El potencial futur de la impressió 3D al sector de l'automoció

La impressió 3D té un potencial de futur important en el sector de l'automoció, amb marge per créixer en tres línies principals: aprofundir en els avantatges que ja ofereix avui dia, desbloquejar aplicacions més àmplies un cop superats els colls d'ampolla tècnics actuals i impulsar un desenvolupament centrat en un grapat d'àrees d'aplicació específiques. Les seccions següents s'amplien en cadascuna d'aquestes direccions.

Les aplicacions de disseny continuaran aprofundint. La fabricació d'automòbils ja és una de les àrees d'aplicació més importants de la impressió 3D de metall, i els seus avantatges en la fase de disseny són especialment pronunciats. Els dissenyadors poden utilitzar la naturalesa de-prototipat ràpid de la impressió 3D per produir models conceptuals en hores o dies. En comparació amb els models tradicionals d'argila-construïts a mà-, un procés que històricament ha requerit modelistes qualificats que treballin durant dies o fins i tot setmanes per traduir l'esbós d'un estilista a una forma física - 3La impressió D pot convertir un fitxer de disseny 3D en un objecte físic amb més precisió i en molt menys temps, millorant significativament l'eficiència de producció del disseny d'automòbils. Alguns fabricants importants ja han adoptat aquest enfocament, inclosos els centres de disseny de BMW i Mercedes-Benz, on els models impresos en 3D-s'utilitzen habitualment per avaluar les formes i les proporcions de la superfície abans de comprometre's amb eines més cares. De cara al futur, s'espera que l'aplicació de la impressió 3D en el procés de disseny aprofundi encara més. En lloc de limitar-se a l'estil exterior i a la R+D, és probable que tingui un paper cada cop més important en el disseny de l'estructura interior i el disseny de components funcionals, permetent solucions de disseny més complexes i innovadores alhora que escurça encara més el cicle global de desenvolupament de vehicles nous-.

La selecció de materials i la producció de prototips seguiran millorant. 3La impressió D ja ofereix una àmplia gamma d'opcions de materials, cosa que permet als fabricants produir prototips amb diferents propietats mecàniques i característiques funcionals precises. Això ofereix als fabricants la capacitat d'identificar i corregir els errors de disseny amb antelació, minimitzant el cost dels errors abans que es propaguin aigües avall a les eines i la producció. A mesura que la ciència dels materials segueix avançant, és probable que un nombre creixent de nous tipus de materials adequats per a la fabricació d'automòbils estiguin disponibles per a la impressió en 3D, millorant encara més la qualitat i el rendiment dels prototips i satisfent millor els requisits de materials especialitzats dels diferents components del vehicle - des de polímers-resistents a la calor per a aplicacions de-capó fins a aliatges de prototips-de major resistència estructural.

La fabricació d'eines i accessoris s'actualitzarà. 3La impressió D ofereix un mètode ràpid i precís per produir plantilles, accessoris i altres eines de producció, reduint substancialment tant el cost com el temps necessari per produir aquestes eines - que al seu torn millora la capacitat, l'eficiència i la qualitat dels fabricants d'automòbils. Les aplicacions específiques per a eines de producció ja inclouen nuclis-solubles en aigua, eines embolcallades de-fibra-de carboni i motlles d'injecció, tots els quals permeten una personalització ràpida i de baix-volum d'eines, reduir costos i escurçar el temps de comercialització. En el futur, s'espera que l'aplicació de la impressió 3D a la fabricació d'eines i accessoris sigui més intel·ligent i més automatitzada, millorant encara més la precisió i l'eficiència de la fabricació a tota la cadena de subministrament d'eines.

El disseny i la producció de components seguiran innovant. En el disseny i la producció de components d'automòbil, la impressió 3D permet als fabricants aconseguir peces personalitzades en -lots petits juntament amb l'automatització de la producció, i crear i fabricar components amb formes orgàniques, estructures internes buides i geometries d'esborrany-negatius que serien difícils o impossibles de produir amb eines convencionals. 3La impressió D pot produir ràpidament components{{5} amb forma complexa, revisar i revisar ràpidament els motors. el fitxer 3D i torneu a imprimir la peça per a una altra ronda de proves - un bucle d'iteració molt més ràpid que la reelaboració d'un dau físic. De cara al futur, s'espera que els components-impresos en 3D tinguin una aplicació més àmplia als diferents sistemes d'un vehicle, com ara el motor, la transmissió i el xassís, que permetin components més lleugers-de més rendiment-i millorant el rendiment global del vehicle.

Superació de les limitacions de mida de la màquina. La tecnologia d'impressió 3D de metall de fusió de llit de pols està actualment limitada per la mida de la cambra de construcció, generalment limitada a uns 400 mm o 600 mm, cosa que dificulta la impressió de components d'automòbils més grans. En el futur, a mesura que es desenvolupi la tecnologia, s'espera que els equips d'impressió 3D creixin en mida de construcció, cosa que permetrà imprimir components d'automoció més grans i satisfer la demanda de peces estructurals grans, com ara marcs de carrosseria i estructures de xassís - peces que avui queden fora de l'abast pràctic de la fabricació additiva.

Millora de la precisió. La fabricació additiva ha de produir peces precises amb uns requisits mínims de postprocessament. En el futur, s'espera que la precisió de la tecnologia d'impressió 3D continuï millorant, reduint la quantitat de treball de post-processament necessari i millorant la qualitat i la consistència dels components fabricats. Això satisfarà millor la demanda de peces d'alta-precisió de la producció d'automòbils, com ara components i sensors de precisió del motor, on les toleràncies actualment sovint són inferiors al que requereixen les aplicacions d'automoció de producció-en massa sense un mecanitzat secundari important.

Millora de l'eficiència. Actualment, la fabricació additiva és relativament lenta per a la producció d'automòbils - una premsa d'estampació pot produir una peça aproximadament cada sis segons, mentre que la tecnologia de fusió en llit de pols pot trigar diverses hores a produir un lot de peces petites. En el futur, s'espera que les velocitats d'impressió en 3D augmentin substancialment, apropant-se o fins i tot assolint el nivell dels processos de fabricació tradicionals, permetent una producció eficient i a gran-escala, reduint els costos de producció i millorant la competitivitat del mercat en relació amb els mètodes convencionals.

Reducció de costos. La indústria de l'automòbil exigeix ​​un control estricte dels costos de fabricació. Tot i que la fabricació additiva pot completar diversos conjunts de peces en una única construcció, la fosa segueix sent gairebé dos ordres de magnitud més barata per-peça en volum. En el futur, a mesura que la tecnologia d'impressió 3D s'estén més i les economies d'escala s'afiquinen, s'espera que els costos d'equips i materials baixin mentre augmenta l'eficiència de la impressió -, donant a la impressió 3D una posició de costos més competitiva en la fabricació massiva d'automòbils i ajudant a impulsar la seva adopció més àmplia a la indústria.

Els motors elèctrics impresos en 3D-estan emergint com una aplicació important. Sota els objectius globals de "zero net", la millora de l'eficiència energètica dels motors elèctrics s'ha convertit en una tendència clara del sector, i és molt probable que els motors impresos en 3D-es converteixin en una de les aplicacions més importants de la impressió 3D a la indústria de l'automòbil. Sota els processos de fabricació tradicionals, l'optimització geomètrica dels motors elèctrics és inherentment limitada, cosa que obliga els dissenyadors a fer intercanvis-entre rendiment i eficiència que ja han apropat els enfocaments convencionals als seus límits pràctics. Els sistemes de fabricació additiva, en canvi, ofereixen avantatges clars a l'hora de produir components amb una topologia no convencional-estructures optimitzades o en petits lots de producció - obrint noves vies per a la fabricació de motors que simplement no estan disponibles mitjançant la fosa o l'estampació. Els equips d'R+D de motors elèctrics d'arreu del món ja han fet un esforç substancial per integrar sistemes de fabricació additiva al cicle de producció de motors, amb l'objectiu d'implementar motors de propera generació-optimitzats amb una topologia-optimitzada més potent i eficient. Durant els propers anys, s'espera que la creació de prototips de components de motor-optimitzats per topologia mitjançant la impressió 3D augmenti bruscament, amb la concentració més probable d'activitat en bobinats de motor impresos en 3D-, intercanviadors de calor i rotors síncrons - totes les àrees on la geometria interna no convencional es tradueix directament en guanys de rendiment.

L'expansió a la reparació d'automòbils i al mercat de recanvi. 3La tecnologia d'impressió D també ofereix àmplies perspectives d'aplicació en la reparació de vehicles i el mercat de recanvi. Quan els components de l'automòbil es fan malbé o necessiten reemplaçament, la impressió 3D es pot utilitzar per fabricar ràpidament les peces necessàries, reduint tant el temps d'espera com els costos de reparació. Això és especialment valuós per a models de vehicles antics o components rars, on la impressió 3D pot resoldre els reptes de subministrament de peces-que les cadenes de subministrament convencionals lluiten per afrontar un cop retirades les eines originals, millorant així l'eficiència de les reparacions i la qualitat del servei tant per a botigues independents com per als centres de servei dels concessionaris.

Adopció més àmplia de la producció de vehicles personalitzats. A mesura que la demanda dels consumidors de vehicles personalitzats continua creixent, s'espera que la producció de vehicles personalitzats es converteixi en una tendència futura important. 3La tecnologia d'impressió D permet la producció de components personalitzats en petits-lots, satisfent la demanda dels consumidors d'estil exterior individualitzat, característiques interiors i opcions funcionals. Els fabricants d'automòbils podran utilitzar la impressió 3D per fabricar ràpidament components personalitzats en funció de les preferències individuals dels consumidors i muntar-los en vehicles realment únics-{--- amb un enfocament que millora la satisfacció dels consumidors i reforça la competitivitat de la marca en un mercat cada cop més personalitzat-.

En conjunt, aquestes tres direccions - aprofundeixen en els punts forts actuals, superen les limitacions tècniques actuals i concentren el desenvolupament en-nínxols d'alt valor com ara la fabricació de motors, l'assistència en el mercat de recanvi i la personalització - apunten cap a un futur en què la impressió 3D va molt més enllà del seu paper actual com a eina de prototipat i de baix volum-. A mesura que les mides de construcció creixen, la precisió millora, les velocitats d'impressió augmenten i els costos continuen baixant, és probable que la gamma d'aplicacions d'automoció on la impressió 3D pot competir pels seus propis mèrits, més que com a ajuda únicament-en l'etapa de disseny, és probable que s'ampliïn de manera constant durant els propers anys.