👩‍⚕️ ⛳️ 👨‍🎨 5 maneiras pelas quais a impressão 3D está mudando a indústria automotiva 🔛 🧚🏾 👨🏼‍✈️

Fonte all3dp.com O

artigo de formlabs.com foi adaptado e complementado pela Top 3D Shop .

Ainda não é possível comprar um carro totalmente impresso em 3D na concessionária, mas as tecnologias aditivas são usadas há muitos anos no desenvolvimento de veículos a motor. Todos os anos, especialmente recentemente, a impressão 3D ocupa um lugar cada vez mais importante em todas as etapas da produção. Isso é evidenciado pelo rápido crescimento da participação no mercado de impressão 3D na indústria automotiva, que deverá atingir US $ 2,5 bilhões até 2023.

Por exemplo, empresas de automóveis de luxo, incluindo Bentley, Porsche, BMW e Ferrari, usam a impressão 3D para criar detalhes interiores personalizados para seus carros. GM, Volvo, Forduse impressão 3D para ferramentas para economizar dinheiro, melhorar o design e reduzir os prazos de entrega.

Fonte 3dprinting.com

A impressão 3D constantemente oferece novas oportunidades, está se tornando mais acessível . Se as primeiras impressoras 3D custam cerca de US $ 20 mil, agora você pode encontrar equipamentos 3D por US $ 100. Agora, as empresas podem, usando tecnologias aditivas, produzir os componentes necessários diretamente em suas próprias empresas e não depender de fornecedores.

Novos materiais nas impressoras 3D podem imprimir peças finais funcionais de alta precisão . As tecnologias aditivas facilitam a produção de produtos personalizados e aumentam a produtividade.

Mas este é apenas o começo da jornada. A seguir, abordaremos cinco maneiras principais de a impressão 3D impulsionar a inovação na indústria automotiva, do design do carro à produção. Mais um bônus.

1. Altere o processo de prototipagem

Foi com a fabricação de protótipos que começou o uso de impressoras 3D na indústria automotiva . Eles passaram muito menos tempo com protótipos impressos em 3D do que os métodos tradicionais exigiam.

Usando as impressoras 3D Raise3D e o ideaMaker, a Crazy Grandpa Garage conseguiu automatizar o processo de criação de autopeças personalizadas . O custo de produção diminuiu 50%, a confiabilidade da estrutura aumentou significativamente, o tempo de conclusão foi reduzido em 83%. As peças agora ficam muito bem montadas no carro.

Fonte: facebook.com

Usando a impressão 3D, os projetistas de automóveis podem criar protótipos de peças ou montagens individuais, desde peças internas ao painel, ou até modelos de automóveis em tamanho real. Graças à prototipagem 3D, a ideia inicial está rapidamente se transformando na incorporação física do conceito - um modelo conceitual. Em seguida, o conceito pode ser desenvolvido para a fabricação de protótipos totalmente funcionais de alta precisão e, após várias etapas de verificação, a produção em massa começa. Para a indústria automotiva, é vital a rápida passagem desses estágios, toda a linha de produção automotiva simples em apenas uma hora custa muito caro à empresa.

Por exemplo, a fábrica de montagem da General Motors, fabricante americana de automóveis, afirma que, graças à aquisição de uma impressora 3D em 2016conseguiu economizar mais de 300.000 dólares americanos .

Usando litografia estéreo a laser (SLA) em suas instalações, os designers e engenheiros da Ringbrothers são independentes de organizações de terceiros. O custo é reduzido, o tempo de desenvolvimento é reduzido. Fonte: formlabs.com

Tubos para BMW M4 fabricados pela Eventuri, Fonte: ultimaker.com

A prototipagem tradicional demorou muito tempo e foi cara, principalmente porque o produto passou por mais iterações. Com a impressão 3D, você pode criar protótipos de qualidade em um dia e a um custo muito menor. Mais exemplos .

O Ford Fiesta ST com peças impressas em 3D, art. SEMA 2016, ultimaker.com

Portanto, a General Motors firmou um contrato de parceria com a Autodesk para a produção de peças leves e de baixo custo para carros que usam impressoras 3D. De acordo com a Autodesk, agora é possível produzir ferramentas, utensílios e acessórios por uma pequena fração do custo. Por exemplo, uma ferramenta de impressão 3D usada para alinhar os números de identificação do mecanismo e da caixa de velocidades custa menos de US $ 3 na General Motors. Uma ferramenta tradicionalmente fabricada custará US $ 3.000. Além disso, o tempo de inatividade devido a uma ferramenta com defeito pode ser reduzido significativamente à medida que novas ferramentas são produzidas localmente.

2. Criando peças personalizadas e complexas

A Daihatsu, a mais antiga fabricante de automóveis do Japão, lançou um projeto em 2016 para personalizar seu modelo Copen.

Fonte: 3dprint.com

Em colaboração com a Stratasys, os clientes da Daihatsu podem projetar e encomendar painéis impressos em 3D personalizados para seus pára-choques dianteiro e traseiro com uma escolha de mais de 15 modelos básicos em 10 cores diferentes.

Fonte: 3dprint.com

Na Europa, a marca BMW MINI também usaImpressão 3D para criar peças automotivas personalizadas. Desde o início de 2018, os clientes MINI podem personalizar vários elementos de acabamento, como o painel, soleiras de portas e bordas de LED com luz de fundo, além de escolher diferentes cores e texturas. Essas peças são impressas em 3D usando uma variedade de tecnologias, do DLS Carbon ao SLS.

Fonte: formlabs.com

O carro de corrida ID R Pikes Peak da Volkswagen Motorsport foi projetado usando mais de 2.000 peças de teste impressas em 3D.

Fonte amfg.ai

O uso de impressoras 3D possibilita a experiência no desenvolvimento de projetos personalizados, reduz o custo de sua produção. Os processos de fabricação de longo prazo para a criação de produtos personalizados estão se tornando muito mais curtos.

A Ringbrothers usa a impressão 3D para criar peças personalizadas, como grades de ventilação. Fonte: formlabs.com

Grandes empresas combinam tecnologia de impressão 3D e métodos de produção tradicionais. A Volkswagen recriou seu icônico Microbus de 1962, substituindo o motor a gasolina por um elétrico com 120 hp. A minivan elétrica do tipo 20 apresentou muitas melhorias usando peças impressas em 3D. Entre essas melhorias estão as rodas de alumínio fundido. Mesmo as tampas das rodas, mesmo que pareçam estampadas em aço, são realmente impressas em uma impressora 3D Formlabs SLA, e depois foram revestidas e polidas.

Fonte: formlabs.com

Recursos da impressora 3D SLA Formlabs Form 2

Source top3dshop.com

Bentley Speed 6 é outro exemplo. Bentley usou tecnologia avançadaAs impressoras de metal 3D para fazer a grade do radiador, aberturas laterais, maçanetas e tubos de escape são muito mais complexas do que as usadas nos modelos de produção atuais.

A Bentley usou a impressão 3D em metal para criar peças complexas com precisão em mícrons. Fonte: formlabs.com

Fonte: youtube.com

A impressão 3D também permitiu a criação de peças que não poderiam ser fabricadas de nenhuma outra maneira.

Um exemplo impressionante é a pinça de freio monobloco da Bugatti. Para alguns componentes, a Bugatti prefere titânio por causa de seu alto desempenho, mas o processamento deste metal pelos métodos tradicionais é caro e complicado. A impressão 3D permitiu à Bugatti fabricar uma pinça de freio em liga de titânio. Devido às paredes finas, a pinça era muito leve - quase duas vezes mais leve que o alumínio forjado. Ao mesmo tempo, o monobloco impresso em 3D é superior em resistência ao alumínio. O monobloco impresso em 3D feito de titânio possui uma resistência à tração de 1250 N / mm2. Isso significa que uma força de pouco mais de 125 kg será aplicada por milímetro quadrado dessa liga de titânio sem quebrar o material. O novo compasso de calibre de titânio, 41 cm de comprimento, 21 cm de largura e 13,6 cm de altura, pesa apenas 2,9 kg em comparação com o alumínio atualmente usado, que pesa 4,9 kg.

Fonte: youtube.com

O monobloco de freio all-in-one da Bugatti é o maior componente funcional de titânio impresso em 3D do setor para o carro. Fonte: formlabs.com

3. Produção de ferramentas e utensílios

Vários dispositivos ajudam a facilitar e acelerar os processos de produção e montagem, aumentando a segurança dos trabalhadores. As fábricas de automóveis e os fornecedores de componentes usam um grande número de equipamentos personalizados especificamente projetados e otimizados para uso final. Como resultado, muitos equipamentos e ferramentas não padronizados estão sendo fabricados, por isso, os custos de produção aumentam.

Esta roda 3D com uma roda protetora foi comprada por 800 euros, mas agora pode ser impressa por apenas 21 euros. O tempo de desenvolvimento da ferramenta foi reduzido de 56 para 10 dias.

Fonte: ultimaker.com

Se você confiar a produção de ferramentas e dispositivos fora do padrão a prestadores de serviços que fabricam peças em máquinas a partir de tarugos de metal sólido ou plástico, isso pode atrasar a produção por várias semanas.

Portanto, o desenvolvimento e o protótipo de um mecanismo coletor usando métodos tradicionais de produção podem levar até quatro meses e custar cerca de meio milhão de dólares. Graças à impressão 3D, a Ford conseguiu desenvolver várias opções em apenas 4 dias e 99,4% mais barato - por apenas US $ 3.000.

Fonte: youtube.com As

tecnologias aditivas permitem concluir a tarefa em algumas horas e reduzir significativamente os custos em comparação com pedidos em empresas de terceiros. Como aumentar a complexidade de um modelo impresso em 3D não implica custos adicionais, os produtos podem ser melhor otimizados para sua aplicação. Novos materiais resilientes para impressão 3D, em muitos casos, permitem imprimir peças de plástico em vez de metal ou criar protótipos em uma impressora 3D para testar uma ferramenta antes de usá-la no trabalho

Gradualmente, a produção de acessórios e ferramentas de impressão 3D está se tornando uma das maiores áreas aplicação de tecnologias aditivas.

A Pankl Racing Systems utiliza dispositivos de impressão 3D para prender as peças à correia transportadora. Fonte: formlabs.com

Por exemplo, a Pankl Racing Systems usa um conjunto de várias impressoras 3D Formlabs SLA 3D para criar importantes ferramentas de produção. Na fabricação em várias etapas de peças para caixas de engrenagens em tornos automáticos, é necessária uma série de acessórios e ferramentas projetadas para cada peça específica.

Usando a impressão 3D, os engenheiros da Pankl conseguiram reduzir o tempo gasto na fabricação de ferramentas auxiliares em 90% - de 2 a 3 semanas para cerca de 20 horas. Os custos também caíram de 80 a 90% e foram economizados US $ 150.000.

A transição para a impressão 3D permitiu a Volkswagen Autoeuropareduza o custo do desenvolvimento de equipamentos em 91% e o tempo de sua fabricação em 95%.

4. Resolvendo problemas com peças de reposição

Peças de reposição sempre foram um problema para a indústria automotiva. Há uma demanda por eles, ou seja, não, portanto, a produção de peças de reposição é economicamente bastante rentável, e o armazenamento de componentes de reposição pré-fabricados também exige custos. Porém, se não houver peças disponíveis para reparo, surgem dificuldades e os principais produtos se tornam menos valiosos.

A impressão 3D pode resolver amplamente o problema de peças de reposição na indústria automotiva. Os principais fatores são os materiais impressos, que podem atender às características dos materiais tradicionais usados nos detalhes e serem econômicos. Existem pré-requisitos para isso.

Usando sistemas de design auxiliados por computador, os desenhos de todas as peças podem ser armazenados digitalmente, para que as peças não precisem ser armazenadas. Os detalhes necessários para o cliente podem ser impressos em uma impressora 3D diretamente na oficina.

Mesmo peças obsoletas, cujos desenhos não foram preservados, podem, em princípio, ser recriadas pela digitalização 3D de peças existentes desse tipo e pela aplicação de engenharia reversa (engenharia reversa). Leia mais sobre isso em nosso blog . Projetos antigos podem viver uma nova vida. Existem muitos fãs de carros antigos, com a ajuda da impressão 3D, seria possível criar peças de reposição para eles.

A Ringbrother reproduziu o logotipo da Cadillac para um carro antigo personalizado usando impressão 3D. Fonte: formlabs.com

5. Produção de peças padrão

Como impressoras 3D e materiais de impressão 3D tornar-se mais disponível, uma transição gradual para a produção de peças para automóveis produzidos em massa utilizando tecnologias de aditivos é possível.

A impressão 3D torna possível combinar componentes em um único todo. Suponha que exista um mecanismo montado a partir de seis ou sete peças automotivas que possam ser combinadas em uma peça impressa. Os custos de tempo e montagem serão economizados. Com a impressão 3D, também é possível reduzir o peso da unidade combinada, como resultado, o carro utilizará o combustível com mais eficiência.

A 3D Systems projetou um tubo de escape avançado para uma bicicleta esportiva. Na imagem abaixo, você verá 20 peças de chapa metálica e peças hidroformadas necessárias para montar o tubo de escape original. À direita, há um tubo de escape monolítico que não requer montagem , feito com impressão 3D em metal.

Source designnews.com Um

tubo impresso em 3D foi produzido usando titânio Grade23 em apenas 23 horas; levaria três semanas para produzi-lo tradicionalmente. O tempo de desenvolvimento do design foi reduzido de 6 semanas para 6 dias. A tecnologia aditiva também elimina a necessidade de ferramentas, acessórios, várias soldagens e várias inspeções.

A otimização da geometria reduziu a quantidade de material necessário para a produtividade máxima. Todos os elementos do tubo de escape original estão incluídos no novo design e, quando impresso com uma espessura de parede típica de 0,5 mm, o tubo de escape impresso em 3D é aproximadamente 25% mais leve que o original.

Uma ampla seleção de materiais para impressão 3D está começando a atender aos requisitos de vários componentes do veículo. Como os métodos aditivos reduzem os custos em comparação aos métodos tradicionais (como moldagem e moldagem por injeção), do ponto de vista financeiro e de produção, faz muito sentido a implementação adicional da impressão 3D na produção de peças básicas.

A Volkswagen, um dos maiores e mais inovadores fabricantes de automóveis do mundo, usa a impressora HP Metal Jet 3D para produzir peças funcionais de alto desempenho com requisitos especiais de design, como botões de engrenagem e montagens de espelho. Os planos de longo prazo da Volkswagen para colaboração com a HP incluem acelerar a produção de peças personalizáveis em massa, como porta-chaves e placas de identificação externas.

Fonte: youtube.com

+1 Carros impressos em 3D

Embora os carros impressos em uma impressora 3D como um todo ainda não tenham entrado no mercado, alguns projetos e conceitos interessantes possibilitam julgar a possível direção do desenvolvimento da indústria automotiva.

Casulo claro . A empresa de engenharia alemã EDAG foi claramente inspirada pela natureza para criar uma estrutura de suporte de carga impressa em 3D do carro conceito Light Cocoon ("Cocoon of Light"). A moldura lembra as veias de uma folha de uma árvore ou seu galho. Apesar do design do EDAG consumir menos material do que uma estrutura convencional, todos os requisitos de resistência para componentes estruturalmente significativos foram atendidos. Lá fora, o estojo é coberto por um tecido impermeável leve e durável.

O revestimento protege o EDAG Light Cocoon do clima e confere ao carro uma personalidade única. Fonte: lâmina formlabs.com

. Blade ("Blade") foi anunciado como "o primeiro supercarro impresso em 3D do mundo". Ele atende aos padrões de supercarros, mas é fabricado com materiais de baixo custo: tubos de carbono e barras de alumínio, combinados com peças de metal impressas em 3D. A lâmina ficou muito leve e não demorou muito para montar.

O primeiro supercarro impresso em 3D Blade do mundo. Fonte: formlabs.com

Strati . A empresa americana Local Motors imprimiu em uma impressora 3D e montou o carro elétrico Strati logo no estande da exposição, em apenas 44 horas. A maioria dos componentes foi impressa - o corpo, assentos, partes do compartimento de passageiros. Um carro é composto por menos de 50 nós - incomparavelmente menos do que as milhares de peças que vão para um carro tradicional. A empresa pretende reduzir o tempo de impressão para 10 horas.

A Local Motors Strati consiste em menos de 50 partes separadas *. Fonte: formlabs.com

LSEV. Projetado pela empresa italiana XEV, o LSEV pode ser o primeiro sinal no mercado de carros elétricos impressos em 3D quando for colocado à venda. A impressora 3D imprime o chassi, os assentos, o para-brisa e todas as partes visíveis do LSEV. Graças ao uso ativo da impressão 3D, foi possível reduzir o número de componentes de 2000 para apenas 57, resultando em um design muito leve. O carro elétrico pesa apenas 450 kg.

O LSEV é o primeiro carro elétrico impresso em 3D a chegar ao mercado em 2020. Fonte: formlabs.com

Enquanto a maioria desses e de muitos outros projetos de carros de impressão 3D permanece na fase conceitual, é impressionante a penetração da impressão 3D em várias áreas da indústria automotiva. Em alguns casos, as tecnologias aditivas oferecem novas oportunidades de design e produção; em outros, reduzem os custos de produção e economizam tempo.

Veja também:
Produção de um carro de corrida em impressoras 3D e máquinas CNC
Digitalização 3D de carros em ajuste e reparo