Для исследований и разработок в области автомобилестроении время - это ключевой фактор, и эффективность проверки прототипа напрямую определяет скорость создания конечного продукта. Когда инженеры Tesla искали решения для проверки деталей автомобильных сидений нового поколения, их основной задачей было быстро провести оценку прототипов изделий, поставляемых небольшими партиями, без ущерба для функциональности.
Решение было найдено благодаря применению технологий аддитивного производства — установив 15 широкоформатных высокотемпературных 3D-принтеров CreatBot D600 Pro2 HS, команда проекта за 10 дней успешно изготовила 100 комплектов моделей сидений, которые можно было использовать для функционального тестирования.
Ограничения традиционных способов производства прототипов
Проверка компонентов интерьера автомобиля, особенно сидений, гораздо сложнее, чем просто изготовление формы. Для этого требуются прототипы, способные выдерживать такие условия эксплуатации, как подогрев сидений, долговременную износостойкость и испытания на прочность конструкции. Традиционные методы обработки с ЧПУ или литья под давлением на этом этапе обнаруживают очевидные недостатки:
Длительное время производства: однократное изготовление формы занимает недели, что серьезно замедляет процесс исследований и разработок.
Высокие затраты: затраты на мелкосерийное пробное производство чрезвычайно высоки, что приводит к низкой экономической эффективности.
Ограниченные возможности внесения изменений в дизайн: длительное время ожидания ограничивает возможность быстрого изготовления новой итерации образца и оптимизации конструкции.
Проектные требования Tesla заключались именно в том, чтобы преодолеть эти традиционные ограничения и найти инновационное решение, которое бы обеспечило как быструю доставку мелкой партий продукции, так и надежную функциональную проверку.
Решение: широкоформатный 3D принтер CreatBot D600 Pro2 HS
В ответ на эти вызовы команда проекта представила решение - промышленный 3D принтер и конструкционный композитный пластик для быстрого производства функциональных деталей.
Оборудование: CreatBot D600 Pro2 HS
Большая рабочая камера: область печати 600*600*600 мм позволяет напечатать автомобильное сиденье без необходимости в сегментации и сборке, обеспечивая целостность и прочность конструкции.
Активный подогрев рабочей камеры: камера с постоянной температурой позволяет улучшить межслоевую адгезию и обеспечить геометрическую точность изделия; эта функция является ключевым фактором успешной 3D-печати высокопрочными конструкционными пластиками, так как эффективно предотвращает деформацию и растрескивание, вызванные перепадами температур во время печати.
Высокая точность и надежность: конструкция промышленного уровня обеспечивает стабильность и точность печати оборудования в течение длительного времени непрерывной работы.
Материал: Ultra PA-CF (угленаполненный полиамид)
Выбранный материал напрямую определяет функциональные свойства прототипа. Композитный пластик Ultra PA-CF идеально соответствует требованиям к опытным образцам автомобильных сидений:
Устойчивость к высоким температурам: усиленный карбоном полиамид может выдерживать температуру выше 150°C в течение длительного времени, полностью соответствуя требованиям тестирования систем обогрева сидений.
Механическая прочность и износостойкость: армирующий эффект углеродного волокна придает прототипам прочность и жесткость, близкие к конечным деталям, полученным литьем под давлением.
Легкий вес: вместе с необходимой прочностью материал обеспечивает и легкость деталей, что соответствует общим принципам философии Tesla.
Процесс внедрения технологии и результаты
Цель проекта: поставка 100 комплектов моделей автомобильных сидений, пригодных для функциональной проверки, тремя партиями в течение 10 дней.
Этапы технологического процесса
Подготовка цифровой модели: 3D-моделирование сидений и предварительная оптимизация моделей для 3D-печати.
Параллельное 3D печатное производство: 15 единиц 3D принтеров CreatBot D600 Pro2 HS сформировали небольшую "фабрику печати", работающую непрерывно 7 часов в сутки.
Последующая обработка и контроль качества: после завершения печати удаляется поддерживающий материал, далее происходит финишная обработка поверхности. Полученные образцы проходят контроль геометрии и функциональное тестирование на прочность и термостойкость.
Результаты
Быстрая доставка: всего за 10 дней было успешно поставлено 100 комплектов высококачественных моделей, что сократило время более чем на 70% по сравнению с традиционными методами.
Высокий показатель успешности печати: общий показатель успешности печати стабилизировался на уровне 92%, что значительно сокращает потери материала и время на доработку, обеспечивая стабильность мелкосерийного производства.
Функциональная проверка: напечатанные детали не только имеют точную форму, но и, благодаря своей термостойкости и высокопрочным свойствам, могут быть непосредственно установлены на испытываемые автомобили для всесторонней функциональной проверки, включая нагрев, вентиляцию, несущую способность.
Заключение
Опыт Tesla в полной мере демонстрирует, что аддитивное производство перешло от простого макетирования к новому этапу - производству функциональных компонентов.
Широкоформатный высокоскоростной 3D принтер CreatBot D600 Pro2 HS в сочетании с композитными пластиками приводят к существенной трансформации автомобильной промышленности:
Ускорение инновационных процессов: сокращение времени производства деталей от нескольких месяцев до нескольких дней, значительный рост креативности и эффективности работы инженеров.
Снижение затрат: позволяет избежать высоких затрат на изготовление пресс-форм, особенно актуально для мелкосерийных деталей, научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ.
Высокое качество продукции: изготовленные функциональные прототипы деталей могут быть использованы для тщательного тестирования, заблаговременного выявления и устранения недостатков, а также повышения надежности конечного продукта и удобства его использования.