3D печать становится все более востребованной, причем не среди гиков, а в промышленных компаниях. Печатают небольшие детали и массивные дома, печатают инструменты для работы мастеров и автомобильные запасные части. На днях в сети появилась информация о том, что компания Bugatti Automobiles создала тормозной суппорт (калипер) путем 3D печати.
Конечно, эта деталь создана из металла, а не пластика, но все равно, метод ее создания относится к «печатным». После готовности элемента его испытали, и все проверки калипер прошел, включая нагревание при торможение до тысячи градусов.
Преимущества 3D печати в том, что она позволяет создавать сложные детали, которые не требуют или почти не требуют постобработки. Кроме того, печатать можно составные детали единым куском, чем нельзя сделать никаким другим методом. Структура детали может быть сколь угодно сложной — продвинутые 3D принтеры справятся с любой задачей.
Стоит отметить, что 3D печать позволяет создавать аналоги обычных деталей, но с меньшей массой. Это достигается, в частности, путем изменения общей структуры элемента. Что касается калипера, то он стандартный, его геометрические характеристики решили не менять.
Время создания такой детали оставляет желать лучшего, поскольку на процесс ушло 45 часов (к сожалению, компания не сообщила, за какое время создается стандартная деталь). Элемент тормозного механизма был создан из металлического порошка, его спекали лучом лазера мощностью в 400 ват. Всего деталь состоит из 2313 слоев порошкового титана.
Испытания проводились не в полевых условиях, а на стенде. Тормозной диск раскручивали до оборотов, которым соответствует скорость в 400 км/ч в нормальных условиях. Затем запускался тормоз, диск останавливался. Во время повторного теста диск разогрелся до 1,1 тысячи градусов. Температура была настолько высокой, что загорелись тормозные колодки. Компания признала испытания успешными.
Если дальнейшие тесты пройдут хорошо, то в Bugatti Automobiles будут использовать новый техпроцесс для создания всех калиперов для гиперкаров Chiron.
Стоит отметить, что печатают не только детали для автомобилей. Например, в Великобритании планируют печатать запчасти для салонов поездов. В обычной ситуации эти детали повреждаются довольно часто, а большой запас железнодорожники с собой вряд ли будут возить. Кроме того, проблему составляют поезда, которые эксплуатируются уже давно, и серийное производство запчастей к которым остановлено.
В результате железнодорожникам приходится обращаться к производителям с просьбой принять штучный заказ, что довольно дорого. А если речь идет не о косметическом, а капитальном ремонте, то стоимость его возрастает в разы по сравнению с ценой капитального ремонта обычного состава, для которого есть запасные части.
Источник: railway-technology
Изначально железнодорожники создадут самые ломающиеся элементы — пластиковые ручки, разного рода элементы обшивки, пластиковые крышки, подлокотники. Они часто ломаются даже в новых вагонах, не говоря уже о тех, что отслужили несколько сроков.
3D печать не является чем-то новым для разработчиков транспортных средств. Еще несколько лет назад компания Boeing подала заявку на патент в сфере 3D-печати. Новый метод предполагает создание на специальных принтерах запасных частей. Если что-то ломается, то вышедшую из строя деталь можно напечатать всего за несколько минут. В самолете тысячи элементов, и создать запас деталей достаточно сложно, а главное — затратно. Ведь какие-то запчасти могут и не пригодиться, а пролежать все время на складе. Boeing собирается избавиться от нужды хранить в запасниках более 30 тысяч деталей, используя вместо этого указанный принцип.
Boeing уже заменяет некоторые пластиковые элементы в своих самолетах, которые поломались, на напечатанные. Но это лишь начало, о 30 тысячах речь пока не идет, компания тестирует технологию замены лишь с несколькими сотнями запчастей. Скорее всего в скором будущем многие отрасли промышленности и транспорта будут использовать 3D печать разных видов.
Комментарии (33)
ebragim
26.12.2018 01:50И ни слова об основном преимуществу этих калиперов: их спроектировали, прогнав через ПО для испытания нагрузок, в результате чего появилась модель с удалением всего лишнего металла при сохранении необходимой прочности. Теперь не надо делать деталь в пару кило веса, потому что так проще выточить — остаются только те части, которые нужны для работы. Потому и формы такие округлые и ажурные.
stardust1
26.12.2018 02:18Вообще-то это написано в статье:
Стоит отметить, что 3D печать позволяет создавать аналоги обычных деталей, но с меньшей массой. Это достигается, в частности, путем изменения общей структуры элемента.
Интересно было бы узнать цифры: соотношение веса, сравнение затрат… А то сдаётся мне, учитывая цену на их авто, что там экономия минимальна и поэтому никаких цифр, а только чистый маркетинг.aapazhe
26.12.2018 06:28В статье написано
Что касается калипера, то он стандартный, его геометрические характеристики решили не менять.
Moskus
26.12.2018 11:18Это странный момент, потому что обычный тормозной суппорт выглядит вот так:
а на напечатанном явно видны формы, которые характерны для того, что считается специально под печать — все эти «волокна» и «пузыри».
radonit
26.12.2018 08:03Это да, тема модная, но насколько актуальная, особенно для авто? Эта масса особо не повлияет ни на что, при этом в серию деталь не пустить, очень дорого что с ресурсом тоже не ясно. 3д печать и топологическая оптимизация займут своё место, но не настолько уж и большое, особенно в свете уделяемого им внимания.
Q2W
26.12.2018 08:56Вес суппортов — это не только вес автомобиля, но и неподрессоренная масса.
А у больших суппортов, которые бывают у дорогих автомобилей, она особенно велика.
И эта неподрессоренная масса очень влияет на комфорт езды по неровностям. Чем меньше неподрессоренная масса, тем по ощущениям меньше машина замечает неровности.
Так что это очень важно.
P.S.: помню, забирал из транспортной комплект суппортов на свою машину. Так еле допёр от склада до машины. Килограмм 20 они в сумме весили.
AMIluvatar
26.12.2018 10:21Это неподрессоренная масса, там уменьшение массы очень важно, особенно на гиперкарах.
пс. Аддитивные технологии — крутая штука, особенно в плане порошкового запекания. Сейчас много софта нового вышло как от гигантов рынка (типа Дассаулт системс), так и от новых компаний. Этот софт позволяет моделировать процессы печати, вводить изначальные погрешности, чтобы при остывании под действием остаточных напряжений деталь приобретала нужную форму, и многое другое. Единственное — вопрос цены.
ппс. Я буду обновлять страницу перед комментированием.
Moskus
26.12.2018 23:08Рынок performance- и гоночных запчастей и агрегатов весьма велик. А технологии порошкового спекания позволяют уже сейчас удешевить производство, например, титановых деталей сложной формы — фрезерование таких деталей весьма и весьма непростое дело.
tommytnt
26.12.2018 02:41Эти технологии можно применять в каких угодно благих целях, но использоваться будет для создания ещё более неразборных полуосей, суппортов, коробок etc. Увы.
Ryav
26.12.2018 07:08Да, для потребителя это удорожание конструкции. Но если ты готов платить за такую машину, нужно учитывать и обслуживание. А не на последние деньги в кредит брать дорогой автомобиль, а потом жаловаться, что тут слишком сложная конструкции, что приходится узел в сборе менять.
Q2W
26.12.2018 08:58Сначала всё новое и передовое внедряют в самые дорогие машины.
Потом в машины подешевле.
И так инновация рано или поздно доходит до самых дешёвых моделей.
Особенно, если инновация выгодна производителю, а не только потребителю (как, например, боковые подушки безопасности).striver
26.12.2018 09:38Особенно, если инновация выгодна производителю, а не только потребителю (как, например, боковые подушки безопасности).
И что не так с этим элементом?AMIluvatar
26.12.2018 10:23Я думаю имеется ввиду, что данная опция выгодна только потребителю, а производителю нет, так как идет просто усложнение конструкции.
striver
26.12.2018 10:26Всё наоборот. Чем сложнее производство — тем сложнее и дороже обслуживание. А на обслуживании и ремонте, автодилеры, в основном, так и зарабатывают. Но, эти усложнения делают автомобили более безопасными. Жизнь дороже.
AMIluvatar
26.12.2018 10:34В приведенном примере (боковые подушки), никакого обслуживания данный узел не требует. Ремонт — модульная замена, да и не всегда ремонтируют, ибо машина со сработавшими боковыми подушками — почти гарантированно признается тоталом у страховой. Так что выгоды производителю от него я не вижу (помимо маркетинга).
Q2W
26.12.2018 11:33Боковые подушки безопасности есть на люксовых Тойотах для внутрияпонского рынка аж начала 90-х.
Но их сложно найти в современных машинах нижнего ценового сегмента.
striver
26.12.2018 09:57В комментариях как-то не правильно воспринимают печать деталей. В авиастроении уже давно это делают. И самолеты летают не хуже, даже лучше, ибо это позволяет уменьшит вес деталей, да и прочность выше. Одно дело — монолитная сложная деталь или же десятка мелких.
kahi4
26.12.2018 13:58Хм, интересно, зачем я тогда изучал материаловедение, кристаллические решетки всякие, литьё под давлением? Отпуски, усадки, закаливание металлов, сплавы?
Это я к тому, что и старыми добрыми методами не столь уж и сложно изготовить в том числе подобные детали, и времени это будет занимать никак не 45 часов. И люди там стараются не только из-за того, что форма сложная, а ещё из-за разных особенностей разных процессов производства, дающие разные характеристики на выходе. Мне в 3д печати в тяжелой промышленности видится преимущество в виде простой возможности печати мастер-форм сложной формы для дальнейшей отливки, сразу готовые изделия — чем это лучше чем отлить две половинки и спаять их обратно?
alexhott
26.12.2018 14:45Да даже на примере этого суппорта нужно:
1 Создать модель — вырезать на чпу из чего-либо, а раньше руками резали. например из дерева.
2 Отлить в опоку, в землю, в спец смесь — смесь эту надо где-то взять, подготовить. Металл расплавить в печи. То есть нужен целый литейный цех.
3 Отфрезеровать как минимум на двух типах станков — вертикальном и горизонтальном или в обрабатывающем центре ЧПУ. То есть нужен станок, расходники к этому станку. человек. который на нем умеет работать. Если литье хреновое то еще облои снять предварительно.
4 Просверлить отверстия — тоже нужен сверлильный станок, оснастка, человек.
5 Развернуть отверстия для направляющих — это опять оснастка, станок, человек.
6 Отшлифовать поверхности под поршни гидравлики — оснастка, станок, человек.
7 Нарезать резьбу для гидропривода — оснастка, станок, человек
При печати:
1 Создать модель — в виде файла на ПК, нужны ПК. ПО. Человек
2 Напечатать — нужен 3д принтер и человек.
3 Фрезеровать все-равно придется, но на порядок а то и два меньше.
4 Развернуть отверстия для направляющих — сверлить не нужно. отверстия уже будут.
6 Отшлифовать поверхности под поршни гидравлики — никак без этого.
7 Нарезать резьбу для гидропривода — хотя возможно уже и напечатать можно.kahi4
26.12.2018 15:03Ну хороший современный ЧПУ с большим количеством степеней свободы может сам сделать всю пост-обработку, хотя если говорить про массовые изделия, до литья и штамповки всему далеко по скорости (а вместе с ним и дешевизне). Одними словами — печатать пресс-форму это одно, а вот печатать само изделие — совсем не вариант при больших партиях (впрочем, конкретно Bugatti могут себе позволить).
Я скорее про прочностный характеристики изделия, его выносливость и прочее. Очень часто предпочитают даже на шурупы вместо сварки посадить, а тут считай вообще одна сплошная сварка. А как же «направленная кристаллизация» и подобные вещи, из-за которых выбирают более дорогие способы изготовления? (Звучит как алхимия, знаю, но нет). А то получаем, что можем сделать более сложную форму, срезав ненужную массу, но должны увеличить толщину, чтобы не потерять прочность, толку тогда? И ладно там корпус, но те же супорта вроде как являются силовым элементом.
OnelaW
26.12.2018 14:51Ну, человечество когда-нибудь перейдет на полностью роботизированное производство(от производства сырья и полуфабрикатов до производства готового изделия) механизмов и устройств включая автомобили. Вот для этого разные производители пробуют разные концепции. Что из этого получится поживем увидим.
Знание сопромата и материаловедения и прочих знаниях основанных на точных науках в эпоху консумеризма не везде выливается в выгоду. Возможно в будущем этими знаниями будут обладать еще меньшее количество людей чем сейчас.
shteyner
27.12.2018 16:153д печать позволит крайне серьёзно сэкономить на комплектующих и упросить ремонт. Всё необходимое можно будет напечатать на месте, не нужно будет держать 30-40к наименований деталей на складах в крупных городах, не нужно будет десятилетиями держать запас запчастей на своих собственных складах после снятия с производства для ремонта. Достаточно будет продавать чертежи, скорее всего будут отстёгивать денежку за каждое использование. Людям же не придется ждать по паре месяцев заказаную деталь, если ее нет в городе, можно будет напечатать на месте за пару дней, ну неделю, если очередь есть.
kahi4
27.12.2018 17:06Это и сейчас прекрасно решается ЧПУ по типу таких, было бы желание.
Главное преимущество печати — возможность изготовлять цельную деталь со сложной внутренней структурой, в том числе производить внутренние подвижные части, которые иными методами поместить туда будет сложно. Но вопрос — насколько это выгоднее и прочнее, чем сделать деталь сборной для меня лично открытый. Вон, даже в авиации, про использование 3d печати в которой тут неоднократно говорили, толком кроме эксперементальных частей ничего не печатают. (Производство композитных фюзеляжей и крыльев сложно назвать 3d печатью).
P.S. А вот с композитными изделиями, которые будут печататься сразу из нескольких материалах, печать дает огромное преимущество.
striver
27.12.2018 21:45Не знаю о каких экспериментах идет речь, но печатают они много. Что выгодней? В первом видео сказано, что обычно часть крыла делают 3 месяца, на 3д принтере — 30 часов.
alexhott
26.12.2018 14:31Сейчас 3д печать из металла уже становится экономически выгоднее чем классическая технология.
Популярность в авиастроении и ракетостроении 3д печать сыскала именно за счет возможности сэкономить. Стремление к минимизации веса приводило к необходимости длительного процесса мехобработки деталей и их к усложнению. А это люди, станки, оснастка, крепеж, отходы и т.п.
В автомобилестроении пока обходятся классическими технолгиями, хотя тоже движутся к усложнению — турбонагнетатели, регулируемый подъем клапанов и подобные вещи тоже возможно выгоднее печатать.
Alter2
27.12.2018 00:12Интересно, что за тормозная жидкость умудрилась не вскипеть при температуре суппорта в 1100 градусов?
0o0
Выглядит очень круто.
Бедный диск. Интересно, после пары таких торможений они испытывали въезд в лужу...
quqdron
Не дай бог
оптимизация расходов, дойдут такие изделия до наших реалий (~-10 C + химия на дорогах) к утру колесный диск примерзнет к суппорту насмерть. А летом неподрессоренная масса будет…sevikl
я смутно догадываюсь, что вы это про ажурность итоговой конструкции, да? выражайтесь чётче, иначе в минусах утопят и карму загадят, как мне.