Аддитивное производство — сравнительно новый подход с огромными преимуществами. В отличие от механической обработки и литья, 3D-печать прошла слишком долгий путь за короткий промежуток времени. Теперь такие огромные компании, как Формула-1, Ford и Porsche, объявили о внедрении аддитивного производства и решили использовать его в своих процессах. Например, в секторе электромобилей (EV) используется аддитивный подход к разработке инверторов, чтобы повысить эффективность всего процесса. Тем временем по всей Европе многие компании, такие как Alfa Romeo Racing, Ford, Audi и ORLEN, значительно расширили свои операции по 3D-печати.
Печать первого полного корпуса электропривода Porsche.
Недавно компания Porsche успешно оптимизировала первый корпус электропривода, используя 3D-печать. Прототипы различных компонентов, таких как коробка передач и двигатель, успешно прошли проверку качества и стресс-тест, не вызвав никаких проблем. Как правило, детали, изготовленные с использованием процесса аддитивного производства, были легче по весу и имели вдвое большую несущую способность. Эти линии демонстрируют, что аддитивное производство в равной степени подходит для крупногабаритных и особо нагруженных компонентов спортивных электромобилей.
Еще одним существенным преимуществом аддитивного производства является то, что оно помогает объединить многодетальные сборки в одно целое, одновременно уменьшая необходимость в дополнительных сборочных работах. Таким образом, компания Porsche заявляет, что, изготовив первый полный корпус электропривода, весь процесс является ценным и экономит время и энергию. Более того, компания Porsche теперь полна решимости освоить и протестировать аддитивное производство для сложных деталей, таких как поршни для своего 911 GT2 RS.
Пресс-формы блока двигателей аддитивного производства по Формуле-1.
Формула-1 также ищет новые способы производства автомобильных деталей с помощью аддитивного производства. Однако, в отличие от Porsche, международная автогоночная организация «Формула-1» использует для изготовления двигателей формы, напечатанные на 3D-принтере.
Конструкторы Формулы-1 разработали конструкцию пресс-формы блока двигателя, в которой используется процесс аддитивного производства для достижения определенной формы с использованием отвердителей и песка. После этого расплавленный материал добавляется в печатную форму, которая создает блоки двигателя с большей точностью, чем традиционные пресс-формы. Такой подход позволяет инженерам и специалистам-производителям проводить эксперименты с различными видами клеев, песка и отвердителей, контролировать охлаждение алюминия в форме и проверять его влияние на конечное состояние изделия.
Переработанные отходы 3D-печати, использованные Ford в F-250.
Недавно HP и Ford заключили партнерство. Они полны решимости использовать переработанные материалы, напечатанные на 3D-принтере, в отлитых под давлением зажимах топливопроводов, предназначенных для сверхмощного грузовика Ford F-250. В отчете об устойчивом развитии, представленном экспертами по использованию переработанных форм, напечатанных на 3D-принтере, утверждается, что этот шаг позволяет получить на 10% более дешевые и на 7% более легкие детали по сравнению с деталями, отлитыми традиционным способом. Помните, что обычные детали изготавливаются из свежего материала.
Предположительно, многие компании также находят отличные возможности для применения достижений в области 3D-печати. Вместе с HP компания Ford быстро нашла ценное применение для отходов порошка. Его используют для изготовления прочных и функциональных автомобильных деталей.
Как правило, лишний материал, необходимый для изготовления этих отлитых под давлением зажимов топливопроводов, поступает из многоструйных термопринтеров HP. Одновременно этот материал используется Центром передового производства Форда для производства других деталей. После сбора порошковый материал отправляется на переработку в полимерные гранулы, подходящие для процесса литья под давлением.
Кроме того, Ford и HP обнаружили еще около десяти зажимов топливопроводов на различных автомобилях, чтобы расширить свою инициативу. Их можно использовать для процесса формования переработанного материала.
Аддитивное производство повышает эффективность производства электромобилей.
В Великобритании в Университете Бата создан Институт передовых автомобильных силовых установок (IAAPS). Было обнаружено, что использование 3D-печати может оказать положительное влияние на производство инверторов для электромобилей. Над проектом работает специальная группа, чтобы выяснить возможность 3D-печати некоторых компонентов инвертора. Если их усилия окажутся плодотворными, детали, изготовленные аддитивным способом, помогут производителям электромобилей преодолеть различные ограничения. Эти ограничения могут включать электрический шум, управление температурным режимом и объем упаковки.
Что касается производительности инвертора, устройства из карбида кремния (полупроводники) могут быть чрезвычайно полезны для улучшения их производительности. Но экспертам всегда не удается в полной мере воспользоваться этим материалом, поскольку они не знают, как материализовать свои мысли с помощью традиционных методов. Эту проблему легко решить с помощью аддитивного производства, поскольку оно лишено этих ограничений и помогает проектировать трехмерные модели. Вот почему метод аддитивного производства оказывает огромную помощь в совершенствовании инверторов электромобилей.
В настоящее время инверторы проектируются в двух измерениях. Плоские компоненты крепятся с помощью прочной алюминиевой охлаждаемой пластины с жидкостным охлаждением внизу. Но при таком расположении эффективность, производительность и надежность инверторов снижаются при повышении температуры. Однако эксперты полагают, что аддитивное производство может решить эту проблему. Это позволяет сложной решетчатой внутренней структуре располагаться внутри охлаждающих пластин со стенками толщиной менее 1 мм. В целом система остается прохладной, даже если во время процесса температура повышается. Следовательно, это эффективное решение для охлаждения, предлагаемое аддитивным производством, никогда не подходило для каналов охлаждения, изготовленных традиционным способом.
Еще одним существенным преимуществом конструкции инвертора, напечатанной на 3D-принтере, является его малый вес при большей допустимой нагрузке по току, что делает его более энергоемким. Компактная сборка инвертора, достижимая с помощью аддитивного производства, обеспечивает меньшее расстояние между драйверами затворов и переключателями. Без сомнения, это приведет к еще лучшему и эффективному электромагнитному интерфейсу. Короче говоря, это позволяет переключателям инверторов работать с более высокой скоростью, используя при этом все преимущества технологии карбида кремния (SiC) по сравнению с другими традиционными решениями.
Заключение
Описав вышеизложенное, стало фактом, что аддитивное производство сейчас находится в центре внимания, и его следует рассматривать как еще один ведущий производственный процесс. К настоящему времени Alfa Romeo ORLEN, Формула-1, Ford и Porsche продемонстрировали свою уверенность в аддитивном производстве, и, конечно же, в ближайшие дни их ждет еще много чего. Аналогичным образом, благодаря таким преимуществам, как уменьшенный вес, более сложные детали и большая сложность, переход к аддитивному производству для автомобильный не показывает никаких признаков ослабления.