🍙 🔘 🌳 5 Wege 3D-Druck verändert die Automobilindustrie 🖕🏿 🧖🏻 👨🏽‍✈️

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Es ist noch nicht möglich, ein vollständig 3D-gedrucktes Auto beim Autohaus zu kaufen, aber bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen werden seit vielen Jahren additive Technologien eingesetzt. Insbesondere in jüngster Zeit nimmt der 3D-Druck in allen Produktionsphasen jedes Jahr einen immer wichtigeren Platz ein. Dies zeigt sich in dem rasanten Wachstum des Marktanteils des 3D-Drucks in der Automobilindustrie, der bis 2023 voraussichtlich 2,5 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Beispielsweise verwenden Unternehmen, die Luxusautos herstellen, darunter Bentley, Porsche, BMW und Ferrari, 3D-Druck, um maßgeschneiderte Innenteile für Autos zu erstellen. GM, Volvo, FordVerwenden Sie den 3D-Druck als Werkzeug , um Geld zu sparen, das Design zu verbessern und die Lieferzeiten zu verkürzen.

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3D-Druck bietet ständig neue Möglichkeiten und wird immer zugänglicher . Wenn die ersten 3D-Drucker etwa 20.000 US-Dollar kosten, können Sie jetzt 3D-Geräte für 100 US-Dollar finden. Jetzt können Unternehmen mithilfe additiver Technologien die erforderlichen Komponenten direkt in ihren eigenen Unternehmen herstellen und sind nicht mehr auf Lieferanten angewiesen.

Neue Materialien auf 3D-Druckern können hochpräzise, funktionale Endteile drucken . Additive Technologien erleichtern die Herstellung kundenspezifischer Produkte und steigern die Produktivität.

Dies ist jedoch nur der Anfang der Reise. Als Nächstes werden fünf wichtige Möglichkeiten behandelt, wie der 3D-Druck die Innovation in der Automobilindustrie vorantreibt, vom Autodesign bis zur Produktion. Plus einen Bonus.

1. Ändern Sie den Prototyping-Prozess

Mit der Herstellung von Prototypen begann der Einsatz von 3D-Druckern in der Automobilindustrie . Sie verbrachten viel weniger Zeit mit 3D-gedruckten Prototypen als mit herkömmlichen Methoden.

Mit Raise3D 3D-Druckern und ideaMaker konnte Crazy Grandpa Garage den Prozess der Erstellung benutzerdefinierter Autoteile automatisieren . Die Produktionskosten sanken um 50%, die Zuverlässigkeit der Struktur stieg deutlich an, die Arbeitszeit verkürzte sich um 83%. Die Teile passen jetzt sehr gut zum Auto.

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Mithilfe des 3D-Drucks können Autodesigner schnell Prototypen einzelner Teile oder Baugruppen erstellen, von Innenteilen bis zum Armaturenbrett oder sogar Automodelle in Originalgröße. Dank des 3D-Prototyping verwandelt sich die ursprüngliche Idee schnell in die physische Verkörperung des Konzepts - ein konzeptionelles Modell. Anschließend kann das Konzept zur Herstellung voll funktionsfähiger Prototypen mit hoher Genauigkeit entwickelt werden, und nach mehreren Überprüfungsstufen beginnt die Massenproduktion. Für die Automobilindustrie ist der schnelle Durchgang dieser Phasen von entscheidender Bedeutung. Die gesamte einfache Automobilproduktionslinie in nur einer Stunde kostet das Unternehmen sehr teuer.

Das Montagewerk des amerikanischen Automobilherstellers General Motors behauptet beispielsweise, dass dank der Anschaffung eines 3D-Druckers im Jahr 2016schaffte es, über 300.000 US-Dollar zu sparen .

Ringbrothers Designer und Ingenieure verwenden Laser-Stereo-Lithographie (SLA) in ihrer Einrichtung und sind unabhängig von Drittorganisationen. Kosten werden reduziert, Entwicklungszeit wird reduziert. Quelle: formlabs.com

Rohre für BMW M4, hergestellt von Eventuri, Quelle: ultimaker.com Das

traditionelle Prototyping dauerte lange und war teuer, insbesondere weil das Produkt mehr Iterationen durchlief. Mit dem 3D-Druck können Sie hochwertige Prototypen an einem Tag und zu viel geringeren Kosten erstellen . Weitere Beispiele .

Der Ford Fiesta ST mit 3D-gedruckten Teilen, Art.-Nr. SEMA 2016, ultimaker.com

Daher hat General Motors mit Autodesk eine Partnerschaftsvereinbarung über die Herstellung kostengünstiger und leichter Teile für Autos mit 3D-Druckern geschlossen. Laut Autodesk können Werkzeuge, Vorrichtungen und Armaturen jetzt zu einem kleinen Bruchteil der Kosten hergestellt werden. Beispielsweise kostet ein 3D-Druckwerkzeug zum Ausrichten von Motor- und Getriebeidentifikationsnummern bei General Motors weniger als 3 US-Dollar. Ein traditionell hergestelltes Werkzeug kostet 3.000 US-Dollar. Darüber hinaus können Ausfallzeiten aufgrund eines fehlerhaften Werkzeugs erheblich reduziert werden, da neue Werkzeuge vor Ort hergestellt werden.

2. Erstellen von benutzerdefinierten und komplexen Teilen

Daihatsu, der älteste Automobilhersteller Japans, startete 2016 ein Projekt zur Anpassung seines Copen-Modells.

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In Zusammenarbeit mit Stratasys können Daihatsu-Kunden kundenspezifische 3D-gedruckte Paneele für ihre vorderen und hinteren Stoßstangen mit einer Auswahl von mehr als 15 Grunddesigns in 10 verschiedenen Farben entwerfen und bestellen.

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In Europa ist die BMW Marke MINI auch verwendet3D-Druck zur Erstellung personalisierter Autoteile. Seit Anfang 2018 können MINI Kunden verschiedene Verkleidungselemente wie das Armaturenbrett, LED-Einstiegsleisten und Leisten mit Hintergrundbeleuchtung personalisieren sowie verschiedene Farben und Texturen auswählen. Diese Teile werden dann mit einer Reihe von Technologien von DLS Carbon bis SLS in 3D gedruckt.

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Der Rennwagen ID R Pikes Peak von Volkswagen Motorsport wurde mit über 2.000 3D-gedruckten Teststücken konstruiert.

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Die Verwendung von 3D-Druckern ermöglicht das Experimentieren bei der Entwicklung kundenspezifischer Designs und reduziert die Produktionskosten. Langfristige Herstellungsprozesse zur Herstellung maßgeschneiderter Produkte werden immer kürzer.

Ringbrothers verwendet 3D-Druck, um maßgeschneiderte Teile wie Lüftungsgitter zu erstellen. Quelle: formlabs.com

Große Unternehmen kombinieren 3D-Drucktechnologie und traditionelle Produktionsmethoden. Volkswagen hat seinen legendären Microbus von 1962 nachgebaut und den Benzinmotor durch einen elektrischen mit 120 PS ersetzt. Der elektrische Minivan Typ 20 hat viele Verbesserungen mit 3D-gedruckten Teilen erzielt. Zu diesen Verbesserungen gehören Aluminiumgussräder. Sogar die Radkappen auf der Radscheibe werden, obwohl sie wie gepresster Stahl aussehen, tatsächlich auf einem Formlabs SLA 3D-Drucker gedruckt, dann wurden sie plattiert und poliert.

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SLA 3D-Druckerfunktionen Formlabs Form 2

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Bentley Speed 6 ist ein weiteres Beispiel. Bentley verwendete fortschrittliche Technologie3D-Metalldrucker zur Herstellung des Kühlergrills, der Seitenschlitze, der Türgriffe und der Auspuffrohre sind viel komplexer als die in aktuellen Serienmodellen verwendeten.

Bentley verwendete 3D-Metalldruck, um komplexe Teile mit Mikrometergenauigkeit zu erstellen. Quelle: formlabs.com

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3D-Druck ermöglichte auch die Erstellung von Teilen, die auf keine andere Weise hergestellt werden konnten.

Ein markantes Beispiel ist der Monoblock-Bremssattel von Bugatti. Für einige Komponenten würde Bugatti wegen seiner hohen Leistung Titan bevorzugen, aber die Verarbeitung dieses Metalls mit herkömmlichen Methoden ist teuer und kompliziert. Dank des 3D-Drucks konnte Bugatti einen Bremssattel aus Titanlegierung herstellen. Aufgrund der dünnen Wände erwies sich der Bremssattel als sehr leicht - fast doppelt so leicht wie geschmiedetes Aluminium. Gleichzeitig ist der 3D-gedruckte Monoblock Aluminium in seiner Festigkeit überlegen. Der 3D-gedruckte Monoblock aus Titan hat eine Zugfestigkeit von 1250 N / mm2. Dies bedeutet, dass pro Quadratmillimeter dieser Titanlegierung eine Kraft von etwas mehr als 125 kg ausgeübt wird, ohne das Material zu brechen. Der neue Titansattel, 41 cm lang, 21 cm breit und 13,6 cm hoch, wiegt nur 2,9 kg im Vergleich zu dem derzeit verwendeten Aluminium, das 4,9 kg wiegt.

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Bugattis All-in-One-Bremsmonoblock ist die branchenweit größte funktionale 3D-gedruckte Titankomponente für das Auto. Quelle: formlabs.com

3. Herstellung von Werkzeugen und Vorrichtungen

Verschiedene Geräte erleichtern und beschleunigen Produktions- und Montageprozesse und erhöhen die Sicherheit der Arbeitnehmer. Automobilfabriken und Zulieferer verwenden eine große Anzahl kundenspezifischer Geräte, die speziell für den Endverbrauch entwickelt und optimiert wurden. Infolgedessen werden viele nicht standardmäßige Geräte und Werkzeuge hergestellt, wodurch die Produktionskosten steigen.

Dieses 3D-Rad mit Schutzrad wurde für 800 Euro gekauft, kann aber jetzt für nur 21 Euro gedruckt werden. Die Werkzeugentwicklungszeit wurde von 56 auf 10 Tage reduziert.

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Wenn Sie die Produktion von nicht standardmäßigen Werkzeugen und Geräten Dienstleistern anvertrauen, die Teile auf Maschinen aus massiven Metall- oder Kunststoffknüppeln herstellen, kann dies die Produktion um mehrere Wochen verzögern.

Die Entwicklung und der Prototyp eines Kollektormotors mit herkömmlichen Produktionsmethoden kann also bis zu vier Monate dauern und etwa eine halbe Million Dollar kosten. Dank des 3D-Drucks konnte Ford in nur 4 Tagen mehrere Optionen entwickeln und 99,4% billiger - für nur 3.000 US-Dollar.

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additiven Technologien können Sie die Aufgabe in wenigen Stunden erledigen und die Kosten im Vergleich zur Bestellung bei einem Drittunternehmen erheblich senken. Da die Erhöhung der Komplexität eines 3D-gedruckten Modells keine zusätzlichen Kosten verursacht, können Produkte besser für ihre Anwendung optimiert werden. Neue elastische Materialien für den 3D-Druck ermöglichen es in vielen Fällen, Kunststoffteile anstelle von Metall zu drucken oder Prototypen auf einem 3D-Drucker zu erstellen, um das Werkzeug zu testen, bevor es in der Arbeit verwendet wird.

Allmählich wird die Herstellung von 3D-Druckzubehör und -werkzeugen zu einem der größten Bereiche Anwendung additiver Technologien.

Pankl Racing Systems verwendet 3D-Druckgeräte, um Werkstücke am Förderband zu befestigen. Quelle: formlabs.com

Beispielsweise verwendet Pankl Racing Systems eine Reihe mehrerer Formlabs SLA 3D-Drucker , um wichtige Produktionswerkzeuge herzustellen. Bei der mehrstufigen Herstellung von Teilen für Getriebe auf automatischen Drehmaschinen ist eine Reihe von Vorrichtungen und Werkzeugen erforderlich, die für jedes spezifische Teil ausgelegt sind.

Mithilfe des 3D-Drucks konnten die Pankl-Ingenieure den Zeitaufwand für die Herstellung von Hilfswerkzeugen um 90% reduzieren - von 2-3 Wochen auf etwa 20 Stunden. Die Kosten gingen ebenfalls um 80–90% zurück, und 150.000 USD wurden eingespart.

Der Übergang zum 3D-Druck ermöglichte Volkswagen AutoeuropaReduzieren Sie die Kosten für die Entwicklung von Geräten um 91% und die Herstellungszeit um 95%.

4. Probleme mit Ersatzteilen lösen

Ersatzteile waren schon immer ein Problem für die Automobilindustrie. Es besteht eine Nachfrage nach ihnen, das heißt, nein, daher ist die Herstellung von Ersatzteilen wirtschaftlich eher unrentabel, und die Lagerung vorgefertigter Ersatzkomponenten erfordert auch Kosten. Wenn jedoch keine Teile zur Reparatur verfügbar sind, treten Schwierigkeiten auf und die Hauptprodukte verlieren an Wert.

Der 3D-Druck könnte das Problem der Ersatzteile in der Automobilindustrie weitgehend lösen. Die Hauptfaktoren sind gedruckte Materialien, die die Eigenschaften traditioneller Materialien, die im Detail verwendet werden, erfüllen und kostengünstig sein können. Hierfür gibt es Voraussetzungen.

Mit computergestützten Konstruktionssystemen können Zeichnungen aller Teile digital gespeichert werden, sodass Teile nicht gespeichert werden müssen. Die für den Kunden notwendigen Details können direkt in der Werkstatt auf einem 3D-Drucker gedruckt werden.

Selbst veraltete Teile, deren Zeichnungen nicht erhalten geblieben sind, können im Prinzip durch 3D-Scannen vorhandener Teile dieses Typs und Anwendung von Reverse Engineering (Reverse Engineering) wiederhergestellt werden. Lesen Sie mehr dazu in unserem Blog . Alte Projekte können ein neues Leben führen. Es gibt viele Fans von Oldtimern, mit Hilfe des 3D-Drucks könnten Ersatzteile für sie hergestellt werden.

Ringbrother reproduzierte das Cadillac-Logo für ein maßgeschneidertes altes Auto im 3D-Druck. Quelle: formlabs.com

5. Herstellung von Standardteilen

Mit zunehmender Verfügbarkeit von 3D-Druckern und 3D-Druckmaterialien ist ein schrittweiser Übergang zur Produktion von Automobilteilen in Massenproduktion unter Verwendung additiver Technologien möglich.

Der 3D-Druck ermöglicht es, Komponenten zu einem Ganzen zu kombinieren. Angenommen, es gibt einen Mechanismus, der aus sechs oder sieben Automobilteilen zusammengesetzt ist und zu einem gedruckten Teil kombiniert werden kann. Zeit und Montagekosten werden gespart. Mit dem 3D-Druck ist es auch möglich, das Gewicht der kombinierten Einheit zu reduzieren, wodurch das Auto den Kraftstoff effizienter nutzt.

3D Systems hat ein fortschrittliches Auspuffrohr für ein Sportfahrrad entwickelt. In der Abbildung unten sehen Sie 20 Blechteile und hydrogeformte Teile, die für die Montage des Originalauspuffrohrs benötigt werden. Auf der rechten Seite befindet sich ein monolithisches Auspuffrohr, das nicht zusammengebaut werden muss und im 3D-Metalldruck hergestellt wurde.

Source designnews.com Eine

3D-gedruckte Röhre wurde aus Titan der Güteklasse 23 in nur 23 Stunden hergestellt, die traditionelle Herstellung hätte drei Wochen gedauert. Die Entwicklungszeit für das Design wurde von 6 Wochen auf 6 Tage reduziert. Die additive Technologie macht Werkzeuge, Vorrichtungen, Mehrfachschweißen und Mehrfachinspektionen überflüssig.

Durch die Optimierung der Geometrie wurde die Materialmenge reduziert, die für maximale Produktivität benötigt wird. Alle Elemente des ursprünglichen Auspuffrohrs sind im neuen Design enthalten. Wenn das 3D-gedruckte Auspuffrohr mit einer typischen Wandstärke von 0,5 mm gedruckt wird, ist es ungefähr 25% leichter als das Original.

Eine große Auswahl an Materialien für den 3D-Druck beginnt, die Anforderungen verschiedener Fahrzeugkomponenten zu erfüllen. Da additive Methoden die Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Methoden (wie Formen und Spritzgießen) aus produktionstechnischer und finanzieller Sicht senken, ist es für die weitere Implementierung des 3D-Drucks bei der Herstellung von Basisteilen sehr sinnvoll.

Volkswagen, einer der größten und innovativsten Automobilhersteller der Welt, produziert mit dem HP Metal Jet 3D-Drucker Hochleistungsteile mit besonderen Designanforderungen wie Schaltknöpfe und Spiegelhalterungen. Zu den langfristigen Plänen von Volkswagen für die Zusammenarbeit mit HP gehört die Beschleunigung der Produktion von massenanpassbaren Teilen wie Schlüsselringen und externen Typenschildern.

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+1 3D gedruckte Autos

Obwohl die auf einem 3D-Drucker insgesamt gedruckten Autos noch nicht auf den Markt gekommen sind, ermöglichen einige interessante Projekte und Konzepte die Beurteilung der möglichen Entwicklungsrichtung der Automobilindustrie.

Leichter Kokon . Das deutsche Ingenieurbüro EDAG war eindeutig von der Natur inspiriert, eine 3D-gedruckte Tragstruktur für das Konzeptauto Light Cocoon zu erstellen. Der Rahmen ähnelt den Adern eines Blattes eines Baumes oder seines Astes. Trotz der Tatsache, dass das EDAG-Design weniger Material als ein herkömmlicher Rahmen benötigte, wurden alle Festigkeitsanforderungen für strukturell signifikante Komponenten erfüllt. Draußen ist das Gehäuse mit einem leichten und strapazierfähigen wasserdichten Stoff bezogen.

Die Beschichtung schützt den EDAG Light Cocoon vor Witterungseinflüssen und verleiht dem Auto eine einzigartige Persönlichkeit. Quelle: formlabs.com

Blade. Blade ("Blade") wurde als "der weltweit erste 3D-gedruckte Supersportwagen" angekündigt. Es erfüllt die Supercar-Standards, besteht jedoch aus kostengünstigen Materialien: Carbonrohren und Aluminiumstangen, kombiniert mit 3D-gedruckten Metallteilen. Die Klinge erwies sich als sehr leicht und die Montage dauerte nicht lange.

Das weltweit erste 3D-gedruckte Supercar Blade. Quelle: formlabs.com

Strati . Das amerikanische Unternehmen Local Motors druckte auf einem 3D-Drucker und montierte das Strati-Elektroauto in nur 44 Stunden direkt am Messestand. Die meisten Komponenten wurden gedruckt - Karosserie, Sitze, Teile des Fahrgastraums. Ein Auto besteht aus weniger als 50 Knoten - unvergleichlich weniger als die Tausenden von Teilen, die zu einem traditionellen Auto gehören. Das Unternehmen beabsichtigt, die Druckzeit auf 10 Stunden zu reduzieren.

Local Motors Strati besteht aus weniger als 50 separaten Teilen *. Quelle: formlabs.com

LSEV. LSEV wurde von der italienischen Firma XEV entworfen und könnte das erste Zeichen auf dem Markt für 3D-gedruckte Elektroautos sein, wenn es in den Handel kommt. Der 3D-Drucker druckt das Chassis, die Sitze, die Windschutzscheibe und alle sichtbaren Teile des LSEV. Dank des aktiven Einsatzes des 3D-Drucks konnte die Anzahl der Komponenten von 2000 auf nur 57 reduziert werden, was zu einem sehr leichten Design führte. Das Elektroauto wiegt nur 450 kg.

Der LSEV ist das erste 3D-gedruckte Elektroauto, das 2020 auf den Markt kommt. Quelle: formlabs.com

Während sich die meisten dieser und vieler anderer 3D-Druck-Autoprojekte noch in der Konzeptphase befinden, ist die Durchdringung des 3D-Drucks in verschiedenen Bereichen der Automobilindustrie bemerkenswert. In einigen Fällen bieten additive Technologien neue Möglichkeiten für Design und Produktion, in anderen Fällen senken sie die Produktionskosten und sparen Zeit.

Siehe auch:
Produktion eines Rennwagens auf 3D-Druckern und CNC-Maschinen
3D-Scannen von Autos bei Tuning und Reparatur