Az autóipari gyártási folyamatok leegyszerűsítése additív gyártással

Az autóipari gyártási folyamatok leegyszerűsítése additív gyártással

A minőség és a gyártási teljesítmény ma kulcskérdés az autóiparban. Számos újdonság jelenik meg, például az önvezető járművek és az intelligens autók, így nagy a nyomás a gyártókon és beszállítókon, hogy új gyártási technológiákra és szaktudásra támaszkodjanak a hatékony tervezés, költségkezelés és munkavégzés biztosítása érdekében.

A minőség és gyártás egyik kritikus fontosságú eleme – amely megérett az átalakításra – a gyártási segédeszközök (például befogó készülékek, ülékek, sablonok és mérőműszerek) köre. Ezek az eszközök – amelyeknek a fontosságát gyakran alábecsülik – segítenek a gyártóknak a termékek megbízható, megismételhető és olcsó előállításában. Ha additív gyártást (avagy 3D nyomtatást) használunk a befogó készülékek és ülékek előállításához, azzal nem csupán az átfutási időt csökkenthetjük, de a kisebb mértékű anyagfelhasználás jelentős költségmegtakarítást is eredményezhet.

Cikkünk a befogó készülékek és ülékek 3D nyomtatásának előnyeit tárgyalja a hagyományos gyártási módszerekkel szemben, valamint ideális alkalmazási lehetőségeit a gyártósorokon.

A befogó készülékek és ülékek additív gyártással történő előállításának előnyei

A gyártók hagyományosan CNC-megmunkálású vagy fröccsöntött befogó készülékekkel és ülékekkel dolgoznak, amelyeknek az elkészítése idő- és munkaigényes, megtérülésük előre nem garantálható. Az additív gyártással rövidebb idő alatt készíthetők új alkatrészek mérnöki minőségű alapanyagokból, CNC megmunkálás nélkül, így jelentős mértékű költségmegtakarítás érhető el az eszközök előállítása során.

A befogó készülékek és ülékek 3D nyomtatása a következő fő előnyökkel jár:

  • gyors piacra vitel: 3D nyomtatással gyorsabban és igény szerint állíthat elő befogó készülékeket és ülékeket. Az átfutási idő 70–90%-kal kevesebb a hagyományos gyártáshoz képest.
  • tervezési szabadság: a 3D nyomtatás az alapoktól, rétegenként építi fel az alkatrészeket, ami eltörli a gyártási szempontokat figyelembe vevő tervezés hagyományos korlátait, és számos új lehetőséget nyit a szerszámok konfigurálása terén. Amikor a mérnökök additív gyártásra terveznek, a furatok, kontúrok és összetett organikus szerkezetek többé nem jelentenek akadályt.
  • részegységek összevonása: az additív gyártásra jellemző tervezési szabadságnak köszönhetően azokat a segédeszközöket, amelyek korábban saját összeállítási időt igénylő részegységekből álltak össze, újra gyárthatók, hogy egyetlen alkatrészből valósuljanak meg, csökkentve ezzel a fenntartási költséget.
  • ergonómia: Az alkatrészek új irányelvek mentén történő tervezése azt is lehetővé teszi, hogy növelje a dolgozók kényelmét és az előállított segédeszközök ergonómiáját. Tervezés közben előtérbe helyezheti a funkciókat a gyárthatósági szempontokkal szemben. Ez nem jár további költségekkel, nem növeli meg a gyártási időt, de fokozza a segédeszközöket használó alkalmazottak biztonságát és kényelmét.
  • tömegcsökkentés: a gyártósoron dolgozó alkalmazottak kényelmét és biztonságát növelő másik előny a segédeszközök tömegének csökkentése. A 3D nyomtatás lehetővé teszi az erős, magas minőségű alapanyagok használatát, miközben az alkatrészek funkcionalitása nem csökken a fémből készült változatokkal szemben.
  • digitális készletezés: a 3D nyomtatók közvetlenül CAD-adatokból dolgoznak, így az új tervek gyorsan készíthetők el, és a meglévők könnyedén módosíthatók. Ha például változik a végső alkatrész mérete, és ezért új befogó készülékre van szükség, csak frissíteni kell a befogót megjelenítő CAD modell-t, meg kell rendelni az additív gyártással elkészített alkatrészt, és az új befogó készülék néhány napon belül már a gyártósoron lehet.

Additív gyártás a gyártósoron

Bár a „befogó készülékek” és az „ülékek” kifejezést gyakran használjuk együtt, egyértelmű különbségek vannak közöttük, és az alkalmazási területük is különböző. A befogó készülékek olyan testre szabott eszközök, amelyek egy művelet során egy alkatrész helyét és mozgását irányítják és felügyelik. Ezek gondoskodnak az ismételhetőségről és a pontosságról a termékek gyártása során. Ezzel szemben az ülékek olyan eszközök, amelyek egy alkatrészt egy rögzített helyzetben tartanak egy megmunkálási művelet vagy más ipari folyamat közben. Az ülékek gondoskodnak a változatlan minőségről, csökkentik a termelési költségeket, és lehetővé teszik, hogy a különböző alkatrészek a vonatkozó specifikációknak megfelelően készüljenek el.

Az összeszereléstől a minőségbiztosításon át a logisztikáig a „befogó készülékek és ülékek” teszik zökkenőmentessé az autóipari alkatrészek gyártási folyamatát. Néhány példa a befogó készülékek és ülékek 3D nyomtatásának autóiparon belüli alkalmazási területeire:

  • gyártás és összeszerelés: 3D nyomtatással készült eszközök a gyártási folyamat ezen lépésénél leggyakrabban arra szolgálnak, hogy irányítsák és megtartsák az eszközök és sínek pozícióját az alkatrészek marásakor és fúrásakor.
  • biztonság: gyakran a munkásokra marad az alkatrészek és berendezések biztonságának ellenőrzése, ezért fontos, hogy a befogó készülékek és ülékek a könnyebb használat érdekében könnyűek és ergonomikusak legyenek.
  • minőségbiztosítás és vizsgálat: 3D nyomtatás segítségével precíz, testre szabott eszközöket lehet készíteni, amelyek megfelelnek a minőségbiztosítással foglalkozó részlegek rögzítő és vizsgálóeszközökkel szemben támasztott szigorú elvárásainak. Az additív gyártáshoz kifejlesztett, hőre lágyuló, strapabíró műanyagok a végső vizsgálathoz is képesek sérülést nem okozó felületet biztosítani.
  • csomagolás és logisztika: a leggyakoribb alkalmazási terület, amellyel találkozhatunk a gyáron belüli szállítást elősegítő, testre szabott befogó készülékek előállítása. Az additív gyártás hőre lágyuló műanyagai strapabírók és hőállók és képesek ellenállni a szállítás során jelentkező terheléseknek, például a rezgéseknek, a nyomásnak és a nedvesség hatásának.

Az autóipar izgalmas és forradalmi időket él meg. Azok a gyártók jutnak versenyelőnyhöz, akik képesek a gépjárművek tervezésén túlmutató innovációkra, és készek arra, hogy átalakítsák a tervezési és gyártási folyamatok minden területét. Az additív gyártással létrehozott befogó készülékek és ülékek kulcsszerepet játszanak ebben a folyamatban, mivel hatékonyabbá teszik a munkavégzést, segítik a hibák kiküszöbölését, és lerövidítik a felülvizsgálathoz szükséges átfutási időket.

A 3D nyomtatás évek óta nélkülözhetetlen a gépjárművek prototípusának fejlesztési folyamatában, egyedi vagy testreszabott alkatrészek gyártásában.

Ismerje meg azon 5 kulcsfontosságú területet, ahol az innovatív 3D nyomtatás a tervezéstől a gyártásig átalakítja az autóipart! Töltse le magyar nyelvű kiadványunkat!


3D nyomtatás és profitorientált megközelítés szakértőinktől!

A VARINEX Zrt. 3D nyomtatás üzletága több, mint 20 éves tapasztalattal rendelkezik a 3D nyomtatás szolgáltatás, vagyis a bérnyomtatás területén. Az FDM és a PolyJet technológiákat napi szinten használó mérnök kollégák a legmagasabb színvonalon tudják teljesíteni az ügyfelek megrendeléseit. Az évi több tízezer különféle alkatrész bérnyomtatása során szerzett tapasztalat biztosítja az FDM és a PolyJet technológia közötti megfelelő választást az adott alkalmazási területen.

Projektindítás előtt lépjen kapcsolatba szakértő mérnök kollégáinkkal a 3dp@varinex.hu email címen!

Kéz a kézben: additív gyártás és a digitális folyamat

Kéz a kézben: additív gyártás és a digitális folyamat

A gyártók folyamatosan új módszereket keresnek tervezési feladataik optimalizálására, valamint arra, hogy egyszerűbbé, rugalmasabbá és agilisebbé válva lépést tarthassanak az ügyfelek testreszabási igényeivel. Ez kiterjed az olyan gyártási eszközökbe és gépekbe való befektetésekre, amelyek a vállalatok igényeinek megfelelően lettek kialakítva, és hozzájárulnak a szélesebb körű stratégiai célok eléréséhez.

A haladó gondolkodású gyártók előzetesen felkészülnek erre a trendre, és nyitnak a fejlődő technológiák felé – az egyik legfontosabb testreszabási lehetőséget pedig az additív gyártás és a digitális folyamat kombinálása jelenti.

A 3D nyomtatásnak is nevezett additív gyártás a fizikai tárgyak rétegenként történő előállítását jelenti. Az új alkatrészek és termékek létrehozása hagyományosan időigényes és költséges folyamat, a gyártórendszerek (gyártó- és szerelősorok) újra konfigurálásának szükségessége miatt. Az üzembehelyezési és átállási időhöz kapcsolódó költség pénzügyi hátrányt jelent, különösen az egyedi termékek esetében. Mindez nem fordulhat elő a testre szabott termékek mai, gyors ütemben fejlődő világában – az additív gyártás megoldást kínál erre a problémára.

A legelterjedtebb additív gyártási technológiák közül az FDM és a PolyJet gyártási technológia alkalmas alkatrészek, prototípusok gyors és költséghatékony előállítására. A PolyJet technológia a részletgazdagságáról ismert, az FDM technológia a tartós, végfelhasználásra kész alkatrészek gyártására helyezi a hangsúlyt. Ha az alkatrész esetében kulcsfontosságú a mechanikai szilárdság és tartósság, az FDM a legjobb választás.

Honnan tudhatja, hogy alkatrészeihez Önnek melyik a megfelelő technológia? >>> Tudjon meg mindent a PolyJet és az FDM technológiáról!  

A digitális folyamat kulcsfontosságú az additív gyártás ütemezése szempontjából

Az additív gyártás lehetővé teszi az új prototípusok, alkatrészek és termékek gyors előállítását, a gyártóberendezések nagy léptékű átállítása nélkül. A költségmegtakarítás jelentős lehet még az egyedi termékek esetében is – gondoljunk például egy gép meghibásodására, amikor egy helyszíni 3D nyomtatóval legyártható egy pótalkatrész. A bennük rejlő potenciál teljes kihasználásához érdemes összekapcsolni az additív gyártást és a digitális folyamatot. A fenti példában az IoT (dolgok internete) és az elemzés révén előzetesen felkészülhetünk a berendezés karbantartására, és proaktív intézkedéseket tehetünk. Ha a digitális raktárkészletből a szükséges pótalkatrész virtuális modelljét betápláljuk a 3D nyomtatóba, rövid idő alatt legyárthatjuk a cserealkatrészt, és elkerülhetjük a költséges leállásokat.

Az IoT kulcsfontosságú teljesítményadatokkal is képes szolgálni, amelyekkel zárt hurkú visszacsatolás hozható létre a terméktervezők számára. A valós termékhasználati adatokat a következő termékváltozatot elkészíteni szándékozó tervezők elérhetik a digitális folyamaton keresztül.

A generatív tervezés és a digitális folyamat

A mesterséges intelligencia (MI) átalakítja az iparágakat, a vállalatokat, és az azokban megjelenő szerepköröket is. A terméktervezési és mérnöki szerepkörökben dolgozókat MI-alapú generatív tervezőeszközökkel látják el, hogy kisebb tömegű, hatékonyabb jövőbeli termékváltozatokat hozhassanak létre.

Melyek az additív gyártásra való tervezés technikái?

Az alkalmazandó tervezési technika/technikák kiválasztásakor nagyon fontos átgondolni, hogy hogyan fogják használni az alkatrészt és milyen szerepet fog betölteni. A topológiaoptimalizálás és a generatív tervezés valójában gyakran kapcsolatban áll egymással. A generatív tervezés végső célja egy olyan terv megalkotása, amely jobban, gyorsabban és tömegcsökkentés mellett képes megfelelni a teljesítménykövetelményeknek, számítási módszerek és a meglévő erőforrások használatával. A topológiaoptimalizálás nem más, mint egy bevált generatív tervezési módszer, amely az anyageloszlás optimalizálására fókuszál, megbízható numerikus módszerek használatával. A topológiaoptimalizálással kapott optimalizált alakokat sok esetben nem lehet hagyományos eljárásokkal legyártani.

>>> Ismerje meg az alkotás jövőjét jelentő generatív tervezési technológiát magyar nyelvű összefoglaló kiadványunkból!

Minden gyártási folyamatnak megvan a maga tervezési technikája: a gépi megmunkálásra váró darabokat máshogyan tervezzük, mint a 3D nyomtatással előállított elemeket. Az additív gyártás egyedi tervezési szabályokkal és eszközökkel dolgozik, amelyekkel optimalizált, 3D nyomtatásra kész terveket lehet létrehozni. Ezeket a tervezési megoldásokat azzal a céllal fejlesztettek ki, hogy a lehető legnagyobb mértékben optimalizálja az alkatrész költségét, megbízhatóságát és más, a termék életciklusára vonatkozó szempontokat.

Az additív gyártás rétegenkénti anyagnyomtatással kelti életre ezeket az innovatív, generatív terveket. Az ilyen optimalizált terméktervekkel jelentősen csökkenthető a hulladéktermelés, a felhasznált anyagok mennyisége és a termékek tömege, ami nagy jelentőséggel bír a termékelőállítási költségeire és a gyakorlati teljesítményre nézve.

Az additív gyártás és a generatív tervezés kombinálásával a prototípuskészítés általános költségei is jelentősen csökkenthetők. Helyszíni 3D nyomtató használatával a terméktervezők gyorsan legyárthatnak egy-egy generatív tervezéssel optimalizált prototípust. A gyors prototípuskészítés hatással van a folyamat későbbi lépéseire is. Lehetővé teszi, hogy a gyártók minden korábbinál gyorsabban piacra vihessék a termékeiket, és megfelelhessenek az egyre rövidülő átfutási idők követelményeinek.

A gyártóknak additív gyártási stratégiára lesz szükségük, hogy lépést tarthassanak a tömeges testreszabási trendekkel és a versenyhelyzet kihívásaival. A digitális tervezési folyamattal kombinált additív gyártás lehetőséget biztosít az innovatív technológiák elterjedésére, és képes megkönnyíteni a különféle szerepkörök együttműködését. Az additív gyártás fizikai tekintetben forradalmasítja a gyártósorokat, míg a digitális folyamat képes lesz az összes műveletre vonatkozóan kiterjeszteni annak széleskörű hatását.

Amennyiben a fentiekkel kapcsolatban kérdései lennének, keresse kollégáinkat!

Fehér Zoltán                                                                 Sebők Róbert                                 
3D nyomtatás üzletág igazgató                               CAD üzletág igazgató
és értékesítési vezető                                                 +36 30 977 1824
+36 30 241 7813                                                          sebok@varinex.hu
feher@varinex.hu


FDM és PolyJet technológia a 3D nyomtatás úttörőitől

Az FDM technológiát feltaláló család tagjának lenni azt jelenti, hogy a Stratasys kutatás-fejlesztés iránti erős elkötelezettség támogat minket. A VARINEX Zrt. 3D nyomtatás üzletága több, mint 20 éves tapasztalattal rendelkezik a 3D nyomtatás szolgáltatás, vagyis a bérnyomtatás területén. Az FDM és a PolyJet technológiákat napi szinten használó mérnök kollégák a legmagasabb színvonalon tudják teljesíteni az ügyfelek megrendeléseit. Az évi több tízezer különféle alkatrész bérnyomtatása során szerzett tapasztalat biztosítja az FDM és a PolyJet technológia közötti megfelelő választást az adott alkalmazási területen.

Projektindítás előtt lépjen kapcsolatba a szakértő mérnök kollégákkal a 3dp@varinex.hu email címen!

Az Eckhart 3D nyomtatással optimalizálja gyártósori megoldásait

Az Eckhart is 3D nyomtatással optimalizálja gyártósori megoldásait

Az Eckhart ipari automatizálással foglalkozó amerikai vállalat vezető szerepet tölt be additív gyártás felhasználásában az Ipar 4.0 területén. A cég a fejlett ipari megoldások vezetője, elkötelezett amellett, hogy javítsa a gyárban dolgozók munkakörülményeit, biztonságot, megbízhatóságot és hatékonyságot biztosít az ipar számára, az orvosi eszközöktől az autóiparig. „Az Ipar 4.0 valóban egy intelligens ökoszisztéma, amely összefogja a gyár valamennyi rendszerét, hogy segítsen a folyamatot irányítóknak, és a gyárban dolgozó alkalmazottaknak a jobb tájékozódásban” – mondta Andrew Storm, az Eckhart vezérigazgatója. „A Fortune 500 lista gyárigazgatóinak kilencven százaléka úgy véli, hogy az Ipar 4.0 technológiák bevezetése elengedhetetlen” – tette hozzá Dan Burseth, az Eckhart alelnöke. (A Fortune 500 az USA legnagyobb árbevételű cégeinek listája)

3D nyomtatott egyedi szenzortartó konzol

Személyre szabott, bevált additív megoldások

Az Eckhart testreszabja gyártósori megoldásait az egyes ügyfelek egyedi igényeinek kielégítése érdekében. Megmutatja, hogy pontosan hol fejlődhetnek az ergonómia, a helyszín vagy az anyagköltség tekintetében, önvezető járművek, kollaboratív robotika és additív gyártás használatával. „Ügyfeleink bevált, tartós megoldásokat akarnak. Az összeszerelő üzemben kíméletlenek a körülmények: az eszközöket óránként 60-szor használják, napi háromszor 8 órás műszakban, heti 6-7 napon át” – mondta Bob Heath, az Eckhart Additive Manufacturing tervezőmérnöke. A Stratasys mérnöki minőségű alapanyagai, a Nylon 12 szénszálas és az ULTEM ™ 1010 segítségével olyan tartós megoldásokat tudunk előállítani, amelyek ellenállóak, és kibírják a kíméletlen automatizált ipari környezetet. Az olyan nagy ipari ügyfeleknek, mint a Ford, a Mercedes, vagy az Airbus, az Eckhart megmutatta, hogy a Stratasys alapanyagaiból készült gyártósori eszközök alkalmazása jelentősen javítja a gyártási folyamatot.

„Korábban az alkatrészeinket annak megfelelően kellett megterveznünk, hogy milyen eljárással fogjuk legyártani például manuális megmunkálással vagy CNC-marással. Az additív gyártással azonban korlátlanok a lehetőségek, bármilyen komplikált alkatrész előállítható.”

Sok Eckhart ügyfél ébredt rá, mekkora előnyt jelentenek a gyártási folyamatok során alkalmazott 3D nyomtatott szerelő ülékek, illesztősablonok, és szerszámok.

3D nyomtatott rögzítő befogó

A logók, emblémák, címkék felhelyezése a járművekre egy gyakran ismétlődő művelet.  Az ehhez használatos pozicionáló eszköz kerete igen nehéz, és akár óránként 60-szor is fel kell emelnie a gyárban dolgozó operátoroknak. Ez a folyamatos, ismétlődő mozdulatsor könnyen sérüléshez vezethet.  A 3D nyomtatás alkalmazásával hatékonyan megoldható a tömegcsökkentés, így a könnyített eszközök használatával a sérülések kialakulási esélye csökkenthető.

„Az additív gyártás egy olyan eszköz a kezünkben, amellyel nem helyettesítjük a munkavállalót, de a hatékonyságát az ötszörösére növelhetjük” -mondta Drew Morales, az Eckhart üzletfejlesztési igazgatója.

Társulás egy korszerű jövőért

Az Eckhart felismerte, hogy az idő és az innováció kulcsfontosságú tényezők, és minden vállalkozásra súlyos nyomás nehezedik, hogy gyorsabb legyen. Ez mindenkire vonatkozik, kezdve a tehergépjármű gyártó Caterpillar-tól az orvostechnikai eszközöket gyártó Medtronic-on át a repülőgépgyártókig, mint az Airbus, Boeing vagy a Lockheed Martin.

„Nagyon erőteljesen érezzük, hogy a 3D nyomtatás egy olyan katalizátor, amely lehetővé teszi a vállalkozások számára, hogy sokkal gyorsabban teszteljék az ötleteiket, elképzeléseiket, mint korábban” – mondta Storm.

Az Eckhart esettanulmányán keresztül jól érzékélhető a 3D nyomtatás előnye és kiemelt szerepe az Ipar 4.0 bevezetésében.