Автомобильная промышленность переживает стремительные изменения: потребительские предпочтения и новые экологические нормы подталкивают к переходу от ископаемого топлива к электромобилям. Компания Ford, как и более 100 лет назад с Model T и конвейерной сборкой, снова в авангарде этих перемен и планирует к 2030 году продавать в Европе исключительно электрокары.
Ford Motor Company — шестой по величине автопроизводитель в мире, ежегодно выпускающий более 4 миллионов автомобилей и имеющий более 175 000 сотрудников по всему миру. Сердцем европейских операций Ford является завод в Кёльне, основанный в 1930 году и известный по производству Ford Fiesta.
Рядом с заводом расположен инженерный центр PD Merkenich, который отвечает за полный цикл разработки легковых автомобилей для европейского рынка. Среди успешных моделей центра — Fiesta, Focus, Kuga, а теперь и полностью электрический Explorer, первый электромобиль Ford для Европы, который недавно начал серийное производство на кёльнском заводе.
Но как Ford успевает за жесткой конкуренцией и постоянно сокращающимися циклами разработки? Давайте заглянем в Центр быстрых технологий (Rapid Technology Center) в PD Merkenich, который играет ключевую роль в создании прототипов.
Инструменты для создания прототипов в полном масштабе
«Прототипирование очень важно в процессе разработки. Оно позволяет инженеру проверить дизайн. Если потом придется переделывать оснастку для литья под давлением, это очень дорого и долго, что в худшем случае приведет к простоям на производстве. Этого можно избежать, используя прототипирование и все доступные технологии», — говорит Сандро Пироди, руководитель Центра быстрых технологий Ford.
Создание прототипов целого автомобиля требует широкого спектра оборудования. Центр оснащен последними технологиями: собственными машинами для литья под давлением, штамповочными прессами и множеством станков для субтрактивного производства (например, фрезерные станки для крупных панелей кузова).
Разумеется, в этом списке есть и аддитивное производство (3D-печать). PD Merkenich стал первой лабораторией в Европе, начавшей использовать стереолитографический (SLA) 3D-принтер еще в 1994 году. С тех пор парк оборудования расширился и теперь включает машины для FDM, SLA и SLS-печати полимерами, а также 3D-принтеры для работы с металлом.
«Аддитивное производство очень важно в процессе разработки. Оно позволяет производить детали очень быстро, эффективно и снижать затраты. Вы также можете оперативно реагировать на изменения. С учетом перехода на электромобили сроки разработки сокращаются, а значит, времени на проверку деталей становится меньше. Поэтому наличие этих технологий в процессе разработки крайне важно. Это делает нас гораздо более конкурентоспособными».Сандро Пироди, руководитель Центра быстрых технологий Ford
Создание дизайн-прототипов с помощью SLA 3D-печати
SLA 3D-принтеры в центре используются в основном для создания дизайн-прототипов, требующих высокого качества поверхности и быстрых итераций. Их первый принтер Formlabs был Form 2, но вскоре парк расширился до нескольких настольных машин и крупноформатного SLA-принтера Form 3L. Недавно они стали одной из первых компаний, получивших новейший MSLA-принтер Form 4.
«Form 4 — очень быстрый, это лучшая машина по скорости из тех, что я видел. Это действительно серьезный апгрейд по сравнению с предыдущими моделями. Им проще управлять, поэтому нашим операторам легче научиться работать с ним и получать детали высокого качества», — говорит Бруно Алвеш, эксперт по аддитивному производству и оснастке Ford.
«Работа с Form 4 — это настоящая игра. Скорость принтера изменит наш рабочий процесс. Мы сможем производить больше деталей, пропускная способность возрастет. Мы стали гораздо гибче в реагировании на срочные запросы».Сандро Пироди
«Раньше на это уходили дни, теперь мы печатаем детали за минуты. Инженеры теперь не боятся создавать новые дизайны и итерации, потому что знают, что получат детали очень быстро», — добавляет Алвеш.
Благодаря скорости печати команда может выполнять больше заказов менее чем за 24 часа — даже из Великобритании, доставляя детали с помощью ночной службы доставки.
Для нового Explorer команда использовала SLA-печать для проверки дизайна многих внешних и внутренних деталей.
«Form 3L позволяет нам печатать крупные детали, например, внешние элементы кузова. Мы напечатали эту заглушку зеркала, чтобы проверить дизайн. 3D-печать подходит для этой задачи, потому что она быстрая и позволяет добиться качества, сопоставимого с серийными деталями», — говорит Алвеш.
Тестирование механических деталей с помощью SLS 3D-печати
В центре также работает парк SLS 3D-принтеров, которые используются для тестирования функциональных механических деталей.
«Мы всегда стремимся тестировать материалы, максимально приближенные к тем, что используются в серийном производстве. В Fuse 1+ 30W используется материал PA-12 [нейлон], который очень похож на пластик для литья под давлением», — говорит Алвеш.
Хотя в центре есть и крупноформатные SLS-принтеры, для деталей, помещающихся в область построения Fuse 1+, команда предпочитает использовать его.
«Fuse 1+ намного быстрее аналогов. Нашим работникам также очень легко управлять этой машиной. В конечном счете, для нас важно то, что с ним мы можем доставлять детали быстрее».Бруно Алвеш
Команда также протестировала Fuse Blast — решение для автоматической очистки и полировки SLS-деталей, которое упрощает постобработку.
«Станция Blast невероятно ускоряет наш процесс, потому что операторам больше не нужно чистить детали вручную. Они просто загружают их в камеру и запускают машину. Раньше это делалось вручную и отнимало много времени. Теперь операторы могут заниматься другими задачами, и процесс идет быстрее», — говорит Алвеш.
Бесподдержечная природа SLS-печати упрощает производство сложных designs. Для нового Explorer команда использовала Fuse 1+ 30W для производства различных механических частей и сборок.
«Для этой крышки зарядного порта было важно использовать SLS, так как нам нужна была функциональная деталь для тестирования механизмов. Это действительно сложный дизайн, который невозможно произвести никаким другим способом. Мы не можем его выфрезеровать. Мы не можем использовать литье под давлением для нескольких образцов. Так что лучший способ — напечатать его в материале, который можно tested физически», — объясняет Алвеш.
Литье под давлением с использованием 3D-печатных форм
Наличие различных технологий позволяет центру создавать гибридные процессы. Например, комбинировать традиционное литье под давлением с 3D-печатной оснасткой (rapid tooling).
Для таких испытаний, как краш-тесты, детали должны быть изготовлены из того же материала и тем же методом, что и в серии. Для пластиковых деталей это обычно литье под давлением, процесс, традиционно требующий дорогой и долгой металлической оснастки.
«Мы видим большой потенциал в использовании 3D-печатных вставок для литья под давлением, потому что это позволяет нам очень быстро итерировать дизайн. Мы печатаем матрицы и пуансоны, а затем можем менять их в пресс-форме и отливать детали», — говорит Алвеш.
Для нового Explorer команда производила резиновые компоненты узла дверной ручки, используя 3D-печатные формы на собственной машине для литья под давлением.
«Это был сложный процесс, потому что мы использовали несколько вставок, и было также несколько различных дизайнов, каждый из которых мог иметь несколько итераций. Обычно стороннее литье заняло бы два-три месяца. Внутри компании, используя аддитивное производство, мы можем ускорить процесс до двух-трех недель. В этом проекте, если бы пришлось использовать внешние инструменты, это заняло бы гораздо больше времени, и мы не смогли бы поставить детали в срок», — говорит Алвеш.
Ускоренный переход на электромобили
Обещание Ford перейти на полностью электрический модельный ряд к 2030 году задает амбициозный темп для центра PD Merkenich. Чтобы уложиться в сроки, компании необходимо продолжать внедрять передовые технологии и инновационные процессы. Сохранять конкурентоспособность означает постоянно расширять границы, интегрируя новые материалы, процессы и оборудование, такое как собственная оснастка и 3D-печать.
«Наши конкуренты ускоряют процесс разработки. Мы тоже должны ускоряться. Решение — в тестировании новых материалов, процессов и машин, появляющихся на рынке. В настоящее время, если бы у нас не было доступа к аддитивному производству, мы не смогли бы конкурировать, мы не были бы такими быстрыми. 3D-печать позволяет нам за более короткое время создать лучший продукт, который мы можем предложить клиентам».Бруно Алвеш
О нашей компании
TITAN 3D - поставщик и системный интегратор оборудования для 3D-печати, 3D-сканирования и автоматизированного контроля в промышленности, машиностроении, медицине.
Готовы ответить на все Ваши вопросы, проконсультировать по оборудованию, и подобрать лучшее оборудование для решения Ваших задач.
Каталог 3D-принтеров мировых производителей - проработку технологии, подбор оборудования, внедрение, пусконаладку и обучение берем на себя!