Πώς η 3D εκτύπωση μεταμορφώνει την αυτοκινητοβιομηχανία

Η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης οδηγεί την αλλαγή στην αυτοκινητοβιομηχανία με πολλούς τρόπους - σχεδίαση πρωτοτύπων και επικύρωση, εργαλεία παραγωγής, κατασκευή ανταλλακτικών τελικής-χρήσης και πιστοποίηση διεργασιών και υλικών - και οδηγεί σταδιακά τη βιομηχανία προς ένα μέλλον όπου ένα ολόκληρο όχημα θα μπορούσε να εκτυπωθεί 3D. Εδώ είναι μια πιο προσεκτική ματιά:

Έλεγχοι προσαρμογής και συναρμολόγησης: Οι αυτοκινητοβιομηχανίες χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση για να παράγουν γρήγορα-πρωτότυπα πλήρους κλίμακας - πλαϊνούς καθρέφτες, για παράδειγμα - χρησιμοποιώντας τεχνολογία FFF/FDM για να επαληθεύσουν οικονομικά την εφαρμογή εξαρτημάτων και τη σκοπιμότητα συναρμολόγησης.

Επικύρωση λειτουργικού πρωτοτύπου: Για εξαρτήματα που χρειάζονται υψηλή αντοχή ή λεία επιφάνεια (όπως βάσεις ή αεροδυναμικά κιτ), τεχνολογίες που βασίζονται σε ρητίνη- και-που βασίζονται σε σκόνη, όπως το Selective Laser Sintering (SLS), σε συνδυασμό με σύνθετα υλικά ή νάιλον, βεβαιωθείτε ότι το πρωτότυπο πληροί τις απαιτήσεις απόδοσης.

Έγχρωμες-οθόνες μοντέλων: Οι τεχνολογίες εκτόξευσης υλικού και 3D inkjet χρησιμοποιούνται για την παραγωγή μοντέλων πλήρους-έγχρωμης ιδέας ή μακέτες κλίμακας, που υποστηρίζουν κριτικές σχεδιασμού και παρουσιάσεις αγοράς.

Η επικύρωση πρωτοτύπου δεν είναι ένα μεμονωμένο βήμα στη διαδικασία ανάπτυξης αυτοκινήτου - που εκτελείται σε ολόκληρο τον κύκλο ανάπτυξης του οχήματος. Από ένα αρχικό σκίτσο ιδέας έως την τελική μαζική παραγωγή, ένα αυτοκίνητο συνήθως περνάει από δεκάδες, μερικές φορές εκατοντάδες, επαναλήψεις πρωτοτύπων. Η εισαγωγή της τρισδιάστατης εκτύπωσης έχει αλλάξει ριζικά τον τρόπο λειτουργίας αυτής της διαδικασίας.

Σύμφωνα με ένα παραδοσιακό μοντέλο ανάπτυξης, η παραγωγή ενός πρωτοτύπου μεμονωμένου-καθρέπτη μπορεί να σημαίνει επικοινωνία με ένα εξειδικευμένο κατάστημα εργαλείων, εβδομάδες αναμονής και πληρωμή δεκάδων χιλιάδων δολαρίων. Με επιτραπέζιους ή βιομηχανικούς εκτυπωτές FFF/FDM 3D, οι μηχανικοί μπορούν να λάβουν ένα φυσικό εξάρτημα σε ώρες έως μία ή δύο ημέρες, να το τοποθετήσουν απευθείας στο όχημα για δοκιμή προσαρμογής και να ελέγξουν εάν τα διάκενα είναι σωστά, οι οπές τοποθέτησης ευθυγραμμίζονται και η εξωτερική επιφάνεια ταιριάζει με τις αεροδυναμικές προσδοκίες. Αυτός ο γρήγορος βρόχος "σχεδιασμός-εκτύπωση-δοκιμή-αναθεώρηση" επιτρέπει να εντοπιστούν και να διορθωθούν τα ελαττώματα του σχεδιασμού νωρίς στο έργο, αποφεύγοντας το τεράστιο κόστος επανεπεξεργασίας που προκύπτει από την ανακάλυψη ενός προβλήματος μόνο αφού έχει ήδη κοπεί το εργαλείο.

Για λειτουργικά πρωτότυπα που απαιτούν υψηλότερη αντοχή και ποιότητα επιφάνειας - εξαρτήματα πλαισίου, αεροδυναμικά κιτ και παρόμοια - Το SLS σε συνδυασμό με νάιλον ή σύνθετα υλικά μπορεί να παράγει εξαρτήματα με τη μηχανική αντοχή και τη διαστατική σταθερότητα που απαιτούνται για πιο αυστηρή επικύρωση, όπως άνεμος{2}}δοκιμές σήραγγας ή δοκιμές κόπωσης που αντανακλούν πραγματικές συνθήκες αρχίζει η παραγωγή.

Εν τω μεταξύ, τα μοντέλα πλήρους-χρωμάτων που παράγονται με εκτόξευση υλικού και τεχνολογία 3D inkjet εξυπηρετούν διαφορετικό σκοπό - υποστηρίζοντας συναντήσεις αναθεώρησης σχεδιασμού και έρευνα αγοράς. Οι σχεδιαστές και τα στελέχη μπορούν να κρατούν και να εξετάζουν φυσικά ένα μοντέλο πλήρους κλίμακας ή μειωμένης κλίμακας-κάτω-πλήρους-του χρώματος σε μια συνάντηση-απόφασης, αντί να βασίζονται αποκλειστικά σε αποδόσεις ή σε{8}}οπτικά οθόνης - που βελτιώνουν σημαντικά την ποιότητα της σχεδιαστικής επικοινωνίας και λήψης αποφάσεων{10}}.

Ελαφρύ, εργονομικό σχέδιο: Οι 3D εκτυπωμένες σέλες και τα εξαρτήματα είναι ελαφρύτερα και πιο εργονομικά από τα παραδοσιακά μεταλλικά εργαλεία, μειώνοντας την κόπωση του χειριστή και βελτιώνοντας την ασφάλεια στο πάτωμα του εργοστασίου. Η BMW, για παράδειγμα, χρησιμοποιεί τρισδιάστατες εκτυπωμένες ορθωτικές συσκευές για να μειώσει την καταπόνηση του αντίχειρα για τους εργαζόμενους.

Εξοικονόμηση κόστους και χρόνου: Η παραγωγή παραδοσιακών εργαλείων μπορεί να διαρκέσει εβδομάδες και να κοστίσει πολύ, ενώ η τρισδιάστατη εκτύπωση μπορεί να παραδώσει εργαλεία εντός ημερών, με πολύ μεγαλύτερη γεωμετρική ελευθερία και λιγότερους περιορισμούς στο σχεδιασμό τελικού εξαρτήματος.

Καλούπια και βελτιστοποίηση τοπολογίας: Τα καλούπια έγχυσης για πλαστικά μέρη και πυρήνες για χύτευση μετάλλων μπορούν να εκτυπωθούν τρισδιάστατα με πολύπλοκες γεωμετρίες, υποστηρίζοντας βελτιστοποιημένα σχέδια τοπολογίας (όπως οργανικά, βιολογικά-εμπνευσμένα σχήματα) που μειώνουν τη χρήση υλικού διατηρώντας παράλληλα την αντοχή. Η GM και η Volvo, μεταξύ άλλων, έχουν ήδη υιοθετήσει αυτήν την προσέγγιση για να συντομεύσουν τους χρόνους παράδοσης και να μειώσουν το κόστος.

Σε σύγκριση με τα εξαρτήματα του ίδιου του οχήματος, η εφαρμογή της τρισδιάστατης εκτύπωσης στα εργαλεία παραγωγής και τα βοηθήματα κατασκευής συχνά παραβλέπεται - αλλά ο αντίκτυπός της στην καθημερινή απόδοση της μονάδας και στην ευημερία των εργαζομένων είναι εξίσου βαθύς. Σε μια παραδοσιακή γραμμή συναρμολόγησης, οι εργαζόμενοι χρησιμοποιούν μεταλλικά εξαρτήματα, εργαλεία χειρός και μηχανές τοποθέτησης εκατοντάδες ή χιλιάδες φορές την ημέρα. Η επαναλαμβανόμενη κίνηση και το βάρος των μεταλλικών εργαλείων μπορεί να οδηγήσουν σε σύνδρομο καρπιαίου σωλήνα, καταπόνηση του αντίχειρα και άλλους τραυματισμούς επαναλαμβανόμενων-χρήσης με την πάροδο του χρόνου.

Μετά την εισαγωγή προσαρμοσμένων 3D εκτυπωμένων ορθωτικών συσκευών και ελαφρών εξαρτημάτων, η BMW και άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες μπόρεσαν να μειώσουν το βάρος του εργαλείου πολλές φορές, ενώ σχεδίασαν επίσης εργαλεία γύρω από το σχήμα των χεριών και τις συνήθειες λαβής ενός συγκεκριμένου εργαζομένου - μειώνοντας ουσιαστικά την κόπωση του χειριστή και μειώνοντας το ποσοστό τραυματισμού στο χώρο εργασίας. Περιπτώσεις όπως αυτή δείχνουν ότι η αξία που προσφέρει η τρισδιάστατη εκτύπωση δεν περιορίζεται στη βελτίωση της απόδοσης των ίδιων των εξαρτημάτων - ωφελεί επίσης άμεσα τα άτομα που εργάζονται στη γραμμή παραγωγής.

Από την πλευρά του καλουπιού, εταιρείες όπως η GM και η Volvo χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση για να παράγουν πυρήνες για καλούπια έγχυσης, εφαρμόζοντας αλγόριθμους βελτιστοποίησης τοπολογίας για να σχεδιάσουν οργανικές, βιολογικά-εμπνευσμένες γεωμετρίες που διατηρούν την αντοχή και τη διάρκεια ζωής του καλουπιού, ενώ μειώνουν δραματικά τη χρήση υλικού και τον χρόνο παραγωγής. Σε σύγκριση με τα παραδοσιακά χαλύβδινα εργαλεία, τα οποία μπορεί να χρειαστούν μήνες για να επεξεργαστούν, τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα καλούπια μπορούν να παραχθούν σε ημέρες έως εβδομάδες - συμπιέζοντας σημαντικά το χρονοδιάγραμμα ετοιμότητας παραγωγής- για νέα εξαρτήματα οχήματος και επιταχύνοντας πόσο γρήγορα ένα νέο μοντέλο μπορεί να φτάσει στην αγορά.

Πολυτελή οχήματα και προσαρμοσμένη παραγωγή:-εμπορικές επωνυμίες υψηλής τεχνολογίας όπως η Rolls-Royce και η Porsche χρησιμοποιούν τρισδιάστατη εκτύπωση για την παραγωγή μικρών-παρτίδων προσαρμοσμένων εξαρτημάτων - εσωτερικών κουμπιών, εξαρτημάτων χειρόφρενου και παρόμοιων κομματιών - για να ικανοποιήσουν εξατομικευμένα αιτήματα πελατών. Η BMW προσφέρει δεκάδες χιλιάδες τρισδιάστατα εκτυπωμένα εξαρτήματα για το Phantom και εταιρείες όπως η Ferrari χρησιμοποιούν την τεχνολογία για να επαναλάβουν γρήγορα την εσωτερική διακόσμηση.

Ανταλλακτικά κατ' απαίτηση: Η Audi και άλλες αυτοκινητοβιομηχανίες προσφέρουν 3D εκτυπωμένα ανταλλακτικά τόσο για τρέχοντα όσο και για παλαιότερα μοντέλα οχημάτων, μειώνοντας το κόστος αποθέματος και συντομεύοντας τους χρόνους παράδοσης της αλυσίδας εφοδιασμού. Τα σπάνια ανταλλακτικά για κλασικά μοντέλα, για παράδειγμα, μπορούν να παραχθούν γρήγορα από ψηφιακά σχέδια, αποφεύγοντας το μεγάλο κόστος των παραδοσιακών εργαλείων.

Μία από τις βασικές προτάσεις αξίας για τις μάρκες πολυτελών αυτοκινήτων είναι να προσφέρει στους πελάτες μια--μια-πραγματική εμπειρία. Οι πελάτες επωνυμιών όπως η Rolls-Royce και η Porsche είναι συχνά διατεθειμένοι να πληρώσουν ένα ασφάλιστρο για εξαιρετικά προσαρμοσμένες λεπτομέρειες εσωτερικού - ένα εσωτερικό κουμπί με χαραγμένο το μονόγραμμα ενός πελάτη, για παράδειγμα, ή ένα χειρόφρενο που διαμορφώνεται σύμφωνα με τις προτιμήσεις ενός συγκεκριμένου ιδιοκτήτη. Η δημιουργία ενός ξεχωριστού καλουπιού για κάθε μεμονωμένο πελάτη σαφώς δεν είναι ρεαλιστική στην παραδοσιακή κατασκευή - το κόστος και ο χρόνος απλώς δεν λειτουργούν.

Η τρισδιάστατη εκτύπωση λύνει ακριβώς αυτή την ένταση "μικρή παρτίδα, υψηλή προσαρμογή". Το τμήμα Rolls{{2}Royce της BMW προσφέρει δεκάδες χιλιάδες επιλέξιμα εξαρτήματα τρισδιάστατης εκτύπωσης για το Phantom, επιτρέποντας στους πελάτες να επιλέξουν από έναν τεράστιο κατάλογο επιλογών - ή ακόμη και να ζητήσουν εντελώς νέες προσαρμογές - χωρίς η πλευρά της παραγωγής να χρειάζεται να αναπτύξει ξεχωριστό καλούπι για κάθε παραλλαγή. Οι επωνυμίες υπεραυτοκίνητων όπως η Ferrari ακολουθούν παρόμοια προσέγγιση, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία για γρήγορη επανάληψη και μικρής-παρτίδας δοκιμαστικής παραγωγής λεπτομερειών εσωτερικού, μειώνοντας το χρόνο που χρειάζεται για τη μετάβαση από την ιδέα στην παραγωγή για το εσωτερικό ενός νέου μοντέλου.

Πέρα από την προσαρμογή νέων{0}}οχημάτων, η τρισδιάστατη εκτύπωση προσφέρει επίσης σημαντική αξία στην προμήθεια ανταλλακτικών μετά την αγορά. Οι αυτοκινητοβιομηχανίες με μακρά ιστορία και μεγάλη γκάμα προηγούμενων μοντέλων, όπως η Audi, πρέπει να συνεχίσουν να προμηθεύουν ανταλλακτικά για κλασικά οχήματα ηλικίας δεκαετιών -, αλλά τα αυθεντικά εργαλεία για πολλά από αυτά τα σπάνια ανταλλακτικά έχουν προ πολλού καταργηθεί και η κοπή ενός καλουπιού είναι ακριβή, ειδικά όταν θα χρειαστούν μόνο λίγες μονάδες, καθιστώντας το μια κακή οικονομική πρόταση.

Ψηφιοποιώντας τα τρισδιάστατα δεδομένα για αυτά τα σπάνια ανταλλακτικά, οι αυτοκινητοβιομηχανίες μπορούν να τα παράγουν κατ' απαίτηση μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης όποτε ένας πελάτης χρειάζεται ένα - χωρίς να έχει μεγάλο φυσικό απόθεμα που δένει τον χώρο της αποθήκης και χωρίς το υψηλό ανά{3}}μονάδα κόστος ανακατασκευής για μια μικρή παραγωγή. Αυτό το μοντέλο "ψηφιακής αποθήκης" γίνεται μια αυξανόμενη τάση στην προμήθεια ανταλλακτικών για κλασικά και περιορισμένης έκδοσης-οχήματα.

Ενοποίηση όρθιας ανάρτησης: Το Carbon Performance συνδύασε εννέα ξεχωριστά εξαρτήματα της ανάρτησης ενός σπορ αυτοκινήτου Lotus σε όρθια θέση σε ένα ενιαίο 3D εκτυπωμένο τμήμα αλουμινίου, μειώνοντας το βάρος και βελτιώνοντας την ακαμψία.

Καινοτομία στη δαγκάνα φρένων: Η τρισδιάστατη εκτυπωμένη δαγκάνα φρένων από τιτάνιο της Bugatti πέρασε τις δοκιμές πίεσης, επιδεικνύοντας αντοχή και ανθεκτικότητα ανώτερη από τις παραδοσιακά κατασκευασμένες δαγκάνες.

Ενσωματωμένα κανάλια ψύξης: Η BMW εκτυπώνει κανάλια ψυκτικού απευθείας στις κεφαλές κυλίνδρων-της σειράς M, βελτιστοποιώντας τη θερμική διαχείριση για την ενίσχυση της απόδοσης του κινητήρα.

Εκτύπωση πλήρους δομής οχήματος: Η Local Motors 3D εκτύπωσε το αμάξωμα του ηλεκτρικού της οχήματος Strati και η Honda εκτύπωσε πλαϊνά πάνελ για την ιδέα Micro Commuter - που δείχνουν τις δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης σε ολόκληρο-δομικό επίπεδο του οχήματος.

Η ενοποίηση της Carbon Performance των εννέα ξεχωριστών εξαρτημάτων της ανάρτησης ενός σπορ αυτοκινήτου Lotus σε όρθια θέση σε ένα μόνο τρισδιάστατο εκτυπωμένο εξάρτημα αλουμινίου είναι ένα ιδιαίτερα χαρακτηριστικό παράδειγμα, επειδή αποκαλύπτει ένα από τα θεμελιώδη πλεονεκτήματα που διαφοροποιεί την 3D εκτύπωση από την παραδοσιακή κατασκευή: την ενοποίηση εξαρτημάτων. Η παραδοσιακή κατασκευή, που περιορίζεται από τον τρόπο κατεργασίας και συναρμολόγησης των εξαρτημάτων, απαιτεί συχνά το σπάσιμο ενός πολύπλοκου λειτουργικού εξαρτήματος σε πολλά απλούστερα κομμάτια που υποβάλλονται σε μηχανική επεξεργασία ξεχωριστά και στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους με μπουλόνια ή συγκολλήσεις. Κάθε ένας από αυτούς τους συνδέσμους είναι ένα πιθανό αδύναμο σημείο και ένας πιθανός κίνδυνος αστοχίας, και ο καθένας προσθέτει επίσης χρόνο συναρμολόγησης και ποιοτικό-πολυπλοκότητα ελέγχου.

Η προσθετική-λογική κατασκευής πίσω από την τρισδιάστατη εκτύπωση σπάει εντελώς αυτόν τον περιορισμό. Οι σχεδιαστές μπορούν να ξεκινήσουν απευθείας από τη λειτουργική απαίτηση και να σχεδιάσουν μια ενιαία, ολοκληρωμένη σύνθετη δομή - διπλώνοντας τη λειτουργία εννέα ξεχωριστών μερών σε ένα τυπωμένο στοιχείο. Αυτό όχι μόνο μειώνει τον αριθμό των εξαρτημάτων και την πολυπλοκότητα της συναρμολόγησης, αλλά και - με την εξάλειψη των πολλαπλών αρθρώσεων - βελτιώνει σημαντικά τη συνολική δομική ακαμψία και αξιοπιστία, ενώ επιτυγχάνει επίσης εξοικονόμηση βάρους.

Η τρισδιάστατη εκτυπωμένη δαγκάνα φρένου από τιτάνιο της Bugatti απεικονίζει παρομοίως τις δυνατότητες της τρισδιάστατης εκτύπωσης σε εξαρτήματα ακραίας-απόδοσης. Οι δαγκάνες των φρένων πρέπει να αντέχουν την τεράστια πίεση πέδησης και τον επαναλαμβανόμενο θερμικό κύκλο. Το παχύμετρο τιτανίου της Bugatti, που παρήχθη μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης, πέρασε από αυστηρές δοκιμές πίεσης και έδειξε αντοχή και ανθεκτικότητα που ξεπέρασε τις δαγκάνες που κατασκευάζονταν μέσω της παραδοσιακής σφυρηλάτησης ή χύτευσης - απόδειξη ότι η κατασκευή προσθέτων μπορεί πλέον να συναγωνιστεί-με-με τις παραδοσιακές διαδικασίες σε υψηλή απόδοση{0}{9} ασφάλειας.

Το τρισδιάστατο εκτυπωμένο ηλεκτρικό όχημα Strati της Local Motors και τα 3D εκτυπωμένα πλαϊνά πάνελ της Honda για την ιδέα Micro Commuter αντιπροσωπεύουν την πρώιμη εξερεύνηση της τρισδιάστατης εκτύπωσης που εκτείνεται από το επίπεδο των εξαρτημάτων έως τις εφαρμογές κατασκευής ολόκληρων- οχημάτων. Ενώ αυτά τα έργα παραμένουν επί του παρόντος σε μεγάλο βαθμό στο στάδιο-επικύρωσης και μικρής-παρτίδας-παραγωγής, καταδεικνύουν τη σκοπιμότητα της τρισδιάστατης εκτύπωσης για δομικά στοιχεία-μεγάλου επιπέδου, δημιουργώντας πολύτιμη τεχνική εμπειρία και δεδομένα για μεγαλύτερης{10}κλίμακας πλήρη{{11}3D εκτύπωση οχημάτων στο δρόμο.

Προώθηση της τυποποίησης και της πιστοποίησης: Το έργο SYMPA αναπτύσσει αυτοκινητοβιομηχανίες-πιστοποιημένες ρητίνες SLA. Το έργο IDAM, το οποίο συντονίζει η BMW, εστιάζει στη βιομηχανοποίηση των διαδικασιών παραγωγής προσθέτων και των συστημάτων αυτοματισμού. Το έργο NextGenAM συνεργάζεται με τον τομέα της αεροδιαστημικής για τη βελτιστοποίηση της αποδοτικότητας της παραγωγής.

Μείωση του φραγμού για τους κατασκευαστές: Μόλις πιστοποιηθούν οι διαδικασίες και τα υλικά εκτύπωσης, οι εταιρείες μικρού και μεσαίου μεγέθους-μπορούν να υιοθετήσουν συμβατό υλικό απευθείας για την παραγωγή ανταλλακτικών, χωρίς να επιβαρυνθούν με το υψηλό κόστος της ανεξάρτητης πιστοποίησης - που επιταχύνει την υιοθέτηση της τρισδιάστατης εκτύπωσης στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Οι εργασίες τυποποίησης και πιστοποίησης είναι συχνά το πιο εύκολα παραβλέπεται, αλλά και το πιο κρίσιμο μέρος της μεταφοράς μιας νέας τεχνολογίας από το εργαστήριο σε μεγάλης κλίμακας-βιομηχανική εφαρμογή. Η αυτοκινητοβιομηχανία έχει εξαιρετικά αυστηρές κανονιστικές απαιτήσεις σχετικά με τα πρότυπα απόδοσης υλικών και ασφάλειας για εξαρτήματα - ακόμη και ένα νέο υλικό ή διαδικασία που αποδίδει εντυπωσιακά σε τεχνικό επίπεδο θα δυσκολευτεί να υιοθετηθεί ευρέως σε οχήματα παραγωγής χωρίς πιστοποίηση βιομηχανίας.

Το έργο SYMPA επικεντρώνεται στην ανάπτυξη υλικών από φωτοευαίσθητη ρητίνη με πιστοποίηση SLA για αυτοκίνητα, ανοίγοντας μια διαδρομή συμμόρφωσης για υλικά τρισδιάστατης εκτύπωσης με βάση τη ρητίνη- που θα εισέλθουν στην αλυσίδα εφοδιασμού ανταλλακτικών αυτοκινήτων. Το έργο IDAM, που συντονίζεται από την BMW, εστιάζει στη βιομηχανική ενοποίηση ολόκληρης της ροής εργασιών παραγωγής πρόσθετων με συστήματα αυτοματισμού, διερευνώντας πώς να μετατρέψετε μια διαδικασία τρισδιάστατης εκτύπωσης που βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στη χειροκίνητη παρέμβαση σε μια διαδικασία που μπορεί να λειτουργεί σταθερά και σε κλίμακα σε μια αυτοματοποιημένη γραμμή παραγωγής. Το έργο NextGenAM προχωρά ένα βήμα παραπέρα, συνεργαζόμενος με την αεροδιαστημική βιομηχανία για να βελτιστοποιήσει από κοινού την αποδοτικότητα κατασκευής πρόσθετων μετάλλων - καθώς η αεροδιαστημική έχει συγκεντρώσει πιο ώριμη εμπειρία στον ποιοτικό έλεγχο και την πιστοποίηση για μεταλλική τρισδιάστατη εκτύπωση και αυτού του είδους η συνεργασία μεταξύ{8}}βιομηχανιών συμβάλλει στην επιτάχυνση της τεχνολογίας αυτοκινήτων στην ωρίμανση.

Μόλις καθιερωθούν και κυκλοφορήσουν αυτά τα πλαίσια πιστοποίησης, θα μειώσουν σημαντικά το εμπόδιο για τους μικρούς και μεσαίους- κατασκευαστές να υιοθετήσουν την τρισδιάστατη εκτύπωση. Σήμερα, η ολοκλήρωση της πιστοποίησης υλικού και διαδικασιών ανεξάρτητα απαιτεί σημαντική επένδυση χρόνου και χρήματος - συχνά περισσότερο από ό,τι μπορεί να αντέξει μια μικρότερη εταιρεία. Μόλις τεθούν σε εφαρμογή τα πρότυπα του κλάδου και οι διαδικασίες πιστοποίησης, οι μικρότερες εταιρείες μπορούν να υιοθετήσουν ήδη-πιστοποιημένα, συμβατά συστήματα υλικού και υλικών απευθείας για παραγωγή, χωρίς να αντιγράψουν αυτήν την επένδυση πιστοποίησης. Αυτό θα επιταχύνει δραματικά την εξάπλωση της τρισδιάστατης εκτύπωσης σε ολόκληρη την αλυσίδα εφοδιασμού αυτοκινήτων, ιδίως επιτρέποντας στους προμηθευτές ανταλλακτικών δεύτερης- και τρίτης-βαθμίδας να επωφεληθούν επίσης από τα κέρδη απόδοσης που προσφέρει η τεχνολογία.

Η σκοπιμότητα ενός πλήρως τρισδιάστατου εκτυπωμένου οχήματος: Καθώς η τεχνολογία τρισδιάστατης εκτύπωσης ωριμάζει για βασικά εξαρτήματα όπως μπαταρίες, κινητήρες και αισθητήρες, τα μελλοντικά οχήματα μπορεί τελικά να εκτυπωθούν πλήρως, από τον κινητήρα μέχρι τους τροχούς. Εκτυπώσιμοι μαγνήτες υπάρχουν ήδη, για παράδειγμα - 3Η εκτύπωση D σε έναν ηλεκτροκινητήρα χρειάζεται κυρίως για να ξεπεράσει τις προκλήσεις στην αυτοματοποιημένη συναρμολόγηση και τη συμβατότητα υλικών.

Προκλήσεις αυτοματοποιημένης συναρμολόγησης: Τα τρέχοντα εμπόδια περιλαμβάνουν την ικανότητα των ρομποτικών συστημάτων να ενσωματώνουν εξαρτήματα που προέρχονται από πολλούς εκτυπωτές. Έργα όπως το IDAM δημιουργούν προηγμένες εγκαταστάσεις παραγωγής για να βοηθήσουν στην προώθηση αυτού του στόχου.

Αναμενόμενος μετασχηματισμός της βιομηχανίας: Ενώ τα ιπτάμενα αυτοκίνητα παραμένουν μια μακρινή προοπτική, τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα αυτοκίνητα θα μπορούσαν να περάσουν από την ιδέα στην παραγωγή μέσα στην επόμενη δεκαετία, αναδιαμορφώνοντας θεμελιωδώς τις αλυσίδες εφοδιασμού και τα μοντέλα παραγωγής της παραδοσιακής αυτοκινητοβιομηχανίας.

Η πραγματική επίτευξη ενός "πλήρως 3D εκτυπωμένου οχήματος" απαιτεί την επίλυση περισσότερων από την απλή δομική εκτύπωση του αμαξώματος - η πιο κεντρική πρόκληση βρίσκεται στην πρόσθετη κατασκευή εξαιρετικά ενσωματωμένων βασικών εξαρτημάτων όπως μπαταρίες, κινητήρες και αισθητήρες. Τα εκτυπώσιμα μαγνητικά υλικά έχουν ήδη επιτύχει μια σημαντική ανακάλυψη, πράγμα που σημαίνει ότι οι μόνιμοι μαγνήτες στην καρδιά ενός ηλεκτροκινητήρα μπορούν πλέον να παραχθούν μέσω εκτύπωσης, θέτοντας ένα υλικό για την περαιτέρω ενσωμάτωση της παραγωγής κινητήρα στη διαδικασία εκτύπωσης. Η πλήρως τρισδιάστατη εκτύπωση ενός ολόκληρου κινητήρα, ωστόσο, εξακολουθεί να απαιτεί την επίλυση της πρόκλησης της από κοινού εκτύπωσης πολλαπλών διαφορετικών υλικών και λειτουργικών μονάδων - περιελίξεις πηνίου, μονωτικά υλικά, δομές ψύξης και άλλα - που παραμένει βασικό επίκεντρο της τρέχουσας τεχνικής έρευνας.

Ακόμη και από τη στιγμή που κάθε μεμονωμένο στοιχείο μπορεί να παραχθεί μέσω τρισδιάστατης εκτύπωσης, η ικανότητα του αυτοματοποιημένου σταδίου συναρμολόγησης είναι εξίσου κρίσιμη για την επίτευξη παραγωγής κλίμακας οχημάτων-. Το τρέχον πρόβλημα της βιομηχανίας είναι ότι τα ρομποτικά συστήματα, όταν ενσωματώνουν εξαρτήματα που προέρχονται από διαφορετικούς εκτυπωτές και διαφορετικές παρτίδες παραγωγής, συχνά χρειάζονται προσαρμοσμένες-προγραμματισμένες διαδρομές λαβής και συναρμολόγησης για κάθε τύπο ανταλλακτικού - χωρίς την ευελιξία και την ευελιξία που απαιτούνται για τον χειρισμό των εξαρτημάτων υψηλής-μίξης, χαμηλού{6}}όγκου παραγωγής 3D. Βιομηχανικές συνεργασίες, όπως το έργο IDAM, εργάζονται για τη δημιουργία πιο προηγμένων αυτοματοποιημένων εγκαταστάσεων παραγωγής, διερευνώντας πώς να κάνουν τα ρομποτικά συστήματα πιο έξυπνα προσαρμοστικά στην ποικιλία των εξαρτημάτων που εκτυπώνονται 3D - ένα κρίσιμο όριο που πρέπει να ξεπεραστεί για να επιτευχθεί κλιμακωτή παραγωγή πλήρως τρισδιάστατων εκτυπωμένων οχημάτων.

Ενώ η παραγωγή ενός πλήρως τρισδιάστατου εκτυπωμένου, έτοιμου ιπτάμενου αυτοκινήτου παραμένει προς το παρόν μια μακρινή προοπτική, η τρέχουσα τροχιά ανάπτυξης τεχνολογίας υποδηλώνει ότι τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα αυτοκίνητα θα μπορούσαν σταδιακά να μετακινηθούν από την επικύρωση ιδέας προς την παραγωγή μικρής- κλίμακας μέσα στην επόμενη δεκαετία. Αυτή η μετατόπιση δεν περιλαμβάνει απλώς μια αναβάθμιση στο επίπεδο παραγωγής-σε επίπεδο διαδικασίας - πρόκειται να αναδιαμορφώσει θεμελιωδώς τη δομή της αλυσίδας εφοδιασμού και την οργάνωση παραγωγής της παραδοσιακής αυτοκινητοβιομηχανίας, απομακρύνοντας ένα μοντέλο που βασίζεται σε μεγάλη-τυποποιημένη παραγωγή και κεντρικές επενδύσεις εργαλείων, προς ένα πιο ευέλικτο, κατανεμημένο, ανθρωπιστικό και ψηφιακό μοντέλο{8}.

Συντομεύοντας τους κύκλους ανάπτυξης, μειώνοντας το κόστος παραγωγής και επιτρέποντας πολύπλοκα σχέδια, η τρισδιάστατη εκτύπωση έχει γίνει βασικός μοχλός καινοτομίας στην κατασκευή αυτοκινήτων. Καθώς οι καινοτομίες συνεχίζονται στην επιστήμη των υλικών και τον αυτοματισμό, η εποχή του πλήρως τρισδιάστατου εκτυπωμένου οχήματος πλησιάζει - φέρνοντας στη βιομηχανία πρωτοφανείς δυνατότητες απόδοσης και προσαρμογής. Από την ταχεία επανάληψη κατά την επικύρωση του πρωτοτύπου, στις ελαφριές αναβαθμίσεις στα εργαλεία παραγωγής, στην προσαρμοσμένη και κατά παραγγελία κατασκευή ανταλλακτικών, μέχρι το μελλοντικό όραμα ενός πλήρως εκτυπωμένου οχήματος, η τρισδιάστατη εκτύπωση αναδιαμορφώνει συστηματικά κάθε στάδιο της αυτοκινητοβιομηχανίας, προωθεί τη μεγάλη ευελιξία, την προσωπική ευελιξία και την προσωπική ευελιξία.