Fraunhofer Institute for Additive Production Technology (IAPT) hefur sýnt hvernig þrívíddarprentun getur bætt tæknilega frammistöðu og framleiðslukostnað með því að endurhanna hurðarlamir lúxussportbíla.
Meðan á endurhönnunarverkefninu stóð, fínstilltu verkfræðingar IAPT allt frá rúmfræði hurðarlamira til byggingarstefnu og ferlibreytu til að hámarka kostnað og þyngdarsparnað.
Að lokum miðar þessi vinna að því að varpa ljósi á óljósari þætti sem hafa áhrif á kostnað við þrívíddarprentaða hluta, ekki bara rúmfræði íhlutanna sjálfra.
Einfalda bílaframleiðslu
Bílaiðnaðurinn er ein af mörgum atvinnugreinum sem hafa tekið upp aukna framleiðslu í gegnum árin og notar tæknina til margvíslegra nota. Hingað til hafa mörg notkunartilvik hins vegar verið takmörkuð við litlar lotur, þar sem þrívíddarprentun hefur ekki enn veitt afköst hefðbundinnar bílaframleiðslutækni – án þess að halda kostnaði við hvern hluta samtímis lágum. Þannig gæti Fraunhofer-verkefnið sýnt að tæknin í heild sinni er nú vannýtt í bílageiranum og að framleiðsluforrit í miklu magni eru enn á frumstigi.
Fyrsta þekkta notkunartilvikið er hröð frumgerð þar sem þróunarstig nýrrar líkans getur tekið allt að fimm ár. Meðan á rannsóknum og þróun stendur eru nokkrar frumgerðir af hlutum óhjákvæmilega þróaðar og prófaðar, sem þýðir hraðar hönnunarendurtekningar með lágmarks afgreiðslutíma: þetta er einn helsti sölustaður aukefnaframleiðslu.
Bílaframleiðendur nota einnig þrívíddarprentuð framleiðslutæki, svo sem keppur og innréttingar, til að aðstoða við framleiðslu- og samsetningarvinnuflæði. Það eru jafnvel hugsanlegar umsóknir í eftirmarkaðshlutum sem einu sinni voru steyptir en eru nú úreltir. Kraftmikið og sveigjanlegt eðli þrívíddarprentunar gerir varahlutabirgjum kleift að prenta á eftirspurn, sem útilokar algjörlega þörfina á efnislegum íhlutabirgðum.
3D prentaðar hurðarlamir
Áður en nokkur hönnunarvinna hófst notuðu Fraunhofer verkfræðingar hlutaskimunarhugbúnað þróaður af 3D Spark, IAPT spuna-off, til að bera kennsl á bílahluti sem henta til sýnikennslu.
Á fyrstu stigum verkefnisins greindi teymið fyrst hagkvæmustu stefnuna fyrir íhlutina í byggingarherberginu. Verkfræðingar íhuguðu nauðsynlegar stoðvirki og hversu marga hluta þau gætu passað í eina byggingu. Þetta upphaflega hagræðingarskref leiddi til 15 prósenta kostnaðarsparnaðar samanborið við þrívíddarprentaða byggingu án slíkra athugunar.
Næst er toppfræði fínstilling á lömarminum sjálfum. Með því að fjarlægja óþarfa efni og styrkja aðeins þá hluta hlutans sem þarf til að líkja eftir kraftflæði, tókst verkfræðingum að minnka þyngd lömarmsins um 35 prósent. Efnissparnaður í kjölfarið og styttri prenttími leiddi til 20 prósenta kostnaðar til viðbótar.
Fraunhofer teymið reiknaði einnig út viðbótarkostnaðarsparnað í tengslum við að draga úr eftirvinnslu (með því að draga úr burðarvirkjum) og velja besta málmduftefnið fyrir verkið: 10 prósent hvert.
Athyglisvert er að rannsóknin leiddi í ljós að jafnvel byggingarfæribreyturnar sem notaðar eru í þrívíddarprentunarferlinu stuðla að hugsanlegum kostnaðarsparnaði. Til dæmis, þykkari lög, hraðari skönnunarhraði og aflögun leysigeislasniðsins hjálpa til við að draga úr byggingartíma og draga úr prentkostnaði um 15 prósent til viðbótar.
Að lokum gerði þessi kostnaðarmiðaða hönnunaraðferð IAPT verkfræðingum kleift að þrívíddarprenta lömina með 80 prósent lægri kostnaði en þrívíddarprentaða hliðstæðu þess án sömu hagræðingar. Í samanburði við CNC-malaða hliðstæða þeirra náði verkefnið kostnaðar- og þyngdarsparnaði upp á 50 prósent og 35 prósent, í sömu röð.