طباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات: إحداث ثورة في تصنيع السيارات

طباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات: إحداث ثورة في تصنيع السيارات

مقدمة: تحول العتاد في التصنيع

هل سبق لك أن توقفت عن التفكير فيما يلزم لبناء سيارة حديثة؟ إنها سيمفونية من الختم واللحام والصب والآلات - العمليات التي كانت معيار الصناعة لأكثر من قرن. إنها موثوقة ، لكنها أيضًا بطيئة ومكلفة في الإعداد ، وتقييد بطبيعتها عندما يتعلق الأمر بالتصميم.

لكن عالم السيارات في نقطة انعطاف حاسمة. في مواجهة مطالب لا هوادة المركبات الأخف وزنا ودورات التطوير الأسرع والتصاميم المفرطة المعادلة ، بدأت طرق التصنيع التقليدية في الضيق.

يدخل طباعة ثلاثية الأبعاد أو كما يسميها المهندسون ، التصنيع المضافة (أM) .

هذا ليس فقط عن طباعة الحلي البلاستيكية بعد الآن. تتحول AM من خدعة النماذج الأولية إلى تقنية إنتاج هائلة تشكل بنشاط مستقبل التنقل. في عالم التصنيع العالي والمخاطر العالية ، لم تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد خيارًا "لطيفًا إلى حد ما"-لقد أصبح سريعًا يجب أن تكون ميزة .

ستستكشف هذه المقالة كيف تساعد الطباعة ثلاثية الأبعاد صانعي السيارات على إعادة تعريف كل شيء ، من الرقصة البسيطة على أرضية المصنع إلى الجزء المعدني المعقد بعمق داخل محركك ، مما يكشف عن القوة الحقيقية وراء ثورة التصنيع هذه.

---

ما هي الطباعة ثلاثية الأبعاد؟ (تمهيدي سريع)

قبل أن نتحدث عن كيفية قيام الطباعة ثلاثية الأبعاد ببناء BMW أو Ford التالي ، دعونا نتأكد من أننا جميعًا على نفس الصفحة حول التكنولوجيا نفسها.

الاختلاف الأساسي: مضافة مقابل طبع

فكر في تصنيع السيارات التقليدية (الآلات ، الطحن) مثل تصنيع طبع . تبدأ بمجموعة كبيرة من المواد (البليت) وتقطع أو تمرين أو تنحني كل شيء لا تريد حتى تركت مع الجزء الأخير. إنه فعال ، لكنه يخلق كمية هائلة من النفايات.

طباعة ثلاثية الأبعاد, conversely, is Additive Manufacturing. إنه عكس ذلك حرفيًا. لا تبدأ بأي شيء وبناء الجزء لأعلى ، طبقة من الطبقة المجهرية ، بالضبط حيث تكون المادة مطلوبة ، استنادًا إلى نموذج ثلاثي الأبعاد رقمي. يعد نهج "استخدام ما تحتاجه فقط" مصدر العديد من فوائده الثورية ، وخاصة في التكلفة والكفاءة المادية.

---

عمليات الطباعة ثلاثية الأبعاد الشائعة المستخدمة في السيارات

يغطي مصطلح "الطباعة ثلاثية الأبعاد" عائلة من التقنيات ، وتستخدم صناعة السيارات العديد من اللاعبين الرئيسيين ، اعتمادًا على ما إذا كانوا بحاجة إلى نموذج أولي بلاستيكي سريع أو مكون معدني هيكلي:

اختصار العملية	الاسم الكامل	التركيز المادي	كيف تعمل (الجهاز)	الأفضل للسيارات ...
FDM	نمذجة ترسب تنصهر	اللدائن الحرارية (البوليمرات)	يذوب وقذف خيوط بلاستيكية ، وبناء طبقة تلو الأخرى ، مثل مسدس الغراء الساخن الدقيق للغاية.	نماذج أولية سريعة ومنخفضة التكلفة والتركيبات/التركيبات البسيطة.
SLA	تصوير مجسم	راتنجات البوليمر الضوئي	يستخدم ليزر لعلاج راتنج السائل في كائن صلب. المعروف عن التفاصيل العالية والأسطح السلسة.	نماذج أولية دقيقة للغاية ، نماذج تصميم معقدة.
SLS	انتقائي ليزر التلبد	مساحيق النايلون (البوليمرات)	يستخدم ليزر عالي الطاقة لدمج جزيئات مسحوق ناعم معًا ، طبقة تلو الأخرى. قوة ممتازة.	النماذج الأولية الوظيفية وأجزاء الاستخدام النهائي (على سبيل المثال ، قناة HVAC ، تقليم داخلي).
MJF	Multi Jet Fusion (HP)	مساحيق النايلون (البوليمرات)	يستخدم نظام تقلب العامل مع مصباح التدفئة لدمج طبقات المسحوق بسرعة. المعروف عن السرعة والحجم.	الأدوات ، أجزاء الاستخدام النهائي منخفضة الحجم (على سبيل المثال ، فتحات التهوية المخصصة ، خزانات السوائل).
DMLS	تلبد الليزر المعدني المباشر	مساحيق معدنية (الألومنيوم ، الصلب ، التيتانيوم)	على غرار SLS ، ولكنه يستخدم ليزر قوي لإذابة ودمج مساحيق المعادن الدقيقة بالكامل.	المكونات الهيكلية ، أجزاء المحرك ، أدوات عالية الأداء.

المواد: ما الذي نطبعه؟

المواد المتوفرة اليوم هي ما فتح الباب حقًا للطباعة ثلاثية الأبعاد في تطبيقات السيارات الخطيرة.

• البوليمرات (البلاستيك): إلى جانب البلاستيك الأساسي ، نحن نتحدث عن النايلون من الدرجة الصناعية ، ونايلون ، والبولي كربونات ، والراتنجات المتخصصة التي يمكن أن تصمد أمام الحرارة ، والاهتزاز ، والتعرض للأشعة فوق البنفسجية المطلوبة في مركبة.

• المركبات: هذه هي البوليمرات معززة بالألياف ، والأكثر شيوعًا ألياف الكربون . هذه المواد حاسمة لتحقيق الوزن الخفيف الأهداف ، التي توفر قوة المعادن في جزء صغير من الوزن - مثالي لمرفقات بطارية السيارة الكهربائية والمفسدين الديناميكيين.

• المعادن: تغيير اللعبة. باستخدام تقنيات مثل DMLs ، يمكن للمصنعين طباعة سبائك الألومنيوم (مثالية لتبديد الحرارة) ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، وتيتانيوم للأجزاء المهمة الناقدة مثل مكونات العادم ، أو الأقواس المتخصصة ، أو حتى عناصر محرك معينة.

مع مجموعة الأساس هذه ، يمكننا الآن تقدير لماذا تستثمر شركات السيارات بكثافة في هذه التكنولوجيا - إنها ليست فقط عن السرعة ، بل يتعلق إمكانيات المواد و تصميم الحرية هذا المعدن والمركب AM يسمح.

تطبيقات الطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات: حيث يلتقي المطاط على الطريق

القوة الحقيقية للطباعة ثلاثية الأبعاد ليست فقط في قدرتها على بناء الأشياء طبقة تلو الأخرى ، ولكن في محضها التنوع عبر دورة حياة المنتج بأكملها - من أقرب رسم إلى الجزء النهائي ، بعد عقود. بالنسبة لصناعة السيارات ، AM هي الأدوات المتعددة التي تتناول خمسة مجالات أساسية:

1. النماذج الأولية: تسريع سباق التصميم

هذا هو تطبيق OG ، والسبب الذي أدخلت الطابعات ثلاثية الأبعاد لأول مرة مختبرات R&D Auلmotive.

• نماذج أولية أسرع وفعالة من حيث التكلفة: تخيل أن المصمم يخلق تصميمًا جديدًا للتنفيس الجوي. تقليديًا ، يتطلب إنشاء إصدار مادي إرسال ملف CAD إلى متجر الآلات ، وإعداد القوالب أو الأدوات ، وأيام الانتظار أو حتى أسابيع. مع طابعة ثلاثية الأبعاد الصناعية الحديثة (مثل نظام SLA أو MJF) ، يمكن أن يكون لهذا المهندس نموذجًا أوليًا دقيقًا بدنيًا على مكتبهم بين عشية وضحاها .

• التكرار السريع: هذا التسارع يعني أن المهندسين يمكنهم الاختبار أكثر التصاميم. بدلاً من مجرد اختبار خيارين للتصميم لمشعب معقد ، يمكنهم اختبار عشرة. يتم اكتشاف العيوب في وقت سابق ، وتكرار التصميم أسرع ، والوقت الذي يستغرقه قفل التصميم النهائي تقل بشكل كبير - مما يؤدي إلى الأسابيع الحاسمة خارج دورة تطوير المنتج.

• أمثلة: تقوم شركات صناعة السيارات بطباعة نماذج جمالية واسعة النطاق بانتظام من لوحات المعلومات ، والمكونات الديناميكية الهوائية الجاهزة للرياح ، وحتى الأجزاء الوظيفية الحاملة للبغال المبكرة.

2. الأدوات: سلاح الكفاءة السرية

بينما تحصل النماذج الأولية على العناوين الرئيسية ، مطبوعة ثلاثية الأبعاد الأدوات والرقص والتركيبات هل الأبطال الهادئون يحولون كفاءة خط التجميع. هذه ليست أجزاء تذهب داخل السيارة ، ولكن المساعدات المخصصة المستخدمة لبناء السيارة.

• التخصيص وبيئة العمل: خط التجميع مليء بالمهام المتكررة الدقيقة. تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد للفنيين إنشاء أدوات خفيفة الوزن ومجهزة حسب الطلب (مثل أدلة الحفر ، أو رقصات المحاذاة ، أو تركيبات تركيب المستشعرات) مصممة تمامًا لخطوط طراز سيارة معين أو حتى ليد موظف معين.

• وفورات التكلفة والوقت: لماذا تنفق آلاف الدولارات والأسابيع على تصنيع مقياس فحص معدني سيتم استخدامه فقط في إنتاج محدود الإنتاج؟ يمكن أن يكلف إصدار البوليمر المطبوع ثلاثي الأبعاد ، غالبًا ما يتم تعزيزه بألياف الكربون (مثل النايلون 12 CF) ، جزءًا من الكسر ويتم طباعته في يوم واحد ، مما يؤدي إلى تخفيضات كبيرة في النفقات العامة والتعطل.

3. أجزاء الإنتاج: الانتقال إلى الاستخدام النهائي

هذه هي الحدود الأكثر إثارة. إنه التحول من "طباعة 3D نموذجًا أوليًا" to "طباعة ثلاثية الأبعاد جزء يشحن في السيارة."

• سيارات منخفضة الحجم والأداء: بالنسبة للسيارات الرياضية ، أو السيارات المفرطة ، أو السيارات الكهربائية ذات أرقام إنتاج محدودة ، فإن تكلفة الأدوات التقليدية باهظة. توفر الطباعة ثلاثية الأبعاد طريقة لتصنيع قطع غيار عالية الأداء (مثل نصائح عادم التيتانيوم ، أو قنوات التبريد المتخصصة ، أو قوسين معدني معقدة) دون الاستثمار في قوالب بملايين الدولارات.

• قوة توحيد الجزء: هذه رؤية تقنية رئيسية. قد تتطلب التجميعات التقليدية ستة قطع مختلفة مختومة أو ملحومة أو يلقي. تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وخاصة المعادن AM (DMLS) ، المهندسين بتصميم جميع الوظائف الستة في جزء واحد ، معقد هندسي . هذا يقلل من وقت التجميع ، ويقلل من عدد الأجزاء (وتعقيد المخزون) ، وغالبًا ما يؤدي إلى مكون أقوى وأخف وزناً.

• أمثلة: تدمج شركة جنرال موتورز الآن أكثر من مكونات الاستخدام النهائي المطبوعة ثلاثية الأبعاد في مركبات جديدة مثل كاديلاك سيليست ، والتي تتراوح من القطع التجميلية إلى الأقواس الهيكلية.

4. التخصيص والتخصيص: تجربة "سيارتي"

ينتقل السوق عن "إنتاج كبير" ونحو "المعادلة الكبيرة". الطباعة ثلاثية الأبعاد هي محرك هذا التحول.

• العناصر الداخلية الفريدة: هل تريد حفر اسمك في تقليم لوحة القيادة ، أو نمط رسم محدد على مقبض تحول الترس الخاص بك؟ الطباعة ثلاثية الأبعاد تجعلها مجدية اقتصاديًا. يمكن لشركات صناعة السيارات تقديم كتالوج لمئات الخيارات الشخصية دون تخزين المخزونات الكبيرة ، وطباعتها على الطلب .

• ما بعد البيع والإكسسوارات: يستخدم المتحمسين والموالفات الطباعة ثلاثية الأبعاد لإنشاء مآخذ هواء مخصصة ، أو عناصر الجسم الخارجية المعدلة ، أو يتصاعد لمقاييس ما بعد البيع - لا يمكن أن يلمس مستوى التخصيص الضخم التقليدي.

5. قطع الغيار والإصلاح: التخزين الرقمي

بالنسبة للنماذج القديمة أو المنخفضة الحجم ، يعد مخزون قطع الغيار كابوسًا اقتصاديًا. يجب على الشركات المصنعة تخمين الطلب وإنتاج إضافي وتخزينها لسنوات.

• المخزون الرقمي عند الطلب: الحل هو المستودع الرقمي . بدلاً من الرف المادي المليء بالأجزاء المغطاة بالغبار ، تقوم شركات صناعة السيارات بتخزين ملف CAD الرقمي. عندما تكون هناك حاجة إلى جزء نادر-Say ، غطاء بلاستيكي محدد لكلاسيكي يبلغ من العمر 20 عامًا-يقومون ببساطة بتنزيل الملف وطباعته على أقرب طابعة صناعية.

• الحفاظ على تراث السيارات: هذا أمر بالغ الأهمية لاستعادة السيارات الكلاسيكية. تستخدم بورشه ، على سبيل المثال ، الطباعة ثلاثية الأبعاد لتزويد الأجزاء المعدنية النادرة للغاية لنماذجها القديمة الأيقونية ، مما يضمن بقاء هذه المركبات على الطريق دون الحاجة إلى إعادة إنشاء أدوات باهظة الثمن منذ عقود.

---

الجزء الثالث: حتمية العمل - لماذا التصنيع المضافة ضروري للسيارة المستقبلية

إذا شرح القسم السابق التطبيق على نطاق واسع للطباعة ثلاثية الأبعاد ، يبقى السؤال لكل مسؤول تنفيذي ومهندس: لماذا تحمل تحول استراتيجي لتبنيه؟ تكمن الإجابة في خمس مزايا أعمال قوية قابلة للقياس والتي تعيد تشكيل اقتصاديات إنتاج السيارات بشكل أساسي.

1. قوة الخفيفة والأداء

السعي وراء انخفاض وزن السيارة - الوزن الخفيف - ليس هدفًا مجردًا ؛ إنها ولاية حاسمة مدفوعة بالطلب على الأداء العالي والحاجة الوجودية إلى نطاق بطارية أكبر في السيارات الكهربائية (EVs). تقدم الطباعة ثلاثية الأبعاد حلاً لا مثيل له:

• التصميم التوليدي: على عكس التصنيع التقليدي ، الذي يقتصر على قيود القوالب والآلات ، يمكن للتصنيع الإضافي (AM) تقديم تصميمات تم إنشاؤها بواسطة التصميم التوليدي برنامج للحياة. يقوم المهندس بإدخال متطلبات التحميل والقيود المكانية ، وتصميم البرامج التي يحركها AI على الجزء باستخدام الحد الأدنى فقط للمواد اللازمة.

• الهياكل الداخلية المعقدة: تؤدي هذه العملية إلى هندسة عضوية تشبه الشبكة-الهياكل التي يستحيل إلقاءها أو آلة-التي توفر قوة متساوية أو متفوقة مع تقليل كتلة الجزء بنسبة تصل إلى 50 ٪.

• مكاسب الأداء: بالنسبة إلى EVs ، يترجم كل كيلوغرام يتم حفظه مباشرة إلى أميال من النطاق الممتد. بالنسبة إلى مركبات عالية الأداء ورياضة رياضة السيارات ، تعني المكونات الخفيفة خفة الحركة الفائقة ، والاقتصاد الأفضل للوقود ، وحافة تنافسية على المسار. بوجاتي ، على سبيل المثال ، طبعت فرامل فرامل التيتانيوم ثلاثية الأبعاد والتي كانت ما يقرب من نصف وزن سابقتها من الألومنيوم.

2. وقت السوق: التكرار المتسارع

في سوق سريع التغير حيث يمكن تقديم نموذج EV جديد في أقل من خمس سنوات ، تكون السرعة ذات أهمية قصوى. الطباعة ثلاثية الأبعاد تنهار الجدول الزمني لتطوير المنتج التقليدي.

• النماذج الأولية السريعة: تعد القدرة على طباعة نموذج أولي وظيفي عالي الدقة في ساعات أو أيام ، بدلاً من الأسابيع أو الشهور المطلوبة للأدوات التقليدية (القوالب ، يموت) ، تغييرًا في اللعبة. يتيح ذلك للمهندسين إجراء عشرات تكرارات التصميم على المكونات الحرجة ، من مآخذ الهواء إلى لوحات المفاتيح الداخلية ، مما يؤدي إلى منتج نهائي متفوق.

• إنتاج أقل الأدوات: من خلال إزالة الخطوة المكثفة للوقت ومكلف لإنشاء القوالب والأدوات ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد تقلل بشكل كبير من دورة التطوير. يمكن الآن تنفيذ تغييرات التصميم التي استغرقت أشهر من إعادة الأدوات بين عشية وضحاها بمجرد تحديث ملف CAD رقمي.

3. خفة بخارفة سلسلة التوريد والمخزون الرقمي

تعرضت نقاط الضعف في سلسلة التوريد العالمية المركزية بشكل مؤلم خلال الأزمات الأخيرة. يوفر التصنيع الإضافي مسارًا إلى مزيد من المرونة وانخفاض كبير في التكاليف التشغيلية.

• التصنيع عند الطلب: يمكن لشركات السيارات أن تحل محل المستودعات المادية لقطع الغيار مع أ المخزون الرقمي . بدلاً من تخزين آلاف الأجزاء القديمة أو المنخفضة الحجم لعقود من الزمن ، يقومون بتخزين ملف CAD آمن وطباعة الجزء في منشأة محلية ، أو حتى الوكالة ، فقط عندما يحتاج العميل إليه.

• انخفاض تكاليف المخزون: هذا التحول يلغي تكاليف المستودعات الشاملة والشحن والتقادم. بالنسبة إلى أقسام السيارات الكلاسيكية ، يضمن هذا أن يتم دائمًا إعادة إنتاج الأجزاء النادرة دون الاضطرار إلى الالتزام بتشغيل إنتاج باهظ اقتصاديًا.

• الإنتاج المحلي: تسهل هذه التكنولوجيا الإنتاج اللامركزي المترجمة ، وتعزل الشركات المصنعة من الاضطرابات الجيوسياسية وتكاليف الشحن عبر الحدود المرتفعة.

4. التخصيص كميزة أساسية

كان الإنتاج الضخم منذ فترة طويلة عدو التخصيص. تقلب الطباعة ثلاثية الأبعاد هذه الديناميكية ، مما يجعل التخصيص حقيقة اقتصادية ، حتى بالنسبة للمصنعين ذوي الحجم الكبير.

• التخصيص الجماعي: بالنسبة للعلامات التجارية الفاخرة ومركبات الإصدار الخاص ، يمكن طباعة قطع فريدة من نوعها ومكونات لوحة القيادة والإكسسوارات الشخصية على نطاق صغير دون تكبد التكاليف الباهظة للأدوات المخصصة.

• بيئة العمل والكفاءة: في قاعة المصنع ، يمكن أن تكون الرقصات المتخصصة للغاية والتركيبات وأدوات التجميع المريحة مطبوعة خصيصًا لخطوط محددة أو حتى عمال فرديين ، وتحسين كفاءة التصنيع بشكل كبير وتقليل خطر الخطأ البشري.

5. توحيد الجزء وبساطة التجميع

غالبًا ما تتضمن التجمع التقليدي العشرات من القطع المنفصلة - Fasteners ، والأقواس ، والقنوات - التي يجب تصنيعها بشكل منفصل وتجميعها مع العمالة والتعقيد.

• المكونات المتكاملة: يمكن للتصنيع المضافة دمج عشرة أو أكثر تعقيدًا ، متشابكة في مكون واحد متماسك. هذا لا يجعل الجزء أقوى وأخف وزنا (من خلال القضاء على السحابات) ولكن أيضًا يبسط بشكل كبير عملية التجميع ، ويقلل من تكاليف العمالة وتقليل نقاط الفشل المحتملة.

الجزء الرابع: الدليل في الجزء-دراسات الحالة للعالم الحقيقي وحجم الإنتاج

لم تعد المزايا الاستراتيجية للتصنيع الإضافي نظريًا. انتقلت شركات صناعة السيارات الأكثر ابتكارًا إلى ما هو أبعد من النماذج الأولية ، حيث دمج المكونات المطبوعة ثلاثية الأبعاد مباشرة في خطوط الإنتاج الخاصة بهم والسيارات عالية الأداء.

فيما يلي دراسات الحالة النهائية التي تتحقق من تحول الصناعة:

1. الرائد عالي الأداء: بوجاتي

يمثل عمل Bugatti قمة الجمع بين التصميم التوليدي والتصنيع المضافة المعدنية لحل تحديات الأداء القصوى.

• المكون: مونبلوك 8 مكابس التيتانيوم فرامل الفرجار (ل chiron hypercar).

• التكنولوجيا: ذوبان الليزر الانتقائي (SLM) لسبائك التيتانيوم عالية الأداء ، TI6AL4V.

• التأثير: يزن الفرجار المطبوع ثلاثي الأبعاد فقط 2.9 كجم ، تخفيض الوزن بنسبة 40 ٪ مقارنة بإصدار الألمنيوم المصنوع تقليديًا (4.9 كجم). من الأهمية بمكان ، حقق هذا الحد من الوزن مع الحفاظ على قوة الشد $1و250{\text{ن/مم}}^2$ وتمرير الاختبارات الأكثر صرامة ، بما في ذلك التوقفات من $250\text{ميل في الساعة}$ . كان هذا أكبر مكون من التيتانيوم وظيفي مطبوع على الإطلاق لتطبيق السيارات في وقت تطويره.

2. زعيم المجلد: مجموعة BMW

يمكن القول إن BMW هي الشركة الأكثر تقدماً في السوق الجماعية من حيث دمج AM عبر تشغيلها بأكملها-من البحث والتطوير إلى تحسين المنتج النهائي ومصنع المصنع.

• مقياس الإنتاج: مجموعة BMW تنتج الآن 400،000 قطعة مطبوعة ثلاثية الأبعاد في السنة عبر شبكة الإنتاج العالمية.

• أمثلة الاستخدام النهائي: قامت BMW بدمج المكونات المطبوعة في نماذج مختلفة ، بما في ذلك:

  • أقواس السقف: على مركبات مثل BMW I8 ، تم استخدام أقواس البوليمر المطبوعة المطبوعة المخصصة للحمل لتأمين أسطح بلاستيكية (CFRP) ذات الألياف الكربونية الخفيفة الوزن.

  • مخصصات مخصصة وربطات: على خط التجميع لأسطح CFRP من سلسلة M ، تستخدم BMW قبضة روبوت ضخمة ومبنية (منظم عضويا) $25\; ٪$ أخف من أسلافهم. يتيح توفير الوزن هذا لصناعة السيارات استخدام روبوتات أصغر وأكثر كفاءة في الطاقة ، وتقليل التكاليف واستهلاك الطاقة.

• المصنع الرقمي: من خلال إنشاء حرم التصنيع المضافة المخصص لها ، تقوم BMW بتطوير ونشر المعرفة بسرعة لأدوات الطباعة والرقص والتركيبات في أي من مصانعها العالمية ، وتحقيق مرونة سلسلة التوريد المترجمة عند الطلب.

3. مبتكر الكفاءة: شركة فورد موتور

قامت شركة فورد بالاستفادة بشكل استراتيجي للطباعة ثلاثية الأبعاد لإنقاذ الملايين سنويًا ، وذلك بشكل أساسي من خلال تطبيق التكنولوجيا على المناطق ذات القيمة العالية على أرضية المصنع وفي ما بعد البيع.

• أدوات الأدوات والتصنيع: في مصانع مثل مصنع نقل فالنسيا ، أنشأ مختبر الطباعة ثلاثية الأبعاد الداخلية من فورد كتالوج يضم أكثر من 5000 جزء قابل للطباعة ، حيث ينتج عشرات الآلاف من أجهزة التصنيع المطبوعة وقطع الغيار سنويًا. هذه الأدوات المخصصة - مثل مقاييس الفحص ، وأدلة الحفر ، ومقاطع مخصصة - تعمل بشكل كبير على تحسين بيئة العمل في العمل وتقلل بشكل كبير من التوقف.

• ميزة التكلفة: عندما يكسر خط المباراة الحرجة لخط التجميع ، قد يستغرق الاستبدال تقليديًا أسابيع ويكلف آلاف الدولارات. من خلال طباعة الجزء في الشركة في ساعات للحصول على جزء صغير من التكلفة ، تحافظ فورد على استمرارية تشغيلية لا مثيل لها.

• ما بعد البيع والأجزاء القديمة: مثل Porsche وغيرها من مصنعي المعدات الأصلية الرئيسية ، تقوم شركة Ford برقمنة مخزونها من قطع الغيار المتوقفة ، مما يضمن أن أصحاب النماذج الكلاسيكية أو القديمة يمكنهم دائمًا الحصول على جزء وظيفي للاستبدال OEM-spec عند الطلب.

4. السيارة المستقبلية: جنرال موتورز (GM)

تعرض جنرال موتورز كيفية تصميم التصميم التوليدي والطباعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج أجزاء تعيد تعريف السلامة الهيكلية وتقليل الوزن.

• المكون: A قوس مقعد مصمم خلاصًا (أنتجت بالتعاون مع Autodesk).

• التأثير: موحدة تصميم شريحة جنرال موتورز الجديدة ثمانية مكونات تقليدية مختلفة داخل a single, complex 3D printed piece. The resulting part was $40\; ٪$ أخف وزنا $20\; ٪$ أقوى من التجميع الأصلي. هذا التكامل بين الوظيفة والهيكل هو أوضح إشارة إلى أن الطباعة ثلاثية الأبعاد ليست مجرد عملية بديلة ، بل فلسفة إعادة تصميم أساسية للسيارة بأكملها.

الأعمدة الثلاثة للمستقبل الإضافي

إن دمج الطباعة ثلاثية الأبعاد يخلق ثلاث تحولات رئيسية من شأنها أن تحدد مشهد السيارات للقرن التالي:

1. التخصيص الجماعي ضروري

التصنيع التقليدي هو نموذج للإنتاج الضخم - تم تصميم التنقل لملايين الأجزاء المتطابقة. التصنيع المضافة ، ومع ذلك ، يتيح تخصيص جماعي . بالنسبة إلى مركبات الرفاهية أو الأداء الراقية ، فإن هذا يعني أن المكونات الفريدة والمتحسزة على السائق (عجلات التوجيه المخصصة ، حوامل الجلوس) يمكن تصنيعها عند الطلب. بالنسبة للمستهلكين ، يفتح الباب أمام العناصر المخصصة للتقليم والشارات والداخلية دون تكبد تكاليف باهظة.

2. ميزة السيارة الكهربائية (EV)

تستفيد السيارات الكهربائية بشكل غير متناسب من الحد من الوزن. ترتبط كفاءة EV مباشرة بكتتاتها. من خلال السماح للمهندسين بإنشاء الهياكل المعقدة والبيونية ودمج مكونات متعددة في واحد (كما هو موضح مع GM) ، فإن الطباعة ثلاثية الأبعاد هي الأداة الأكثر فاعلية المتاحة لتقليل وزن السيارة ، وبالتالي تمديد نطاق البطارية وتقليل استهلاك المواد الإجمالية.

3. سلسلة التوريد الرقمية والمرونة

الهدف النهائي هو المخزون الرقمي . بدلاً من تخزين الآلاف من قطع الغيار المادية لعقود من الزمن ، يمكن للمصنعين تخزين الملف الرقمي (مخطط CAD). عندما تكون هناك حاجة إلى جزء-سواء كان ذلك أداة على خط التجميع أو مكون بديل لسيارة عمرها 20 عامًا-يمكن طباعتها محليًا ، في أي مكان في العالم ، في غضون ساعات. يزيل هذا التحول تكاليف التخزين ، ويخفض أوقات الشحن بشكل كبير ، ويوفر مرونة غير مسبوقة ضد اضطرابات سلسلة التوريد العالمية.

التوقعات النهائية

تتحرك صناعة السيارات نحو نموذج إنتاج لا مركزي للغاية ، ويعتمد على رقمي. كل جزء سيخضع للسؤال: هل هذا المكون يتم تصنيعه بشكل أفضل ، أم إضافي؟

مع استمرار تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد في الزيادة في السرعة وتنوع المواد والمقياس ، ستكون الإجابة هي الأخيرة بشكل متزايد. هذه التكنولوجيا لن تحسن السيارات فقط ؛ سوف يعيد تعريف كيف وأين تم بناؤها ، ودخول عصر الإنتاج أسرع وأخف وزنا وأقوى وأكثر استدامة بطبيعتها.