Разрыв логистических цепочек, ограничение доступа к готовым компонентам и технологиям, а также необходимость быстрой переориентации на внутренний рынок требуют применения новых, гибких подходов к производству. В нынешних экономических реалиях с такими вызовами в той или иной мере столкнулись все отрасли российской промышленности, и автомобилестроение оказалось едва ли не в самой плачевной ситуации.
Многолетнее технологическое отставание, а в последние годы – уход западных производителей и поставщиков, снижение покупательской способности и падение продаж накапливают проблемы, которые уже привели к сокращению производства и переходу нескольких автогигантов на четырехдневную рабочую неделю.
В этой ситуации комплекс технологий, включающий 3D‑печать, 3D‑сканирование и реверс-инжиниринг, становится стратегически важным инструментом импортозамещения и локализации производств в России. И процесс внедрения цифровых решений, основанный на лучших мировых практиках, медленно, но идет.
Для 3D‑технологий автомобилестроение было и остается одной из приоритетных отраслей, и здесь постоянно происходит что‑то интересное – от занимательных любительских проектов до по‑настоящему прорывных промышленных разработок. Давайте посмотрим, что может дать 3D‑индустрия российскому автопрому сегодня, и разберем недавние и самые показательные примеры внедрения.
Вы читаете сокращенную версию статьи. Полностью материал доступен в нашем блоге
Чем 3D‑технологии помогут российскому автомобилестроению
Традиционно сфера применения 3D‑печати в отрасли ограничивалась быстрым прототипированием и изготовлением оснастки. Сегодня же аддитивные технологии и 3D‑сканирование позволяют отрасли решать куда более широкие задачи – например, оперативно производить мелкие серии конечных деталей, создавать кастомизированные изделия, восстанавливать дефицитные компоненты и ускорять локализацию.
Гибкость проектирования и оптимизация характеристик: облегчение веса, сокращение сборочных единиц, реализация конструкций с тонкими стенками, внутренними каналами, решетчатыми и бионическими структурами – возможности, недостижимые классическими методами.
Сокращение сроков НИОКР: 3D‑технологии обеспечивают внесение конструктивных изменений на любом этапе разработки, быстрое изготовление прототипов, оснастки и функциональных образцов без сложной подготовки и дорогостоящих форм. Время вывода новой продукции на рынок сокращается в разы.
Мелкосерийное производство и кастомизация: производство деталей и запчастей для коммерческого, пассажирского и специального транспорта, где традиционная оснастка нерентабельна из‑за низких объемов выпуска, а также уникальных и персонализированных компонентов.
Ремонт и воссоздание дефицитных компонентов: 3D‑сканирование в связке с обратным проектированием позволяет разрабатывать КД и воспроизводить детали и комплектующие, поставки которых из‑за рубежа затруднены или невозможны. Это решение исключительно актуально и для сферы ремонта, техобслуживания и тюнинга автомобилей. За превращение CAD‑модели в физический объект отвечают, в зависимости от конкретной задачи, как традиционные технологии, так и 3D‑печать. Этапу реверс-инжиниринга может предшествовать анализ состава материала, из которого изготовлено изделие, – это поможет глубже изучить и улучшить его свойства.
Кроме того, данные сканирования используются для точного и оперативного контроля качества изделий и мониторинга производственного оборудования.
Таким образом открываются возможности для импортозамещения и локализации производства сложных комплектующих: автопроизводители могут создавать высокотехнологичные детали, которые ранее закупались за рубежом.
Поехали! Избранные примеры 3D‑печати и 3D‑сканирования
Czinger 21C: первый гиперкар, созданный с использованием ИИ и 3D‑печати
Этот автомобиль – один из самых ярких примеров полномасштабной интеграции цифровых технологий в отрасль. Американский стартап Czinger радикально переосмыслил подход к проектированию и производству, используя генеративный искусственный интеллект собственной разработки и аддитивные технологии, что помогло снизить вес автомобиля до 1250 кг и уменьшить расход материалов.
3D‑печатные детали используются в нескольких модификациях 21C, выпущенных с 2021 года, включая новейшую модель V Max. Среди них – коробка передач, подвеска, элементы кузова и шасси. Наиболее показателен задний подрамник: его топологически оптимизированная конструкция с органическими формами была изготовлена как единое целое, что невозможно при использовании фрезерования или литья. Еще один пример концептуальной интеграции – BrakeNode, единый узел, объединяющий в себе функции тормозного суппорта и кулака подвески.
Используя ИИ и две технологии печати металлами – SLM для высокопрочных компонентов и DED для алюминиевых сплавов, – инженеры добились беспрецедентного соотношения прочности и веса. Главные достижения проекта – сокращение массы при максимальной жесткости, существенное уменьшение количества сборных элементов и быстрота итераций. Все это позволило создать гиперкар с рекордными характеристиками, где почти каждая деталь является результатом работы алгоритмов генеративного дизайна и аддитивного производства.
Источник: x.com/CzingerVehicles
Renault внедряет серийную печать аксессуаров для электромобиля
Несмотря на то, что высокая стоимость пока ограничивает применение 3D‑печати в массовом автопроизводстве, технология уверенно находит новые сферы использования. Если раньше напечатанные компоненты встречались в основном в спортивных и эксклюзивных моделях, то теперь производители делают ставку на выпуск кастомизированных аксессуаров.
Renault 5 E‑Tech 2025 – новый электромобиль, получивший интерьерные элементы, изготовленные на 3D‑принтерах. Компания располагает собственным парком из 18 аддитивных установок, которые ежегодно печатают свыше 11 тысяч деталей из металлических и полимерных материалов. Такой подход ускоряет выпуск прототипов и запасных частей, одновременно позволяя предлагать клиентам высокий уровень персонализации – фактически, каждый автомобиль может быть уникальным.
Опыт Renault, а также таких компаний, как Ford, BMW и Toyota, демонстрирует, что мировое автомобилестроение постепенно переходит от 3D‑печати прототипов к серийному аддитивному производству, открывая новый этап в развитии индустрии.
Источник: 3dprint.com
Новое слово в дизайне и прототипировании решеток радиатора
Китайская компания Protomat (прежнее название – ProtoFab) с успехом демонстрирует потенциал лазерной стереолитографии (SLA) для создания прототипов и литейных моделей с исключительно гладкой поверхностью. Так, в проекте по разработке решетки радиатора для концепт‑кара SLA‑технология позволила преодолеть ограничения традиционных методов: фрезерный станок не справился бы со сложной перфорацией, а литье было бы неоправданно дорогим и медленным вариантом при необходимости итераций.
Выбор промышленной SLA‑установки и высокопрочных смол обеспечил:
- отличную детализацию – воспроизведение тончайших текстур и органичных форм в одной детали без швов;
- сокращение времени и расходов – цикл от модели до готового прототипа занял 72 часа, а стоимость нескольких итераций оказалась на 90 % ниже изготовления одной пресс‑формы;
- функциональность – прототипы использовались не только для выставок, но и для установки на автомобиль, пройдя сборку и предварительные испытания.
Этот пример доказывает, что SLA‑печать переводит задачи проектирования и валидации компонентов в цифровую парадигму, сокращая цикл разработки продукта с нескольких месяцев до нескольких дней и предоставляя инженерам и проектировщикам полную свободу творчества.
Реверс‑инжиниринг редуктора АКПП: 30 дней вместо полугода
Команда российских инженеров продемонстрировала, как сочетание обратного проектирования и 3D‑печати способно заменить традиционные методы разработки сложных автокомпонентов. В рамках проекта, о котором мы уже сообщали в блоге, специалисты компании TWIZE создали функциональный прототип редуктора автоматической коробки передач для автомобиля иностранного производства – пример, особо актуальный для программы импортозамещения.
Задача требовала не просто копирования, а глубокого инженерного переосмысления узла. Необходимо было модернизировать редуктор под заднемоторную компоновку, изменив направление вращения при сохранении всех точек крепления и посадочных параметров. Был выполнен полный цикл работ: от реверс‑инжиниринга и прямого проектирования нового узла до 3D‑печати корпуса и шестерней на SLA‑установке ProtoFab SLA800EX DLC, последующей сборки и успешных испытаний опытного образца.
Результат впечатляющий: вместо шести месяцев, необходимых при классическом подходе, команда справилась с задачей за 30 дней. Проект TWIZE доказывает, что отечественные инженеры не только уверенно осваивают передовые технологии, но и используют их как инструмент локализации производств, способный заменить импортные решения и ускорить инновации в российской промышленности.
КАМАЗ осваивает аддитивное производство песчаных форм и пластиковых запчастей
На КАМАЗе внедрена технология струйной печати связующим веществом (Binder Jetting). Она используется для изготовления литейной оснастки – песчаных форм и стержней, применяемых при мелкосерийном производстве компонентов автоматических коробок передач.
3D‑принтер позволяет создавать стержни для АКПП автомобилей поколения К5, а также выполнять заказы для стального и цветного литья. В отличие от традиционного способа, где формы изготавливались вручную и требовали сложных расчетов, BJ‑печать обеспечивает автоматизированное производство с высокой точностью. Достаточно задать цифровую модель, и готовый стержень формируется прямо в песчаном материале.
Внедрение 3D‑принтера сократило сроки изготовления новой оснастки и снизило нагрузку на ручное производство. Кроме того, качество напечатанных стержней заметно выше по сравнению с ранее применявшимися методами. Новая технология повышает гибкость литейного производства и ускоряет переход КАМАЗа к цифровому реинжинирингу в рамках программы создания нового поколения автомобилей.
Еще одна аддитивная технология, освоенная автозаводом, – FFF/FDM. Ремонтные подразделения оснащены комплектами 3D‑принтеров для оперативного производства пластиковых запчастей – заглушек, корпусов, фиксаторов. Это решение также экономит время и затраты на ремонт.
Источник: mashnews.ru
Итоги: кратко
Для отечественной автомобильной отрасли внедрение 3D‑технологий дает возможность:
- снизить зависимость от иностранных поставщиков комплектующих и оснастки;
- сократить время вывода на рынок новых и локализованных продуктов;
- обеспечить жизненный цикл автомобильной техники за счет производства запчастей малыми партиями по требованию;
- снизить логистические издержки и потребность в складских запасах.
Интеграция 3D‑печати, 3D‑сканирования и моделирования в производственные процессы не только открывает путь к импортозамещению, но и задает новую планку эффективности и инновационности отрасли. Это шаг от воспроизведения к собственным инженерным решениям, основа для формирования – постараемся быть оптимистами – технологически независимого, конкурентоспособного российского автомобилестроения.
В полной версии статьи в блоге – еще больше реальных кейсов и гид по выбору аддитивной технологии для создания автокомпонентов