Компания Nissan Motor Co., Ltd. совместно с Объединенным исследовательским институтом университета Осаки объявила о запуске специализированного проекта — «Подразделения по сварке и совместным исследованиям двигателей Nissan». По сути, речь идет о площадке, где автопроизводитель и ученые будут вместе доводить до практики технологии, без которых сложно представить автомобили следующего поколения.
Читать на сайте: Nissan и Университет Осаки запустили проект по сварке и 3D-печати для автомобилей следующего поколения
Зачем это нужно автопрому
Современная автомобильная промышленность быстро меняется: материалы становятся прочнее, сложнее по составу и разнообразнее по назначению. Вместе с этим усложняется и ключевая задача производства — надежно соединять разные металлы и сплавы, не теряя в качестве и повторяемости результата. Nissan прямо заявляет, что намерен укрепить технологическую базу и повысить конкурентоспособность за счет передовых исследований и разработок.
Основные цели проекта
- ускорить внедрение перспективных технологий 3D-печати и склеивания/соединения;
- научиться быстрее и точнее подбирать режимы сварки и соединения для разных материалов;
Два направления, на которые сделана ставка
Исследовательское подразделение сосредоточится на двух инновациях, разработанных в университете Осаки. Одна относится к аддитивному производству, другая — к «прозрачной» диагностике процессов сварки и соединения.
- высокоскоростная 3D-печать AFSD;
- технология соединения с применением 4D-визуализации и рентгеновского просвечивания высокой яркости.
Технология AFSD: 3D-печать без расплавления металла
AFSD относится к твердофазному ламинированию. В отличие от привычных подходов, здесь не требуется расплавлять металл: используется тепло трения, а формирование слоя идет в твердом состоянии. Это важный момент, потому что при таком подходе свойства материала — прочность и относительное удлинение — не должны ухудшаться из-за плавления и последующего охлаждения.
Почему классическая 3D-печать не всегда подходит
Проблема традиционных решений в том, что одновременно добиться и высокой скорости, и высокого качества непросто. Например, печать металлическим порошком с лазерным облучением дает достойное качество, но скорость ламинирования остается низкой. Именно поэтому массовое «социальное» внедрение таких методов идет не так быстро, как хотелось бы промышленности.
Фрикционная укладка: быстрее, но со своими минусами
Существует метод нанесения трением: подаваемый материал вращается и прижимается к основе, а за счет выделяемого тепла трения он укладывается на базовую поверхность. Такой подход способен работать более чем в 10 раз быстрее, чем обычные технологии 3D-печати. Но у него есть слабые места: при простом вращении и давлении появляются ненужные заусенцы, а внутри ламината могут формироваться полости и дефекты. В итоге страдают эксплуатационные характеристики.
В чем «фишка» AFSD
AFSD — это развитие фрикционной укладки и, как подчеркивается, первая в мире технология, которая решает проблему заусенцев и пустот за счет кольцеобразного груза, установленного вокруг подаваемого материала. Такой элемент помогает стабилизировать процесс и получить одновременно высокое качество и высокую скорость обработки.
Что это дает Nissan на практике
- сокращение периода разработки: при создании новых моделей обычно нужно готовить пресс-формы и делать опытные детали, а AFSD позволяет ускорить этот этап;
- возможность выпускать малые партии и разнообразные детали без изготовления пресс-форм;
- потенциальное изменение привычной структуры затрат, где оснастка и подготовка производства часто «съедают» значительную часть бюджета.
4D-рентгеновская визуализация: увидеть сварку изнутри
Второе направление выглядит не менее амбициозно. Речь идет о системе диагностической визуализации, которая использует два комплекта рентгеновских систем. Она способна получать высокоскоростные изображения: за 1 секунду — 1000 кадров. Это дает возможность с высокой точностью наблюдать перемещения и процессы внутри материала прямо во время сварки.
Почему это важно именно сейчас
Сварка и соединение железа и алюминия — один из базовых и незаменимых процессов в автопроизводстве. Но до сих пор у инженеров не было инструмента, который позволял бы напрямую «заглянуть» внутрь металла в момент соединения. Поэтому понимание механизмов и подбор оптимальных режимов часто опирались на опыт, а также на длительные циклы проб и ошибок.
Ситуация усложняется еще сильнее из-за современных требований: углеродная нейтральность, повышение безопасности и улучшение ходовых качеств подталкивают производителей к расширению набора материалов. Помимо высокопрочного железа и алюминиевых листов с разными характеристиками поверхности и внутреннего качества, все чаще упоминается медь — ее роль растет на фоне электрификации. Чем больше комбинаций материалов, тем сложнее обеспечить стабильное качество соединений.
Что меняет рентгеновская система
- появляется возможность напрямую понять, что происходит внутри материала во время сварки и склеивания;
- можно логически, а не «на ощупь», оценивать оптимальные условия соединения для каждой пары материалов;
- становится проще сравнивать методы соединения и выбирать их по назначению, а не по привычке.
Ожидаемый эффект: быстрее, дешевле и экологичнее
Nissan рассчитывает, что сотрудничество с Университетом Осаки позволит не просто изучать технологии, а внедрять их на практике, повышая эффективность и качество проектирования и производства. Отдельно подчеркивается, что сочетание высокоскоростного ламинирования AFSD и наблюдения за процессами сварки/склеивания через рентгеновскую визуализацию способно дать отрасли сразу несколько выгод.
К чему должны привести разработки
- уменьшение воздействия на окружающую среду за счет облегчения конструкций и более эффективного использования материалов;
- повышение безопасности благодаря более предсказуемым и качественным соединениям;
Взгляд в будущее
В Nissan отмечают, что подобные исследования важны не только для конкретного бренда: они способны усилить конкурентоспособность автомобильной промышленности в целом и внести вклад в устойчивое развитие. На фоне электрификации и экологических требований снижение массы, рациональный расход материалов и надежные технологии соединения становятся не опцией, а необходимостью. Поэтому компания намерена и дальше продвигать инновации и углублять сотрудничество между промышленностью и научными кругами, стремясь создавать более безопасные, производительные и экологически чистые автомобили.
Популярные статьи:
