Impressão SLA 3D na Indústria Automotiva

Impressão SLA 3D na Indústria Automotiva Nos últimos anos, temos visto cada vez mais fabricantes de carros fazendo uso de impressão 3D para prototipagem e até para peças finais. Gigantes da indústria como a BMW, a Lamborghini e a Jaguar Land Rover fizeram parte desta nova tendência, produzindo conceitos de design, protótipos funcionais e peças acabadas de forma flexível e totalmente interna. Isso não é apenas conveniente para projetistas e para o processo de P & D como um todo, mas também pode reduzir substancialmente os custos e acelerar o tempo de colocação no mercado de novos projetos. No ProtoFab, trabalhamos com vários fabricantes neste campo e temos uma vasta experiência em prototipagem automotiva. Entre os fabricantes com os quais trabalhamos está a Great Wall Motors, o maior produtor de SUVs e caminhonetes na China. Vamos dar uma olhada detalhada em como trabalhamos com a Great Wall para produzir protótipos de peças para seu modelo mais recente.

Seleções de SUV da Great Wall Motors

A Great Wall pode não ser uma das marcas mais reconhecidas para os consumidores ocidentais, mas não tenha dúvidas quanto à sua escala. Já em 1998, a Great Wall já estava estabelecida como a maior produtora de picapes na China e sua posição de mercado só vem se fortalecendo desde então. Nos anos 2000, eles começaram a se concentrar cada vez mais em SUVs e o modelo Havel H6 da empresa é o SUV mais vendido na China. Dada a enorme dimensão do mercado chinês, isso os torna um dos maiores fabricantes de carros do mundo, e nos últimos anos eles estão se expandindo para o exterior. Suas pick-ups têm sido populares na Austrália e as vendas de europeus estão crescendo ano a ano.

Em 2017, a Great Wall lançou o WEY, uma marca premium separada focada em SUVs compactos. Esse é o projeto com o qual temos ajudado recentemente.

O ProtoFab desempenhou um papel importante no desenvolvimento da Grande Muralha do WEY VV7 durante 2015 e 2016

Começamos a trabalhar com a Great Wall em 2007 e desde então fornecemos serviços de usinagem CNC e impressão 3D. A inovação e a flexibilidade estão se tornando mais importantes na fabricação como um todo, e isso é certamente verdade no setor automotivo. Por essa razão, a Great Wall está usando cada vez mais técnicas flexíveis de manufatura aditiva, em vez de técnicas mais tradicionais, como usinagem CNC.
Impressão 3D em todo o ciclo de produção

O ciclo de vida de uma peça automotiva consiste em três estágios - P & D, produção e uso final, e a impressão 3D pode desempenhar um papel em cada um deles. Vejamos algumas maneiras específicas como fabricantes como Great Wall fazem uso de impressão 3D.

Avaliando os conceitos de design: O design é uma das principais formas pelas quais as marcas de carros se distinguem, de modo que obter o estilo certo de um veículo é essencial para seu sucesso. Hoje em dia, muitos modelos de marcas diferentes são bastante semelhantes sob a carroçaria, mas competem por demografia totalmente diferente devido ao estilo diferente. É importante que os projetistas sejam capazes de experimentar uma variedade de ideias e se aprofundar no melhor caminho através de tentativa e erro, em vez de ter que confirmar uma direção de projeto logo no início do processo. Se a criação de modelos conceituais for cara e demorada, as equipes de design tenderão mais a projetos conservadores ou, pelo menos, não estarão dispostos a experimentar uma variedade de opções. A impressão 3D permite que os protótipos de projetos sejam criados com rapidez, facilidade e baixo custo, liberando as equipes de projeto para explorar uma gama muito maior de soluções.

Teste de design: Design não é apenas sobre estética, mas também sobre desempenho e praticidade. Ao desenvolver um novo veículo, é importante garantir que o design de cada componente seja sólido em termos de resistência estrutural, compatibilidade com os outros componentes e sua viabilidade geral. Sem a capacidade de produzir protótipos funcionais de forma rápida e fácil, algumas decisões-chave de design terão de ser bloqueadas muito cedo no processo, sem colocá-las adequadamente em teste. Isso aumenta muito a chance de erros e problemas de qualidade mais abaixo na linha. Os protótipos funcionais impressos em 3D que podem ser rapidamente produzidos e alterados representam mais do que um ciclo de desenvolvimento mais rápido e mais conveniente, mas também levam a um produto final melhor e mais seguro.

Peças com estruturas complexas: a impressão 3D realmente surge quando estruturas complexas estão envolvidas. Isso é verdade tanto para protótipos quanto para partes finais. A impressão 3D permite que os designers explorem totalmente sua imaginação e não sejam limitados pelas limitações de como as peças são produzidas. A impressão 3D não apenas expande vastamente as possibilidades do que pode ser feito, como também torna as peças complexas mais baratas, mais fáceis e mais rápidas de produzir.

Peças que usam mais de um material: ao desenvolver um veículo de última geração, é inevitável que alguns componentes precisem usar vários materiais. Pode ser uma combinação de borracha e plástico, uma mistura de materiais de cores diferentes ou uma mistura de materiais transparentes e opacos. Tais casos são comuns na fabricação de automóveis e nós os encontramos regularmente. Em comparação com as técnicas tradicionais, como moldagem por injeção de duas cores, a impressão 3D tem várias vantagens claras. Estes incluem peças mais fortes e mais confiáveis e evitar custos de molde caros.

Peças leves: A redução de peso tornou-se cada vez mais importante na indústria automobilística, uma vez que os fabricantes buscam cada vez mais eficiência. Com a tecnologia de impressão 3D, é possível fabricar peças estruturais leves e ocos, em vez de depender do preenchimento de espuma ou da tecnologia mucell. Como um exemplo de quanta economia de peso a impressão 3D pode trazer, um assento de carro impresso em 3D produzido pela Toyota foi medido como sendo 72% mais leve do que o assento tradicional.

Impressão de ferramentas especializadas: a impressão 3D não é apenas útil para a produção de componentes e protótipos, ela também é adequada para a criação de ferramentas de uso específico que podem ser usadas em outros lugares no processo de fabricação. Estes podem incluir ferramentas de medição de precisão, bem como moldes e moldes.

Após a modificação do mercado: Modificar carros é um grande negócio e não há escassez de pessoas, particularmente jovens, que procuram se destacar da multidão com a individualização. A impressão 3D é perfeita para isso, permitindo que peças verdadeiramente exclusivas sejam produzidas a um custo relativamente baixo, por exemplo, spoilers de substituição, divisores frontais ou painéis de painéis internos.

Abaixo estão alguns exemplos de peças automotivas que produzimos para a Great Wall Motors:

Painel da porta frontal esquerda e malha de alto-falante 3D impressa pelo ProtoFab SLA600 usando a Fórmula W Resina

Detalhe do painel da porta

Uma estrutura de grelha complexa que imprimimos

SLA vs. CNC

Dimensionalmente, as duas partes eram essencialmente idênticas

Ao desenvolver uma nova peça ou produto, a impressão 3D e o CNC certamente valem a pena considerar, e há situações em que uma técnica será mais adequada que a outra. Então, quais são os fatores que deveríamos estar procurando ao decidir para qual escolher?

CNC melhor para produção em larga escala

Se considerarmos apenas as tolerâncias e a qualidade do acabamento, então o CNC é a escolha mais clara. A impressão SLA 3D certamente não é imprecisa, mas não consegue competir com a usinagem CNC quando se trata de obter superfícies lisas. Além disso, se você precisa produzir um grande número da peça, e não apenas um ou dois protótipos, o CNC é definitivamente o caminho a percorrer, especialmente se a peça for de estrutura simples. Outra vantagem da usinagem CNC é em materiais. Você pode fazer o CNC de quase qualquer material, incluindo madeira, metal e plásticos, enquanto a impressão SLA 3D é limitada ao uso de resina fotossensível. Isso pode ser formulado para imitar vários termoplásticos populares, mas o CNC sempre terá a vantagem a esse respeito.

O processo do CNC é confuso e ineficiente, neste caso, requerendo 25 peças separadas para serem usinadas e depois coladas.

Todas as peças da parte do CNC esperando para serem coladas.

SLA flexível e eficiente

No entanto, quando as peças são complexas na estrutura e apenas um pequeno número é necessário, a impressão 3D é uma solução muito mais eficaz. Para melhor ilustrar as vantagens da impressão 3D para a indústria automotiva, vamos pegar o exemplo específico de um protótipo de tampa de motor que criamos para a Great Wall Motors. Decidimos produzir a mesma peça usando a impressão SLA 3D e a usinagem CNC, e os resultados foram extremamente interessantes. Descobrimos que, para essa peça e outras partes semelhantes, a impressão 3D era significativamente melhor em quase todas as áreas.

Por exemplo, a peça impressa em 3D poderia ser impressa em uma única peça, enquanto a peça usinada em CNC tinha que ser produzida em várias peças e depois colada. Isso foi muito mais trabalhoso e três máquinas tiveram que ser usadas para produzir todas as 25 seções. Tantas seções foram necessárias porque o cabeçote da ferramenta na usinagem CNC é severamente restrito em seu movimento e formas mais complexas são impossíveis de produzir. Além disso, a parte final do CNC pesava menos de 1 kg, mas foi cortada de um bloco de 27 kg de material, o que representa um nível impressionante de desperdício. Para a parte impressa em 3D, havia muito pouco desperdício de resina e, em geral, a peça era muito mais barata de produzir.

Esta capa do motor impressa em 3D foi produzida como uma única peça.

O tempo real de impressão da impressora SLA foi semelhante ao tempo de usinagem do CNC, mas no geral o processo do CNC foi muito mais lento. Isso porque a usinagem CNC exigiu 10 horas de preparação, incluindo 4 horas de análise e 6 horas de configuração. Isso se compara a apenas algumas horas de preparação para a impressora 3D. A peça CNC também precisa de muito mais pós-processamento, pois é produzida em várias seções, enquanto a parte impressa em 3D exige apenas a lavagem e o lixamento padrão.

Uma hora extra de colagem foi necessária para o CNC

Toda a colagem extra afetou o acabamento

No geral, a impressão 3D mostrou-se mais flexível, mais rápida, mais eficiente, mais barata e menos trabalhosa. Quando comparados back-to-back com impressão 3D, os inconvenientes da usinagem CNC são particularmente evidentes, especialmente sua ineficiência geral e falta de flexibilidade.

Em contraste, a parte impressa em 3D tinha um acabamento limpo

Comparação das duas técnicas:

A parte final ajustada ao WEY VV7c

Impressão 3D e o futuro da indústria automotiva

Nossa cooperação com a Great Wall Motors ajudou a demonstrar a utilidade da impressão 3D no setor automotivo e estamos confiantes de que a manufatura aditiva continuará a substituir as técnicas tradicionais de fabricação. Embora a usinagem CNC ainda seja melhor para a produção em massa e certas peças funcionais, a impressão 3D tem tantas outras vantagens que, na maioria dos casos, a impressão 3D é uma escolha fácil. A Great Wall foi capaz de obter os protótipos de que necessitavam muito mais rapidamente e a um custo muito mais baixo em comparação com os métodos tradicionais, e também com uma flexibilidade muito melhorada ao longo de toda a fase de desenvolvimento. Com esses benefícios, fica claro que a impressão 3D estará no centro da indústria automotiva daqui para frente.

A prototipagem SLA 3D é mais fácil com a nossa seleção de equipamentos e materiais de impressão