自動車産業におけるSLA 3D印刷

自動車産業におけるSLA 3Dプリンティング近年、プロトタイピングや最終部品にも3Dプリンティングを利用する自動車メーカーが増えています。 BMW、Lamborghini、Jaguar Land Roverなどの業界大手企業はすべて、この新しいトレンドの一部であり、設計コンセプト、機能的プロトタイプ、完成部品を柔軟かつ完全に社内で製造しています。これは、設計者や研究開発プロセス全体にとって便利であるだけでなく、コストを大幅に削減し、新しい設計の市場投入までの時間を短縮することもできます。 ProtoFabでは、この分野で数多くのメーカーと協力しており、自動車のプロトタイピングの豊富な経験を持っています。我々が取り組んできたメーカーの中には、万里の長城モーターズ、中国でSUVとピックアップトラックの最大の生産者があります。 Great Wallと協力して最新モデルのプロトタイプ部品を製造した方法を詳しく見てみましょう。

万里の長城自動車からのSUVの選択

万里の長城は西側の消費者にとって最も有名なブランドの1つではないかもしれませんが、その規模に関しては疑いの余地はありません。 1998年という早い時期に、万里の長城は中国でのピックアップトラックの最大の生産者としてすでに確立されており、それ以来、その市場での地位は強化されてきました。 2000年代に入って、彼らはより多くのSUVに焦点を合わせ始めました、そして会社のHavel H6モデルは中国で最も売れているSUVです。巨大な中国市場を考えると、これは彼らを世界で最も大きい自動車製造業者のうちの1人にします、そして近年、彼らは海外に拡大しています。彼らのピックアップはオーストラリアで人気があり、ヨーロッパの売上高は前年比で成長しています。

2017年、万里の長城はコンパクトSUVに焦点を当てた別のプレミアムブランドであるWEYを立ち上げました。これは最近支援しているプロジェクトです。

2015年から2016年にかけて、万里の長城の「WEY VV7」の開発にProtoFabが重要な役割を果たしました。

当社は2007年に長城市との共同作業を開始して以来、CNC加工および3D印刷サービスを提供してきました。イノベーションと柔軟性は製造業全体としてますます重要になっています。これは確かに自動車業界にも当てはまります。このため、万里の長城は、CNC機械加工のような従来の技術ではなく、柔軟な積層造形技術をますます利用するようになっています。
生産サイクル全体を通して3D印刷

自動車部品のライフサイクルは、研究開発、製造、最終用途の3つの段階で構成されています。3Dプリンティングは、これらの各段階で役割を果たすことができます。万里の長城のような製造業者が3D印刷を利用する特定の方法のいくつかを見てみましょう。

デザインコンセプトの評価：デザインは自動車ブランドが独自に区別する主要な方法の1つであるため、自動車のスタイリングを正しく行うことはその成功に不可欠です。今日では、さまざまなブランドの多くのモデルがボディワークの下で非常に似ていますが、さまざまなスタイルのためにまったく異なる人口統計をめぐって競合しています。設計者がプロセスの最初に設計の方向性を確認しなくても、さまざまなアイデアを試して試行錯誤しながら最適な方法を選択できることが重要です。概念モデルを作成することが高価で時間がかかる場合、設計チームは保守的な設計にもっと重点を置くでしょう、あるいは少なくともさまざまなオプションを試す意欲はないでしょう。 3Dプリンティングを使用すると、デザインプロトタイプをすばやく簡単に低コストで作成でき、デザインチームはさまざまなソリューションを探索できます。

デザインテスト：デザインは美学だけでなく、パフォーマンスと実用性についてもです。新しい車両を開発するときには、すべての部品の設計がその構造的強度、他の部品との互換性、および全体的な実現可能性の観点から適切であることを確認することが重要です。機能的プロトタイプを迅速かつ容易に作成する能力がなければ、いくつかの重要な設計上の決定は、それらを適切にテストに入れることなく、プロセスの非常に早い段階でロックインする必要があります。これにより、エラーや品質の問題が発生する可能性が大幅に高まります。迅速に製造し変更することができる3Dプリント機能プロトタイプは、より速くより便利な開発サイクル以上のものを表しますが、より良くより安全な最終製品にもつながります。

複雑な構造を持つ部品：複雑な構造を含む場合、3D印刷は実際に機能します。これはプロトタイプと最終部品の両方に当てはまります。 3Dプリントを使用すると、デザイナーは自分の想像力を十分に探求でき、部品の製造方法の制限に制約されることはありません。 3Dプリントは可能なことの可能性を大幅に拡大するだけでなく、複雑な部品をより安く、より簡単にそしてより早く製造することを可能にします。

複数の材料を使用している部品：最先端の自動車を開発するとき、いくつかのコンポーネントが複数の材料を利用する必要があることは避けられません。これはゴムとプラスチックの組み合わせ、異なる色の材料の組み合わせ、または透明と不透明の材料の組み合わせです。そのようなケースは自動車製造業ではありふれたものであり、我々は定期的にそれらに遭遇します。 2色射出成形3D印刷などの従来の技術と比較して、いくつかの明らかな利点があります。これらはより強く、より信頼できる部品と高価な金型コストの回避を含みます。

軽量部品：製造業者がこれまで以上に効率を追求するにつれて、軽量化は自動車業界でますます重要になっています。 3D印刷技術では、フォーム充填やmucell技術に頼る代わりに、中空の軽量構造部品を製造することが可能です。どのくらいの軽量化3D印刷がもたらすことができるかの例として、トヨタによって生産された3D印刷された自動車シートは伝統的なシートより72％軽いと測定されました。

特殊ツールの印刷：3D印刷は、コンポーネントやプロトタイプの作成に役立つだけでなく、製造プロセスの他の場所で使用できる特定用途のツールを作成するのにも適しています。これらには、精密測定器具、ならびに鋳造品および金型を含めることができます。

市場の変更後：車の変更は大企業であり、個別化によって群衆から一線を画すことを望んでいる人々、特に若者の不足はありません。これには3Dプリントが最適で、交換用のスポイラー、フロントスプリッター、インテリアダッシュボードパネルなど、本当にユニークな部品を比較的低コストで製造することができます。

以下は、当社が長城汽車用に製造した自動車部品の例です。

ProtoFab SLA600がFormula W Resinを使用してプリントした左フロントドアパネルとスピーカーメッシュ3D

ドアパネルの詳細

我々が印刷した複雑なグリル構造

SLA対CNC

寸法的には、2つの部分は本質的に同一でした

新しい部品や製品を開発するときは、3D印刷とCNCの両方を検討する価値があります。また、一方の技術が他方の技術より適している場合もあります。それで、どれを探すべきかを決めるときに私たちが探すべき要素は何ですか？

大規模生産に最適なCNC

公差と仕上げの品質だけを考えれば、CNCが明確な選択です。 SLA 3Dプリンティングは確かに不正確ではありませんが、滑らかな表面を実現することに関してはCNC加工とはまったく競合できません。さらに、1つか2つのプロトタイプだけではなく、大量の部品を製造する必要がある場合は、特に部品の構造が単純な場合は、CNCを使用することをお勧めします。 CNC加工のもう一つの利点は材料にあります。 SLA 3D印刷は感光性樹脂の使用に限定されていますが、木材、金属、プラスチックなど、ほとんどすべての材料をCNC加工できます。これは、さまざまな一般的な熱可塑性プラスチックを模倣するように定式化できますが、CNCは常にこの点で有利になります。

ＣＮＣプロセスは面倒で非効率的であり、この場合、２５個の別々の部品を機械加工し、次いで互いに接着する必要がある。

一緒に接着されるのを待っているCNC部品のすべての部分。

SLAの柔軟で効率的な

ただし、部品の構造が複雑で、必要な部品数が少ない場合は、3D印刷の方がはるかに効果的です。自動車業界向けの3D印刷の利点をよりよく説明するために、Great Wall Motors用に作成したエンジンカバーのプロトタイプの具体例を見てみましょう。 SLA 3D印刷とCNC機械加工の両方を使用して同じ部品を製造することにしましたが、結果は非常に興味深いものでした。この部分とそれに似た他の部分では、3D印刷はほぼすべての分野でかなり優れていることがわかりました。

たとえば、3D印刷された部品を1つの部品に印刷することができますが、CNC加工部品は複数の部品にして接着しなければなりません。これははるかに手間がかかり、25のセクションすべてを作成するために3台の機械を使用する必要がありました。 CNC機械加工のツールヘッドはその動きが厳しく制限されており、より複雑な形状を作ることは不可能であるため、非常に多くのセクションが必要でした。さらに、最終的なCNC部品の重量は1 kg未満でしたが、27 kgの材料ブロックから切り取られました。これは驚くほどのレベルの廃棄物です。 3Dプリント部品では、樹脂の無駄がほとんどなく、部品全体の製造コストがはるかに低かった。

この3Dプリントエンジンカバーは、一体品として製造されました。

SLAプリンタの実際の印刷時間はCNC加工時間とほぼ同じですが、全体的なCNCプロセスははるかに遅くなりました。これは、CNC機械加工では4時間の分析と6時間の構成を含む10時間の準備が必要だったためです。これは、3Dプリンタの準備に数時間かかるのに匹敵します。また、3D印刷された部品は標準的な洗浄とサンディングだけを必要としましたが、CNC部品はそれが複数のセクションで製造されているため、はるかに多くの後処理が必要です。

CNCに余分な接着時間が必要でした

余分な接着はすべて仕上げに影響を与えました

全体として、3D印刷はより柔軟で、より速く、より効率的で、より安くそしてより少ない労働集約的であることが証明されました。 3Dプリントと連続して比較すると、CNC加工の欠点、特にその一般的な非効率性と柔軟性の欠如が特に明白です。

対照的に、3D印刷された部分は素晴らしくきれいな仕上げでした

両方の技術の比較：

WEY VV7cに取り付けられた最後の部分

3Dプリンティングと自動車産業の将来

Great Wall Motorsとの協力は自動車分野での3Dプリントの有用性を実証するのに役立ちました、そして我々は積層造形が伝統的な製造技術に取って代わることを確信しています。 CNC加工は量産や特定の機能部品にはまだ優れていますが、3D印刷には他にも多くの利点があるため、ほとんどの場合3D印刷を使用するのが簡単な選択です。 Great Wallは、必要なプロトタイプを従来の方法に比べてはるかに迅速に、はるかに低コストで入手でき、さらに開発フェーズ全体を通して大幅に柔軟性が向上しました。このようなメリットがあることから、3Dプリンティングが今後の自動車業界の中心になることは明らかです。

SLA 3Dプロトタイピングは、当社の印刷機器および材料の選択により容易になります