Как печать гранулами используется в разных отраслях промышленности: автомобили, энергетика, космос

Автомобилестроение

Центральная консоль BMW

В 2027 г. BMW Group планирует выпустить на рынок автомобиль с центральной консолью, напечатанной из полимерных гранул на крупноформатном принтере.

Традиционно корпус консоли изготавливается литьем под давлением, что требует дорогостоящего оборудования. Конструкция включает множество деталей от разных подрядчиков. Сборка компонентов занимает дополнительное время.

На 3D-принтере конструкция печатается сразу цельной. Перед окончательной обработкой и установкой компонента требуется лишь минимальная механическая обработка.

BMW планирует производить около 18 тыс. консолей ежегодно с помощью роботизированных 3D-принтеров, работающих по технологии послойного наплавления гранул (FGF).

В конструкцию интегрированы два воздуховода, которые в противном случае пришлось бы изготавливать отдельно с помощью литья под давлением. 3D-печать позволила оптимально разместить воздуховоды внутри консоли.

Разработка Ford

Научно-исследовательский центр компании Ford разработал 3D-принтер Stratasys Infinite Build, который может ускорить создание более легких и персонализированных автомобилей.

Обычные 3D-принтеры печатают объект, нанося пластик послойно снизу вверх. Поэтому высота напечатанного изделия ограничена высотой рабочей камеры принтера.

Уникальность Stratasys Infinite Build в том, что он печатает вдоль горизонтальной оси. Такой подход позволяет создавать объекты практически неограниченной длины, так как напечатанная часть просто выходит из принтера, а процесс продолжается.

Принтер использует запатентованный микрогранулированный порошок, по консистенции напоминающий песок. Роботизированная рука пополняет емкости с материалом по мере необходимости, что позволяет машине непрерывно работать в течение многих часов или даже дней.

Прототип принтера находится на стадии тестирования. Уже сейчас он может работать в автоматическом режиме всю ночь, и компания планирует установить систему видеонаблюдения, чтобы инженеры могли следить за ходом работ удаленно.

Ford использует 3D-принтеры для проектирования электроавтомобилей >>

Судостроение

Проектирование кормовых секций

Традиционно кормовые секции судов изготавливают из композитных материалов с использованием пресс-форм и оснастки, что делает процесс долгим и дорогим.

Компания Caracol изготовила кормовые секции, используя роботизированную платформу LFAM. Такой подход позволил исключить оснастку и избавил производство от ограничений, связанных с изготовлением пресс-форм.

Метод LFAM был выбран благодаря высокой скорости нанесения материала, стабильности процесса и многоосевому роботизированному управлению. Все это позволяет изготавливать крупные конструкционные детали с контролируемой геометрией и повторяемой точностью размеров.

Материал:

• пластик ASA с 20% стекловолокна, в гранулах.
• Время печати: 14 ч.
• Вес: 9,5 кг.
• Размеры: 780 × 270 × 610 мм.

Благодаря оптимизации нанесения материала, исключению оснастки, сокращению ручного труда и контролируемому 14-часовому производственному циклу были достигнуты результаты:

• сокращение отходов до 30%.
• сокращение сроков выполнения заказа до 60%.
• снижение затрат до 60%.

Что могут печатать FGF-принтеры? >>

Аэрокосмическая отрасль

Носовая часть дрона

Компания Caracol внедрила технологию LFAM в процесс изготовления композитных деталей, включая носовую часть беспилотного аппарата.

• Технология: LFAM + постобработка на станке с ЧПУ.
• Материал: армированный углеволокном поликарбонат (PC CF).
• Размеры и вес: 1100 × 1100 × 900 мм, 260 кг.
• Размер сопла: 12 мм.

Две монолитные детали были напечатаны на роботизированной платформе с высокой точностью и структурной целостностью. Постобработка на станках с ЧПУ позволила достичь допусков и качества поверхности, соответствующих аэрокосмическим стандартам.

Результаты:

• напечатанные детали до 50% легче по сравнению с традиционными.

• До 40% меньше материальных отходов.

• Ускорение производственных циклов до 50%.

• Снижение общих производственных издержек примерно на 30%.

• Печать единого монолитного изделия, исключающая сборку и ручные операции.

Производственная оснастка

Изготовление оснастки требует длительных производственных циклов и большой доли ручного труда. Технология LFAM позволяет создавать композитные и облегченные инструменты в рамках единого процесса, что исключает необходимость сборки и сокращает сроки выполнения заказов.

Кроме того, 3D-печать обеспечивает гибкость проектирования, ускоряет производство и дает возможность использовать перерабатываемые термопластичные материалы, соответствующие требованиям аэрокосмической отрасли.

Направляющие:

• Материал: ABS с 30% стекловолокна.
• Размер и вес детали: 1800 x 1600 x 700 мм, 400 кг.
• Время печати детали: 16 часов.
• Постобработка: механическая.
• Снижение веса: 70%.
• Сокращение сроков выполнения заказа: 80%.
• Снижение затрат: 30%.

Оснастка для обрезки и сверления:

• Материал: ABS с 20% углеродного волокна.
• Постобработка: механическая.
• Размер и вес: 1700 x 1500 x 2200 мм, 600 кг.
• Время печати: 30 часов.
• Снижение веса: 70%.
• Сокращение сроков выполнения заказа: 80%.
• Снижение затрат: 30%.

Выбрать FGF-принтер >>

Энергетика

Форма для лопастей ветрогенераторов

Американская научно-исследовательская организация «Сандийские национальные лаборатории» напечатала на FGF-принтере форму для изготовления 13-метровых лопастей ветрогенераторов.

На полный цикл проектирования и изготовления формы традиционными методами, включая производство прототипов, может уходить до шестнадцати месяцев. В случае с 3D-печатью время сокращается до двух недель.

3D‑печать лопастей и других деталей ветрогенераторов: технологии и материалы >>

Производство мебели

Арт-кресло

Объект был напечатан сразу цельным. Сборка не требовалась. Оборудование — крупноформатный FGF-принтер Piocreat G12. Стоимость материала (14 кг пластика) + производства составила около 100 $. Процесс печати занял 5 часов.

В традиционном производстве цикл изготовления такой модели занял бы как минимум две недели, а стоимость была бы намного выше.

Кресло для здоровой спины

Bikechair — кресло для пассивной гимнастики и поддержания правильной осанки. Время печати: 10 часов. Материал: гранулы ABS. Совместный проект компаний Eni Versalis и Delta WASP 3MT Industrial.

Узнать больше о необычной мебели >>