثلاثي الأبعاد لا ينطوي على تكاليف إضافية ، يمكن تحسين المنتجات بشكل أفضل لتطبيقها. تتيح المواد المرنة الجديدة للطباعة ثلاثية الأبعاد في العديد من الحالات طباعة الأجزاء البلاستيكية بدلاً من المعدن أو إنشاء نماذج أولية على طابعة ثلاثية الأبعاد لاختبار الأداة قبل استخدامها في العمل.

تدريجياً ، أصبح إنتاج ملحقات وأدوات الطباعة ثلاثية الأبعاد واحدة من أكبر المناطق تطبيق التقنيات المضافة.

تستخدم Pankl Racing Systems أجهزة طباعة ثلاثية الأبعاد لتوصيل قطع العمل بحزام النقل. المصدر: formlabs.com

على سبيل المثال ، تستخدم Pankl Racing Systems مجموعة من العديد من طابعات Formlabs SLA 3D لعمل أدوات إنتاج مهمة. في التصنيع متعدد المراحل لأجزاء علب التروس على المخارط الأوتوماتيكية ، هناك حاجة إلى سلسلة من التركيبات والأدوات المصممة لكل جزء محدد.

باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد ، تمكن مهندسو Pankl من تقليل الوقت المستغرق في تصنيع الأدوات المساعدة بنسبة 90٪ - من 2-3 أسابيع إلى حوالي 20 ساعة. كما انخفضت التكاليف بنسبة 80-90 ٪ ، وتم توفير 150،000 دولار.

مكن الانتقال إلى الطباعة ثلاثية الأبعاد فولكس واجن أوتويورباتقليل تكلفة تطوير المعدات بنسبة 91٪ وتقليل وقت تصنيعها بنسبة 95٪.

4. حل مشاكل قطع الغيار

لطالما كانت قطع الغيار مشكلة لصناعة السيارات. هناك طلب عليها ، أي لا ، لذلك ، فإن إنتاج قطع الغيار غير مربح اقتصاديًا إلى حد ما ، ويتطلب تخزين مكونات الاستبدال المعدة مسبقًا تكاليف أيضًا. ولكن إذا لم تكن هناك أجزاء متاحة للإصلاح ، فقد ظهرت صعوبات وأصبحت المنتجات الرئيسية أقل قيمة.

يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد أن تحل إلى حد كبير مشكلة قطع الغيار في صناعة السيارات. العوامل الرئيسية هي المواد المطبوعة ، والتي يمكن أن تلبي خصائص المواد التقليدية المستخدمة في التفاصيل وتكون فعالة من حيث التكلفة. هناك متطلبات مسبقة لذلك.

باستخدام أنظمة التصميم بمساعدة الكمبيوتر ، يمكن تخزين رسومات جميع الأجزاء رقميًا ، لذلك لن تحتاج إلى تخزين الأجزاء. يمكن طباعة التفاصيل اللازمة للعميل على طابعة ثلاثية الأبعاد مباشرة في ورشة العمل.

حتى الأجزاء القديمة ، التي لم يتم حفظ رسوماتها ، يمكن ، من حيث المبدأ ، إعادة إنشائها عن طريق المسح ثلاثي الأبعاد للأجزاء الموجودة من هذا النوع وتطبيق الهندسة العكسية (الهندسة العكسية). اقرأ المزيد عن هذا في مدونتنا . يمكن للمشاريع القديمة أن تعيش حياة جديدة. هناك العديد من محبي السيارات العتيقة ، بمساعدة الطباعة ثلاثية الأبعاد ، سيكون من الممكن إنشاء قطع غيار لهم.

استنسخ Ringbrother شعار كاديلاك لسيارة قديمة مصممة خصيصًا باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. المصدر: formlabs.com

5. إنتاج الأجزاء القياسية

كما طابعات 3D و مواد الطباعة 3D تصبح أكثر المتاحة، والانتقال التدريجي لإنتاج قطع غيار السيارات ذات الإنتاج الضخم باستخدام تقنيات المضافة ممكن.

تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد إمكانية دمج المكونات في وحدة واحدة. افترض أن هناك آلية مجمعة من ستة أو سبعة أجزاء من السيارات يمكن دمجها في جزء مطبوع واحد. سيتم حفظ تكاليف الوقت والتجمع. مع الطباعة ثلاثية الأبعاد ، من الممكن أيضًا تقليل وزن الوحدة المدمجة ، ونتيجة لذلك ، ستستخدم السيارة الوقود بكفاءة أكبر.

صممت أنظمة ثلاثية الأبعاد ماسورة عادم متقدمة لدراجة رياضية. في الصورة أدناه ، سترى 20 جزءًا من الصفائح المعدنية والأجزاء التي تم تشكيلها بالهيدروجين اللازمة لتجميع أنبوب العادم الأصلي. على اليمين يوجد ماسورة عادم متجانسة لا تتطلب التجميع ، مصنوعة باستخدام الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد.

Source designnews.com

تم إنتاج أنبوب مطبوع ثلاثي الأبعاد باستخدام التيتانيوم من الدرجة 23 في غضون 23 ساعة فقط ؛ وقد استغرق إنتاجه تقليديًا ثلاثة أسابيع. تخفيض وقت تطوير التصميم من 6 أسابيع إلى 6 أيام. تقضي التكنولوجيا المضافة أيضًا على الحاجة إلى الأدوات والتركيبات واللحام المتعدد وعمليات الفحص المتعددة.

لقد أدى التحسين الهندسي إلى تقليل كمية المواد اللازمة لتحقيق أقصى إنتاجية. يتم تضمين جميع عناصر أنبوب العادم الأصلي في التصميم الجديد ، وعند طباعته بسمك جدار نموذجي يبلغ 0.5 مم ، يكون أنبوب العادم المطبوع ثلاثي الأبعاد أخف بنسبة 25٪ تقريبًا من الأصلي.

بدأت مجموعة واسعة من المواد للطباعة ثلاثية الأبعاد في تلبية متطلبات مكونات السيارة المختلفة. نظرًا لأن الطرق المضافة تقلل التكاليف مقارنة بالطرق التقليدية (مثل القولبة والصب بالحقن) ، من وجهة نظر الإنتاج والتمويل ، فمن المنطقي مواصلة تنفيذ الطباعة ثلاثية الأبعاد في إنتاج الأجزاء الأساسية.

تستخدم فولكس واجن ، واحدة من أكبر الشركات المصنعة للسيارات وأكثرها ابتكارًا في العالم ، طابعة HP Metal Jet 3D لإنتاج قطع وظيفية عالية الأداء مع متطلبات التصميم الخاصة ، مثل مقابض التروس وحوامل المرايا. تتضمن خطط فولكس واجن طويلة المدى للتعاون مع HP تسريع إنتاج الأجزاء القابلة للتخصيص الشامل مثل الحلقات الرئيسية وأسماء اللوحات الخارجية.

المصدر: youtube.com

+1 سيارات مطبوعة ثلاثية الأبعاد

على الرغم من أن السيارات المطبوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد ككل لم تدخل السوق بعد ، إلا أن بعض المشاريع والمفاهيم المثيرة للاهتمام تجعل من الممكن الحكم على الاتجاه المحتمل لتطوير صناعة السيارات.

شرنقة خفيفة . من الواضح أن شركة الهندسة الألمانية EDAG مستوحاة من الطبيعة لإنشاء هيكل داعم مطبوع ثلاثي الأبعاد للسيارة ذات مفهوم Light Cocoon. يشبه الإطار عروق ورقة الشجرة أو فرعها. على الرغم من حقيقة أن تصميم EDAG استغرق مادة أقل من الإطار التقليدي ، فقد تم تلبية جميع متطلبات القوة للمكونات الهيكلية المهمة. في الخارج ، العلبة مغطاة بقماش مقاوم للماء خفيف ومتين.

يعمل الطلاء على حماية EDAG Light Cocoon من الطقس ويمنح السيارة شخصية فريدة. المصدر: formlabs.com

Blade. تم الإعلان عن Blade ("Blade") كأول سيارة خارقة مطبوعة ثلاثية الأبعاد في العالم. إنه يفي بمعايير السيارة الفائقة ، ولكنه مصنوع من مواد منخفضة التكلفة: أنابيب الكربون وقضبان الألومنيوم ، مع الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد. تبين أن Blade سهل للغاية وتجميعه لفترة وجيزة للغاية.

أول شفرة فائقة للطباعة ثلاثية الأبعاد في العالم. المصدر: formlabs.com

ستراتي . قامت الشركة الأمريكية Local Motors بالطباعة على طابعة ثلاثية الأبعاد وركبت السيارة الكهربائية Strati في جناح المعرض في 44 ساعة فقط. تمت طباعة معظم المكونات - الجسم والمقاعد وأجزاء من مقصورة الركاب. تتكون السيارة من أقل من 50 عقدة - أقل من آلاف الأجزاء التي تذهب إلى سيارة تقليدية. تعتزم الشركة تقليل وقت الطباعة إلى 10 ساعات.

تتكون Local Motors Strati من أقل من 50 جزءًا منفصلاً *. المصدر: formlabs.com

LSEV. يمكن أن تكون LSEV ، التي صممتها الشركة الإيطالية XEV ، أول علامة في سوق السيارات الكهربائية المطبوعة ثلاثية الأبعاد عندما تطرح للبيع. تطبع الطابعة ثلاثية الأبعاد الهيكل والمقاعد والزجاج الأمامي وجميع الأجزاء المرئية من LSEV. بفضل الاستخدام النشط للطباعة ثلاثية الأبعاد ، كان من الممكن تقليل عدد المكونات من 2000 إلى 57 فقط ، مما أدى إلى تصميم خفيف الوزن للغاية. تزن السيارة الكهربائية 450 كجم فقط.

LSEV هي أول سيارة كهربائية مطبوعة ثلاثية الأبعاد تدخل السوق في عام 2020. المصدر: formlabs.com

في حين أن معظم هذه المشاريع والعديد من مشاريع سيارات الطباعة ثلاثية الأبعاد الأخرى لا تزال في مرحلة المفهوم ، فإن اختراق الطباعة ثلاثية الأبعاد في مختلف مجالات صناعة السيارات مدهش. في بعض الحالات ، توفر التقنيات المضافة فرصًا جديدة للتصميم والإنتاج ، وفي حالات أخرى تقلل تكاليف الإنتاج وتوفر الوقت.

انظر أيضًا:
إنتاج سيارة سباق على طابعات ثلاثية الأبعاد وماكينات CNC
مسح ثلاثي الأبعاد للسيارات في الضبط والإصلاح