ҚЫСҚАША

3D басып шығару деп те белгілі қоспалар өндіру әдісі автомобиль матрицаларын өндіруді түбегейлі өзгертуде. Бұл технология ішкі конформалық суыту каналдары сияқты құрылымдары бар өте күрделі құрал-жабдықтар жасауға мүмкіндік береді, бұл матрицалардың қызмет ету мерзімін ұзартып, құйылған бөлшектердің сапасын жақсартып, өндіріс шығындарын төмендетеді. Автомобиль саласындағы мамандар үшін автомобиль матрицаларындағы 3D басып шығарудың болашағы — бұл өндіріс циклдерін икемдірек, құны төменірек және инновациялық болуға ынталандыратын маңызды өзгеріс.

Парадигманың өзгеруі: Неліктен Қоспалар Өндіру Әдісі Дәстүрлі Құрал-жабдықтардың орнын басуда

Автомобильдік қалыптарды жасау бұрынғы уақыттардан бері CNC механикалық өңдеу сияқты дәстүрлі әдістермен шектеліп келді, бұл әдіс сенімді болса да, конструкция мен беріктік тұрғысынан айтарлықтай шектеулерге ие. Бұл дәстүрлі әдістер күрделі ішкі геометрияларды жасауда қиындықтарға тап болады, нәтижесінде термиялық шаршау мен салқындатудың біркелкісіздігіне байланысты қалыптардың қызмет ету мерзімі қысқарады. Бұл жиі жөндеу жұмыстарына, қымбатқа түсетін тоқтап қалуға және соңғы құю бөлшектеріндегі ақауларға әкеп соғады. Бұл сала осындай әдістерге тәуелділігі арқылы инновация үшін тежеуші фактор болып табылады, өндіріс циклдарын баяулатып, шығындарды арттырады.

Қосымша өндіріс (AM) метал порошогынан қабат-қабат қалыптарды жасау арқылы осындай қиындықтарды тікелей шешеді және бұрын болмаған дәрежедегі конструкциялық еркіндікке мүмкіндік береді. Азайтпалы механикалық өңдеуден өзгеше, 3D басып шығару қалыптың пішініне дәлме-дәл сәйкес келетін конформды салқындату каналдары сияқты күрделі ішкі элементтерді жасауға мүмкіндік береді. Осыны Sodick бұл оптималды жылу режимі тресінуге және тозуға әкелетін негізгі себеп болып табылатын қыздыру орындарының пайда болуын болдырмауға мүмкіндік береді. Бұл бөлшектердің сапасын біркелкі етуге және құралдың жұмыс істеу мерзімін айтарлықтай ұзартуға әкеледі.

Осы технологияның әсерінің маңызды мысалы — MacLean-Fogg және Fraunhofer ILT арасындағы ынтымақтастық, ол Toyota Europe үшін Yaris гибридінің трансмиссиялық қорапша корпусына арналған 156 кг салмақты 3D-басып шығарылған матрица элементін жасады. Бұл компонент үлкен масштабты автомобиль қолданбалары үшін AM-нің (қосымша өндірістің) масштабталуы мен өнеркәсіптік дайындығын көрсетеді. Дәстүрлі және қосымша әдістерді гибридті өндіріс ортасында ұштастыра отырып, компаниялар тапсырыс бойынша өндіруді қамтамасыз ете алады, қоймадағы қорларды азайта алады және тізбектік жеткізу қауіптерін минимизациялай отырып, икемдірек және төзімдірек жұмыс істеу режимін құрады.

Құрал-жабдықтардың дамыған түріне өту өнеркәсіп көшбасшыларымен қабылдануда. Мысалы, былайша компаниялар: Shaoyi (Ningbo) Metal Technology Co., Ltd. oEM және Tier 1 жеткізушілерге қызмет көрсету үшін алдыңғы қатарлы симуляциялар мен жоба басқаруды пайдаланып, жоғары дәлдіктегі автомобиль штамптау қалыптары мен метал компоненттерін ұсынумен айналысады. Сапа мен әсер етушілікке негізделген бағыттары құрал-жабдық экожүйесінің толық циклына қосылатын 3D баспа технологиясының негізгі артықшылықтарына сәйкес келеді.

Өзгерістерге әкелетін негізгі техникалық инновациялар: Материалдар мен процестер

Автомобиль үлгілері сияқты талап етілетін қолданбалар үшін 3D басып шығарудың тиімділігі басып шығару процестері мен материалдар ғылымындағы маңызды жетістіктерге байланысты. Бұл тек металды басып шығару мүмкіндігі емес, сонымен қатар литейлік құю қатаң ортасында шыдайтындай дәлдікте, беріктікте және жылу қасиеттерінде басып шығару мүмкіндігі туралы. Дәл осы инновациялар AM-ді прототиптеу құралынан күшті өнеркәсіптік өндіріс шешіміне дейін көтереді.

Бұл процестердің алдыңғы қатарында Лазерлік ұнтақтық төсек балқыту (LPBF) тұр. Sodick айтып өткендей, LPM325 сияқты жүйелер металдық ұнтақты қуатты лазер көмегімен әрбір қабатын таңдамалы түрде балқытып, біріктіреді. Бұл әдіс өте күрделі сыртқы және ішкі геометриялық пішіндегі тығыз, біртекті металдан жасалған бөлшектерді жасауға мүмкіндік береді. LPBF-тің дәлдігі дәстүрлі тесік тесу немесе фрезерлеу арқылы жасау мүмкін емес, бейімделген суыту каналдары сияқты элементтерді жасауға мүмкіндік береді.

Сонымен қатар, арнайы металл ұнтақтарын дамыту да едәуір маңызды. Мысалы, MacLean-Fogg компаниясының патенттелген L-40 құрал болаты ұнтағы LPBF процесіне арнап жасалды. Бұл материал тек орташа алдын ала қыздыру арқылы ғана жоғары қаттылық пен беріктікке ие болады, бұл құю кезінде трещинаның пайда болу қаупін азайтады. Сонымен қатар, бұл құрастырудан кейінгі кең қолданылатын жылулық өңдеудің қажеттілігін төмендетеді және нарыққа шығу уақытын қысқартады. Бұл дамыған материалдар шаблондық құюдағы жиі кездесетін істен шығу себептерін, мысалы, құрал бетіне алюминийдің жабысуы мен трещина пайда болуын тікелей шешеді.

Бұл технологиялардың үйлесімі нақты өнімділік артысын әкеледі. Sodick компаниясының мәліметі бойынша, оптимизацияланған ұнтақтардан басып шығарылған шаблондар алюминий шаблондық құю қолданбаларында дәстүрлі нержавейкалық болаттан жасалған шаблондарға қарағанда жуық үш есе ұзақ қызмет ете алады. Бұл дамыған материалдардың пайдасына мыналар жатады:

• Жақсартылған төзімділік: Жылулық шаршауға және тозуға төзімділігінің жоғары болуы шаблонның жұмыс істеу мерзімін ұзартады.
• Қызмет пен араласу кеміту: Жақсырақ материал қасиеттері құйма мен жарықшақтар сияқты мәселелерді азайтады, бұл ұзағырақ қызмет көрсету интервалдарына әкеледі.
• Қабілеттерді жақсарту: Тұрақты жылу қасиеттері ақаулары аз құйма бөлшектердің жоғары сапасын қамтамасыз етеді.
• Өндірістің жылдамдауы: Қосымша өңдеу мен жылу өңдеуіне деген қажеттіліктің азаюы өндіріс процесін жалпы үдетеді.

Өлшенетін пайдасы: Өнімділікті, сапаны және ROI-ді жақсарту

Автомобиль қалыптары үшін 3D басып шығаруды енгізу — бұл тек қана технологиялық қызығушылық емес, сонымен қатар тиімділік, құны және өнім сапасы бойынша айтарлықтай, өлшенетін жақсарулар негізінде жасалған стратегиялық шешім. Дәстүрлі өндірістің шектеулерінен тыс жылжу арқылы автомобиль компаниялары инвестициялардан қатты пайда табады және тез дамып жатқан нарықта күшті бәсекелестік артықшылығын қолға кірістіреді.

Ең бастапқы және әсер ететін пайда — бұл әкелу уақыты мен құндардың түбегейлі төмендеуі. Қаулы еткендей Industrial Equipment News , автоматтандыру жеткізушісі Valiant TMS интеграциялағаннан кейін құрал-жабдық компоненттерінің жеткізу уақыты 4-6 аптадан тек 3 күнге дейін қысқарды. Бұл үдеу сәйкесінше жобалаудың тездетілуіне, өндірістік желідегі мәселелерге жылдам реакция жасауға және жалпы алғанда икемді өндірістік процеске мүмкіндік береді. Шығындарды үнемдеу де осындай елеулі болды; зерттеу мысалынан көрініп тұрғандай Болашақты Өндіру стандартты двигатель өнімдері 3D баспа қолдану арқылы құрал-жабдық шығындарын 90%-ға, ал жеткізу уақытын 70%-дан астам қысқартты.

Жылдамдық пен құнынан тыс, AM жоғары өнімділік пен сапа көрсеткіштерін ұсынады. Сәйкес келетін суыту каналдары бар қалыптарды құруға және басып шығаруға мүмкіндік беру ақаулардың пайда болуын алдын алу үшін маңызды — соңғы құйма бөлшектерде сығылулы пористік және бұрмалануды болдырмау үшін біркелкі жылу таратуды қамтамасыз етеді. Бұл қосымша қалдықсыз жоғары шығымға және өлшемдік дәлдігі жоғары бөлшектерге әкеледі. Сонымен қатар, AM-де қолданылатын дамыған металдық қорытпалар тұрақтылықты арттырады, нәтижесінде құю цикліне төзімдірек болады және жөндеу немесе ауыстыру қажеттілігі туындамас бұрын көбірек құю циклін шыдайды.

Бұл артықшылықтар өндірістің толық құндық тізбегіне тізбекті әсер етеді, инновациялық циклдерді жылдамдатады және жеткізу тізбегіндегі әлсіздіктерді азайтады. Негізгі артықшылықтар келесідей реттеледі:

1. Нақты нарыққа шығару уақытын қысқарту: Құрал-жабдықтар үшін әлдеқайда қысқа әкелу уақыттары тауарды жылдам әзірлеп, нарыққа шығаруға мүмкіндік береді, бұл бәсекеге қабілетті автомобиль секторында маңызды артықшылық болып табылады.
2. Белбеу шығындардың төмендеуі: Күрделі механикалық өңдеу орнатуларының қажеттілігін жою және материалдардың шығынын азайту арқылы AM алдын-ала құрал-жабдықтарға кететін шығындарды да, меншікті иелік шығындарының жалпы сомасын да төмендетеді.
3. Бөлшектердің сапасы мен біркелкілігін арттыру: Пішінді суыту нәтижесінде жақсырақ жылу режимі өлшемді дәл бөлшектерді, жақсырақ механикалық қасиеттерді және ақаулар санының азаюын қамтамасыз етеді.
4. Қалып қызмет ету мерзімін ұзарту: Жетілдірілген материалдар мен оптимизацияланған конструкциялар жылулық шаршауды және тозуды азайтады, матрицадағы аттыру санын көбейтеді және жөндеулерге байланысты тоқтауларды минимизациялайды.
5. Конструкциялауға мүмкіндік беру деңгейін арттыру: Инженерлер бұрын өндірілуге мүмкін болмаған жеңіл, күрделі және әлдеқайда оптимизацияланған матрицалар жасай алады, бұл жаңа өнімділік мүмкіндіктерін ашады.

Қиындықтар және болашақ перспективалар: Толық индустриялануға дейінгі жол

Қосымша өндірістің трансформациялық мүмкіндігіне қарамастан, оның автомобиль саласында толық индустрияландырылуы енді де жалғасып жатқан және жеңілмейтін бірнеше кедергілері бар үдеріс. Ерте қабылдаушылар ғажайып табысқа жеткенімен, сапа, материалдар және жұмыс күшінің дағдыларына қатысты қиындықтарды шешу арқылы кеңінен енгізу қажет. Бұл кедергілерді мойындай отырып, технологияның толық мүмкіндігін ашуға және болашақ бағытын белгілеуге бірінші қадам жасалады.

Өндірушілер AM-ді толық пайдалану үшін бірнеше негізгі қиыншылықтарға төтеп беруі тиіс. 3D-басып шығарылған бөлшектердің автомобиль өнеркәсібінің қатаң тұрақтылық пен сапа стандарттарына тұрақты түрде сәйкес келуін қамтамасыз ету үшін қарқынды сынақ және растау протоколдары қажет. Сонымен қатар, басып шығарылатын металдардың ауқымы кеңейіп жатқанымен, дәстүрлі өндірісте қолданылатын кейбір арнайы құймалардың орнына тікелей қолданылатын жоғары өнімді материалдардың әлі де қажеттілігі бар. Соңында, біліктілік жетіспеушілігі бар: Дәстүрлі әдістердің шектеулерінен тыс ойлау үшін Қосымша Өндіріс үшін Дизайн (DfAM) саласында жаңа инженерлер ұрпағын дайындау қажет.

Алдағы уақытта автокөлік өндірісіндегі 3D басып шығарудың болашағы жарқын болып табылады және бірнеше негізгі технологиялық тенденциялардың бірігуі арқылы жүзеге асады. AM жүйелерін жасанды интеллект және Интернеті заттар (IoT) жүйелерімен интеграциялау нақты уақыт режимінде процесті бақылау мен болжамды техникалық қызмет көрсетуге мүмкіндік береді, бұл әлдеқайда сапалы бақылау мен тиімділікті арттырады. Материалдар ғылымындағы үздіксіз даму қол жетімді қорытпалар тізімін кеңейтеді және тіпті қатаң талаптар қойылатын компоненттердің жаңа қолданылуын ашады. MacLean-Fogg компаниясының мысалынан көрініп тұрғандай, бұл технология құрылымдық құю немесе үлкен «гиго-құю» құралдары сияқты жаңа шекараларға қарай ұмтылуда.

Бұл аймақта бағдарлау үшін стратегиялық жоспарлау маңызды. Табысқа жету үшін жұмыс күшін оқытуға, технологиялық серіктестермен ынтымақтастыққа және AM-ді негізгі өндірістік стратегияларға енгізу бойынша анық көзқарасқа инвестиция салу қажет. Толық индустрияландыруға дейінгі жол ұзақ саяхат болып табылады, бірақ бұл келесі бірнеше онжылдыққа автокөлік өндірісін қайта анықтауға мүмкіндік береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

1. Автокөлік саласындағы 3D басып шығарудың болашағы қандай?

Автокөлік саласындағы 3D басып шығарудың болашағы кең, ол прототиптеуден құралдар, приспособлениялар және соңғы пайдалану бөлшектерін толық көлемде өндіруге дейін өзгеріп отыр. Негізгі бағыттарға электрлік көліктердегі бөлшектерді жеңілдету үшін AM-ді қолдану, конформды суытуды қамтитын автомобильдік матрицалар сияқты күрделі құрал-жабдықтар жасау және серіппелі жеткізу тізбектерін құру үшін ауыспалы бөлшектерді тапсырыс бойынша өндіруді енгізу жатады. Сонымен қатар, материалдардың қалдығын азайту және қайта өңделген немесе биологиялық негізделген материалдарды қолдану арқылы тұрақты дамуға ықпал етеді.

2. 3D басып шығарылған автомобиль бөлшектеріне нарық бар ма?

Иә, 3D басып шығарылған автомобиль бөлшектеріне белгілі дәрежеде және тез өсетін нарық бар. Бүкіләлемдік автомобиль 3D басып шығару нарығы соңғы жылдары миллиардта бағаланды және оның күрт өсуі болжануда. Бұл нарыққа прототиптер мен тапсырыс бойынша жасалған ішкі компоненттерден бастап өнімділігі маңызды бөлшектер мен күрделі құрал-жабдықтарға дейінгі бәрі кіреді. GM, Ford және Toyota сияқты ірі OEM-дер 3D басып шығаруды қазірдің өзінде кеңінен пайдаланады. Мысалы, General Motors бір ғана SUV моделі үшін бес аптаның ішінде 60 000 дана спойлердің герметиктерін шығарды, бұл коммерциялық жүзеге асырылуының дәлелі болып табылады.