Autonvalmistajat hyötyvät eri tavoin 3D-tulostuksen tuomista eduista. Teknologian vakiintuessa yhä enemmän autoteollisuudessa monet yritykset kiinnittävät siihen huomiota, mutta käyttötavat ja tarkoitukset vaihtelevat. Tarpeet voivat kattaa kaiken työvälineistä varaosiin/toimitusketjun hallintaan, käyttövalmiisiin osiin ja jopa kokonaisiin autoihin.
On mielenkiintoista nähdä, kuinka pitkälle teknologia on kehittynyt, miten alan suurimmat nimet käyttävät sitä ja mihin he näkevät sen suuntautuvan tulevissa tuotantoketjuissaan. Tämä artikkeli pyrkii tarjoamaan näkemyksen monista tavoista, joilla jotkut maailman suurimmista autonvalmistajista käyttävät 3D-tulostusta työssään.
BMW
Koska suurin osa 3D-tulostuksesta käytetään pienempiin tuotantosarjoihin, on paljon tilaa räätälöinnille ja monimutkaisuuden lisäämiselle 3D-tulostuksen ainutlaatuisten elementtien avulla. BMW ei ole vieras tällaisille suunnittelu- ja valmistusmuodoille, sillä se käyttää 3D-tulostusta esikehityksessä, ajoneuvojen validoinnissa ja testauksessa sekä konsepti- ja näyttelyautoissa. He hyödyntävät teknologiaa suuremmissa volyymeissa, mutta pienemmät tuotantosarjat mahdollistavat tuotteiden tarkemman personoinnin asiakkaiden tarpeiden mukaan.
Yritys on ollut tuottelias lisävalmistuksen käytössä, ja he näkevät mahdollisesti "suuren tulevaisuuden potentiaalin sarjatuotannolle ja uusille asiakastarjouksille" (BMW:n asiantuntijoiden mukaan Saksassa). He ovat käyttäneet teknologiaa sekä muovi- että metallikomponenttien parantamiseen. He ovat tunnetuimmin tehneet yhteistyötä HP:n kanssa tuottaakseen tuotteita heidän suurten mittakaavojen valmistusjärjestelmillään.
Kuten monet muutkin tämän listan yritykset, BMW on käyttänyt sitä osien valmistamiseen, joita muut teknologiat eivät pysty tuottamaan. Hyvä esimerkki tästä on i8 Roadsterin yläkansi. Tämän osan kiinnikkeen valmistaminen ei olisi ollut mahdollista perinteisellä valuprosessilla. Suunnittelumahdollisuuksien laajentamisen lisäksi 3D-tulostettu auton osa on kestävämpi ja painaa myös vähemmän kuin aiemmat versiot.
Vastaavasti BMW esitteli iFE.20 Formula E -kilpa-auton, jossa on pellavakuiduista valmistettu 3D-tulostettu jäähdytysvipu. Osa esiteltiin vuoden 2019 lopussa. Verrattuna tavallisiin hiilikuitumateriaaleihin, pellava imee enemmän ja kestää paremmin iskuja, mikä voi olla eduksi katukilparadoilla niiden töyssyjen ja törmäysesteiden vuoksi, joilla Formula E ajetaan. Tämä teki siitä ensimmäisen BMW:n kilpa-auton, jota työryhmä käytti osilla, jotka on valmistettu uusiutuvista tekstiilikuiduista, tehden siitä myös ympäristöystävällisen.
BMW:n hanskat suojatulla peukalolla
Yritys käyttää 3D-tulostusta myös työkalujen ja turvallisuuden osalta. Hyvä esimerkki tästä ovat erikoiskäsineet, joita he käyttävät viemärin reikien tulppien viimeistelyyn. Nämä tulpat on asetettava käsin insinöörin sormilla, mikä aiheuttaa paljon rasitusta peukaloille. Onneksi he kehittivät 3D-tulostetun ratkaisun, joka voidaan kiinnittää työkäsineisiin.
Vaikka heidän työnsä omien autojensa parissa onkin tärkeää, yrityksen insinöörit ovat auttaneet myös ulkopuolisissa projekteissa. Yksi esimerkki on räätälöityjen 3D-tulostettujen istuimien kehittäminen Britannian paralympialaisten koripallojoukkueelle. Käyttämällä 3D-kehovarauksia ja uusinta lisävalmistustekniikkaa BMW:n insinöörit rakensivat kokonaisen pyörätuolien kaluston, joka mahdollistaa pelaajien osoittaa kehittyneempää urheilullista taitoa.
Ford
Fordin jigit ja kiinnikkeet
Mitä tulee sitoutumiseen 3D-tulostukseen, Ford on täysillä omaksumassa teknologiaa. Yritys perusti lisävalmistuskeskuksen ja otti sen laajasti käyttöönsä työprosesseissaan. Muovi- ja metallitulosteiden valmistuksessa heillä on pitkäaikainen yhteistyö eri yritysten, kuten Ultimakerin, Stratasysin ja GE Additiven kanssa, jotka tarjoavat koneita kaikenlaisiin lisävalmistussovelluksiin tuotantoketjussa.
He käyttävät myös 3D-tulostusta työkalujen kustannusten ja ajan vähentämiseksi, sillä yritys havaitsi, että omien osien valmistaminen laitoksella oli nopeampaa kuin toimittajien ja muiden vastaavien asioiden odottaminen. He soveltavat samoja periaatteita myös jigeihin ja kiinnittimiin, joita he kehittävät laitoksissa ympäri maailmaa.
He ovat laajentaneet 3D-tulostustoimintaansa viimeisten vuosikymmenten aikana, valmistamalla sekä metallisia että muovisia komponentteja. Yrityksen mukaan: "Viimeisten vuosikymmenten aikana Ford on tulostanut yli 500 000 osaa ja säästänyt miljardeja dollareita sekä miljoonia työtunteja. Missä perinteisillä menetelmillä prototyypin valmistaminen olisi vienyt 4-5 kuukautta ja maksanut $500 000, voidaan 3D-tulostettu osa valmistaa muutamassa päivässä tai tunnissa muutaman tuhannen dollarin kustannuksella."
Vastaavasti Fordin eri tytäryhtiöt ovat esitelleet AM-osaamistaan, erityisesti Shelby GT500:n suunnittelutiimit. Tänä vuonna he 3D-tulostivat lupaavimmat uudet GT500 -mallit muutamassa päivässä, mikä nopeutti parannus- ja testausvaiheita huomattavasti. Tämä tahti mahdollistaa Shelby GT500:n nopean hienosäädön pala palalta, tuoden uusia fyysisiä malleja salamannopeasti. He kehittivät myös uuden spoileri-siipiyhdistelmän, jota tiimi kutsuu nimellä ’the swing’. Tämä uusi muotoilu on merkittävä tekijä GT500:n vaikuttavissa aerodynaamisissa ominaisuuksissa.
EcoBoost-moottori
Yritys saavutti toisen merkittävän 3D-tulostuksen virstanpylvään helmikuussa. Heidän Ford Performance -osastonsa, joka käsittelee suorituskykyisiä komponentteja, 3D-tulosti sen, mitä he väittävät olevan suurin metallinen auton osa toimivassa ajoneuvossa autoteollisuuden historiassa. Metalliosa asennettiin Hoonitruckiin, vuoden 1977 Ford F-150:een, jossa on twin-turbo 3,5-litrainen V6 EcoBoost -moottori. Osa itsessään on alumiininen imusarja, joka on tulostettu GE Additiven Concept Laser X LINE 2000R -laitteella.
Volvo
Vaikka Volvo ei olekaan merkittävin autoteollisuuden 3D-tulostuksen käyttäjä, se on viime vuosina edistynyt merkittävästi tällä alalla. Kuten monet muutkin tämän listan yritykset, Volvo on käyttänyt 3D-tulostusta työkalujen ja toimitusketjun hallintaan. 3D-tulostuksen käyttö on ollut erityisen hyödyllistä yrityksen koneiden täydentämisessä uusilla tulosteilla tuotannosta poistuneiden osien osalta. Volvo käyttää pääasiassa 3D-tulostettuja muoviosia ja suunnittelee metalliosien käyttöönottoa lähitulevaisuudessa.
Vuodesta 2018 lähtien yritys on käyttänyt lisävalmistusta pääasiassa prototyyppien ja työkalujen valmistukseen. "Koska tarvitsemme vain pieniä määriä osia prototyyppien tekemiseen, se on hyvä tapa nähdä, mikä toimii", sanoo Fredrick Andersson, pyöräkuormaajien voimansiirron asennuksen kehitysinsinööri. "Meillä on paljon tietoa ja voimme tehdä muutoksia nopeasti ja helposti 3D-tulostuksen avulla. Tämän ansiosta uuden tuotteen markkinoille saattamisen aika on nopeampi, mikä on suuri etu yrityksellemme."
Prototyyppauksen nopeuden kasvu on ollut yritykselle valtavan hyödyllistä, kuten erilaiset testaamansa uudet teknologiat osoittavat. Esimerkiksi Volvon insinöörit suunnittelivat uusia vesipumppukoteloita yrityksen A25G- ja A30G-ajoneuvoihin. He suorittivat simulointeja kotelon sisäisten virtausreittien optimoinnin keinona, mutta tarvitsivat prototyypin toiminnallista testausta varten uuden suunnittelun varmistamiseksi. Tämän projektin työkalukustannukset olisivat olleet noin $9 090, ja osan kustannukset noin $909. Prototyypin valmistusaika olisi ollut vähintään 20 viikkoa. Toisaalta prototyypin 3D-tulostus maksoi $770 ja kesti vain kaksi viikkoa.
Kuitenkin vuonna 2019 yritys lisäsi panoksia AM-prosesseissaan, erityisesti Volvo Trucks -toimialallaan. Heidän New River Valley (NRV) -tehtaansa Dublinissa, Virginiassa sai tänä vuonna paljon huomiota valmistusmaailmassa. He käyttävät pääasiassa SLS-tekniikkaa, mutta ovat myös kokeilleet muita AM-menetelmiä. Tämä erityinen tehdas tuottaa yli 500 valmistustyökalua ja -kiinnikettä, joita käytetään tuotantolinjalla ja jotka on valmistettu 3D-tulostuksella. Tehdas on myös merkittävä keskus Pohjois-Amerikan autotekniikassa.
Autojen lisäksi yritys kehittää myös rakennuskoneita. Totta kai 3D-tulostus on myös jättänyt jälkensä tähän yrityksen toiminnan osa-alueeseen. Volvo käytti 3D-tulostusta nivelperävaunukuormaajien uudelleen työkaluttamisessa, mikä vähensi prototyyppien kustannuksia kymmenesosaan. Tämä myös mahdollisti ajan lyhentämisen 20 viikosta vain kahteen viikkoon.
GM
Vaikka heidän 3D-tulostustoimintansa on pääasiassa liittynyt prototyyppien valmistukseen, he laajentavat toimintaansa. Yritys aikoo lisäksi kasvattaa tulostustoimintaansa tuottaakseen "kymmeniä tuhansia osia laajamittaisesti teknologian kehittyessä", kertoo Kevin Quinn, lisäaineisen suunnittelun ja valmistuksen johtaja GM:llä. Tämä suunnitelma todennäköisesti toteutuu seuraavien viiden vuoden aikana.
Yrityksen Warren Tech Center valmistaa vuosittain noin 30 000 prototyyppiosaa. Osat koostuvat vähintään yhdeksästä eri materiaalilajista, käyttäen muovien, metallin ja jauheiden yhdistelmiä. Niitä käytetään pääasiassa prototyyppien valmistukseen, mutta yritys tarkastelee myös loppukäyttöosia. He omistavat myös yhdessä HRL-laboratoriot Boeingin kanssa, joka lopetti 3D-tulostetun alumiiniseoksen valmistuksen.
Dan Grieshaber, GM:n globaalin valmistuksen integraation johtaja, totesi, että suurimmassa osassa GM:n tehtaita on nyt 3D-tulostimia. Yritys aikoo lisätä niiden määrää entisestään, ainakin Pohjois-Amerikan tehtaissaan. Tämä toimenpide todennäköisesti säästää GM:lle miljoonia dollareita vuosittaisissa tuotantokustannuksissa. GM on pitkään ollut sijoittaja 3D-tulostukseen ja sen erilaisiin alateknologioihin. He käyttävät sitä työkalujen ja lisävarusteiden nopeaan valmistukseen työntekijöilleen tehtaissaan. Juuri tänä vuonna yritys ilmoitti, että $35 000 3D-tulostuskoneen käyttöönotto on säästänyt yritykselle $300 000 kahden vuoden aikana. Vaikka työkalujen valmistus on tulostimen ensisijainen tehtävä, on mahdollista, että yritys lisää lisäainevalmistuksen roolia päivittäisissä toiminnoissaan.
Heidän yhteistyönsä Autodesk kanssa on ollut hyödyllistä kevyiden 3D-tulostettujen osien valmistuksessa, jotka voivat auttaa autonvalmistajaa saavuttamaan tavoitteensa lisätä vaihtoehtoisilla polttoaineilla toimivia ajoneuvoja tuotevalikoimaansa. Osana tätä samaa yhteistyötä molemmat yritykset esittelivät vuonna 2019 ruostumattomasta teräksestä valmistetun ja Autodesk-teknologialla kehitetyn 3D-tulostetun istuimen kiinnikkeen.
Vuoden 2019 alussa GM tutki uutta 3D-tulostuksen suunnittelusovellusta. Yhteistyössä Michellinin kanssa he pyrkivät valmistamaan uudenlaisen renkaan, jolla on erinomainen kestävyys. Uptis-rengas on vielä kehitysvaiheessa, mutta yritykset ovat siirtyneet testausvaiheeseen. He väittävät, että renkaat olisivat 100-prosenttisesti kestäviä, kestäviä ja voisivat kestää vielä pidempään. Ne ovat myös paljon ympäristöystävällisempi vaihtoehto, jossa tuotannossa syntyy vähemmän jätettä. Äskettäin insinöörit käyttivät Chevrolet Bolt EV -autojen kalustoa testatakseen uusia renkaita Michiganissa ja ovat ehdottaneet mahdollisuutta tehdä ne yleisesti saataville vuonna 2024.
Porsche
Porsche on käyttänyt 3D-tulostusta monenlaisiin tarkoituksiin, suurista komponenteista vanhempien mallien toimitusketjun uudistamiseen. Porsche käyttää tällä hetkellä 3D-tulostusta hyvin tarkkojen varaosien valmistukseen, mutta ei kovin laajasti. Tämä johtuu tiukoista laatuvaatimuksista, joita heidän on noudatettava turvallisuuden varmistamiseksi. Yritys valmistaa myös kokonaisuudessaan pienemmän määrän yksiköitä, koska se on enemmän klassisten ja luksusautojen merkki.
Porsche 959:n kytkimen vapautusvivun kaltaisten tuotannosta poistettujen osien kehittämiseen yritys käyttää laser-sulatusta. He hyödyntävät jauhettua työkaluterästä ja saavat osan valmistettua paljon tehokkaammin kuin vaihtoehtoisilla menetelmillä olisi mahdollista.
3D-tulostuksen käyttö on myös mahdollistanut yrityksen siirtymisen tilauspohjaiseen tulostukseen, mikä vähentää huomattavasti materiaalien, kuljetuksen ja varastoinnin kustannuksia. Tämä on myös hyödyllistä, koska näiden osien kysyntä ei ole suuri ja niiden jatkuva valmistus on usein kallista. Porsche on tunnetuimmin tehnyt yhteistyötä Markforgedin kanssa näiden klassisten osien elvyttämiseksi.
Pääasiassa he käyttävät SLM- ja SLS-tekniikoita eri osien valmistukseen. Porsche on todennut, että 3D-tulostetut osat ovat monissa tapauksissa parempia kuin vanhemmat osat. Vaikka he tällä hetkellä tulostavat rajallisen määrän osia, he ovat laajentaneet valikoimaa vuodesta 2018 lähtien ja testanneet tulevia komponentteja.
Jos sinulla on kysymyksiä tai palautetta.
XTJ on johtava OEM-valmistaja, joka on omistautunut tarjoamaan yhden luukun valmistusratkaisuja prototyypistä tuotantoon. Olemme ylpeitä siitä, että olemme ISO 9001 -sertifioitu järjestelmän laatujohtamisyritys, ja olemme päättäneet luoda arvoa jokaisessa asiakassuhteessa. Teemme tämän yhteistyön, innovoinnin, prosessien parantamisen ja poikkeuksellisen työn laadun kautta.
