مصنع نيسان في سانت بطرسبرغ: تُستخدم الأجزاء المصنوعة على طابعة ثلاثية الأبعاد (بيضاء في الصورة) لإصلاح غطاء صندوق السيارة. الصورة: فيدوموستي / نيسانتعد صناعة السيارات من أوائل الصناعات التي وجدت فيها تقنية 3D تطبيقًا تجاريًا: في عام 1988 ، بدأت شركة فورد في استخدام الطابعات ثلاثية الأبعاد لطباعة عناصر النموذج الأولي الفردية.
يستفيد هذا القطاع من الاقتصاد اليوم من إنجازات التقنيات المضافة والمسح الضوئي ثلاثي الأبعاد. تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد طريقة مثالية لإنشاء نماذج أولية وأجزاء وتجميعات وظيفية ، فضلاً عن الأدوات والقوالب. إنه يوفر الوقت والمال في مراحل تطوير المنتجات والصب ، مما يوفر تصنيع الأجزاء المعقدة هندسيًا بتفاصيل عالية. تحل الماسحات ثلاثية الأبعاد والبرامج المتخصصة بمستوى جديد مشاكل
التحكم الهندسي والهندسة العكسية ، مما يقلل من وقت إنتاج السيارة ، مما يساعد على تحسين جودة المنتج وتقليل نسبة الرفض.
قامت بعض شركات صناعة السيارات الكبرى بالفعل بإعداد
إنتاج تسلسلي على طابعات ثلاثية الأبعاد للمكونات لطرزها الكلاسيكية أو السيارات المخصصة. يستثمر رواد السوق بكثافة في إنشاء مراكز تكنولوجيا مضافة للإنتاج التجريبي. على سبيل المثال ، تمتلك BMW مثل هذا المركز - وتنتج أكثر من 100 ألف عنصر سنويًا ، ومن المقرر في عام 2019 افتتاح مجمع كبير آخر.
كما يتيح تطوير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد
وتطوير مواد جديدة ذات خصائص فيزيائية محسنة إدخال أفكار جديدة ومبتكرة جذرية. لذلك ، فإن تقنية إطارات ميشلان فيجناريان "غير الهوائية" مع القدرة على تغيير نمط المداس اعتمادًا على الطقس ، تعمل على إزالة الثقوب ومشاكل الضغط المنخفض وغيرها من مخاطر القيادة.
ربما تكون السيارة المطبوعة بالكامل على طابعة ثلاثية الأبعاد هي حقيقة المستقبل غير البعيد. ومع ذلك ، كل ما سبق هي إنجازات شركات صناعة السيارات الغربية. ولكن ما هو الوضع وآفاق تطوير التقنيات المضافة في روسيا؟ سنركز في هذه المقالة على فوائد الطباعة ثلاثية الأبعاد ، والنظر في استخدام الابتكار في سوق السيارات المحلي ، وكذلك الأمثلة العملية للتنفيذ.
كيف يتم استخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات
التقنيات المضافة تحل بشكل فعال المهام التالية لإنتاج السيارات:
سيمكّن النموذج الأولي من تحسين الإنتاج لتلك الشركات التي تنتج سيارات (ولكن ليس لتجميع النماذج الجاهزة) ، وكذلك لمصنعي مكونات السيارات التي يتم توفيرها للناقل.
عن طريق التحسين الطوبولوجي ، يمكن للمصمم تعيين أي هندسة ضرورية تقريبًا للجزء وإجراء تغييرات على التصميم في المراحل اللاحقة من التطوير. يتم نقل النموذج ثلاثي الأبعاد من CAD إلى طابعة ثلاثية الأبعاد ، والتي تطبع بسرعة النماذج الأولية أو الملحقات أو
قوالب منتجات الصب . هذا يقلل من تكاليف الإنتاج ، وتوقيت تطوير المنتجات ومقدمة إلى السوق. على وجه الخصوص ، يمكن للشركة ترتيب الإنتاج السريع للمكونات ، في الوقت المناسب ليتزامن مع إطلاق السيارة.
بفضل الطباعة ثلاثية الأبعاد ، وفر مصنع نيسان في سان بطرسبرغ أكثر من مليون روبل في عام 2017 بعدم طلب إنتاج معدات خارجية
المعدات والمنتجات التي تلبي خصائص القوة اللازمة يمكن إنتاجها مباشرة في المصنع ، مع وجود طابعة ثلاثية الأبعاد واحدة فقط. سيقوم بطباعة العديد من العناصر وفقًا للتسمية ، وهو أمر مستحيل عند استخدام الأدوات الآلية والأدوات التقليدية الأخرى.
التقنيات المستخدمة بشكل رئيسي للنماذج الأولية:
ستكون الأدوات والقوالب المطبوعة من البلاستيك
وراتنج البوليمر الضوئي أرخص عدة مرات من المعدن.
يمكن أيضًا تصنيع المنتجات الوظيفية على
طابعات ثلاثية الأبعاد معدنية (على سبيل المثال ، باستخدام تقنية SLM). الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد مناسبة أيضًا للدُفعات الصغيرة ، بما في ذلك إنشاء منتجات مخصصة. مهدت التطورات الأخيرة في مجال
مساحيق المعادن الطريق لتصنيع أجزاء أخف وزنا وأكثر كثافة وفي بعض الحالات أكثر دواما. بفضل التحسين الطوبولوجي للطابعة ثلاثية الأبعاد ، من الممكن أن تنمو مكونات الشكل والملمس المعقدة (مع بنية خلوية ، وقنوات داخلية ، وما إلى ذلك) ، بما في ذلك جميع المعادن ، والتي تم تجميعها مسبقًا من عدة عناصر.
التجربة الغربية: شخصيات وحقائق
كان فريق
Renault Sport Formula One واحدًا من أول من استخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد في النماذج الأولية. اليوم ، تتاح لمجموعة صغيرة من المهندسين الفرصة لإنتاج مئات الأجزاء في الأسبوع للاختبار في نفق رياح ، وتطوير أجزاء مبتكرة للاختبار والتركيب على الكرات النارية ، وتسريع عملية البحث والتطوير عمومًا. بفضل تقنيات SLA و SLS من أنظمة 3D ، فإن تصنيع قطع غيار السيارات المعقدة لا يستغرق أسابيع ، ولكن بضع ساعات فقط.
كانت BMW واحدة من أوائل شركات السيارات التي طبعت مجموعة ثلاثية الأبعاد من عدة آلاف من الأجزاء المعدنية لسيارة BMW i8 Roadster. يحتوي السقف القابل للطي الناعم لهذا رودستر على مكون من سبائك الألمنيوم تم تصنيعه بطريقة إضافية مع تصميم الكتروني مبتكر يكرر الأشكال الطبيعية. المنتج الجديد لديه درجة أعلى من الصلابة مقارنة بالتناظرية ، التي تم إنتاجها عن طريق الحقن ، وكذلك انخفاض الوزن.
تستخدم Steeda Autosports ، أكبر شركة لصناعة الإكسسوارات في فورد ، تقنية
الطباعة ثلاثية الأبعاد بالألوان الكاملة لوضع نماذج أولية لمجموعة متنوعة من المكونات ، من غطاء الزيت إلى أنابيب المصبوب الباردة. النتيجة: يتم تقليل الوقت اللازم لتسويق منتج ما ببضعة أسابيع ، ويتم توفير 3000 دولار على كل منتج عن طريق تقليل تكلفة التصنيع وإنشاء قوالب.
تنتج ميشلان على الطابعات ثلاثية الأبعاد المعدنية إدراجًا في القالب لفاصل اللاميلا - عناصر الإطارات الأكثر تهالكًا. يرجع اختيار تقنية جديدة ، بدلاً من الختم والطحن المستخدمة سابقًا ، إلى الهيكل الدقيق الحبيبي للمعادن ، والتوصيل الحراري الأفضل ، وبالتالي انخفاض التآكل.
هل تنتظر روسيا طفرة في التقنيات المضافة؟
في أواخر الصيف - أوائل الخريف من عام 2018 ، وقعت العديد من الأحداث الدولية الكبرى لصناعة السيارات في موسكو. بادئ ذي بدء ، هذا هو معرض موسكو للسيارات ، حيث رأينا العديد من التطورات المحلية الواعدة. تم لفت الانتباه العام إلى عائلة Aurus للسيارات التنفيذية وعالية الجودة (مشروع Cortege) وحداثة VAZ ، والتي أغلقت برنامجها "الكلاسيكي" وأظهرت Vesta ، المنحة المحدثة ، وكذلك مفهوم Niva 4x4 الجديد. تستمر ياندكس في الترويج بنجاح لمشروعها الخاص بالسيارات غير المأهولة ، ويمكن لزوار معرض السيارات أن يستقلوا سيارة أجرة مثيرة بدون سائق. ولكن ربما كان التطور الأكثر مناقشة لهذا الموسم هو مفهوم السيارة الكهربائية CV-1 في حالة المسكوفيت القديم ، الذي قدمه كلاشينكوف في المنتدى العسكري - العسكري 2018. يمكن القول أن صناعة السيارات الروسية تتحرك ببطء ولكن بثبات في اتجاه عالمي.
انخفضت ذروة المبيعات في سوق السيارات الروسية في عام 2012 ، ثم بدأ الركود ، والذي لم يتم التغلب عليه بعد. إن
استراتيجية تطوير السيارات للفترة 2018-2025 ، التي وضعتها حكومة الاتحاد الروسي ، مدعوة لتحسين الوضع. يحدد بوضوح المهام ذات الأولوية للصناعة - زيادة إنتاج النماذج الخاصة للسيارات ومكونات السيارات عالية الجودة ، وكذلك إقامة علاقات بين الشركات المصنعة لمكونات السيارات. علاوة على ذلك ، يجب أن تكون الأقلمة 70٪ على الأقل.
الجديد في معرض موسكو للسيارات: Aurus "مجلس الشيوخ" - السيارة التنفيذية الروسيةإذا لم تكن روسيا تنتج في التسعينيات من القرن الماضي سيارات ، أو تشتري سيارات مستعملة في اليابان أو ألمانيا ، ففي أوائل العقد الأول من القرن العشرين ، كان هناك بالفعل 15 مصنع سيارات كبيرًا في البلاد. من الواضح أنه مع التوطين الحقيقي بنسبة 50-70٪ ، يتم إنشاء جزء كبير من القيمة المضافة للأجزاء في الخارج (يتم تسليمها وتجميعها على خط التجميع في روسيا) ، لكننا نوفر اليوم سوقنا المحلي بالكامل. النماذج الأكثر شعبية - مثل سولاريس ، بولو ، رابيد - يتم إنتاجها في روسيا.
وفقًا لاستراتيجية الحكومة ، فإن نسبة ميزانية المؤسسات ، والتي يتم وضعها في الابتكارات والتطورات الجديدة ، تبلغ الآن حوالي 15٪. الهدف من ذلك هو رفع هذا المؤشر إلى رقم عالمي يتراوح بين 25-30 ٪ ، وهذا يفتح آفاقا جيدة لإدخال تقنيات ثلاثية الأبعاد في صناعة السيارات الروسية.
بالنسبة إلى شركات صناعة السيارات المحلية ، لا يزال الاتجاه الإضافي عبارة عن منطقة غير متطورة تقريبًا ، لذلك هناك القليل جدًا من المعلومات حول استخدام التقنيات ثلاثية الأبعاد. ذكرت
صحيفة فيدوموستي أن
مجموعة GAZ ، وفقا
لممثلها ، تستخدم الطباعة ثلاثية الأبعاد لنموذج قطع غيار الآلات. وفقًا
لموقع الويب الرسمي لإقليم ألتاي ، تلقت
شركة كاماز هذا العام طابعتين فريدتين من صنع روسي ثلاثي الأبعاد. تقوم هذه المصانع بطباعة قوالب رمل عالية الدقة لصب الصلب.
عند الحديث عن المصنعين الأجانب في روسيا ، نقدم مثالاً على تحالف
رينو-نيسان : لقد بدأ إدخال التقنيات المضافة من مصانعه في أوروبا الغربية ، والآن حان دور روسيا. في مصنع نيسان في سانت بطرسبرغ ، تقوم الطابعات ثلاثية الأبعاد بطباعة النماذج الأولية والملحقات ، وكذلك أجهزة لمعايرة الأبواب والمصابيح الأمامية وأجهزة الاستشعار. سمح هذا للشركة بتوفير أكثر من مليون روبل في عام 2017 بعدم طلب تصنيع المعدات الخارجية. في موسكو ، تستخدم رينو الطابعات ثلاثية الأبعاد لصنع عناصر واقية للأدوات المستخدمة.
إمكانية الطباعة ثلاثية الأبعاد لسوق السيارات
تتيح نماذج المسابك المحروقة ثلاثية الأبعاد لرينو فورمولا 1 إنتاج أجزاء معدنية كبيرة بسرعة شديدة التعقيدلذلك ، تتيح الطباعة ثلاثية الأبعاد لمصنعي السيارات ومكونات السيارات الحصول على عدد من المزايا:
- تقليل الوقت في مرحلة تطوير المنتجات والصب ؛
- توفير الوقت والتكاليف لتصنيع الأدوات والقوالب ؛
- رفض خدمات مصنعي المعدات ؛
- إجراء التجارب التكنولوجية والاختبارات الوظيفية ؛
- إنشاء منتجات معقدة هندسيا بتفاصيل صغيرة لا يمكن تصنيعها بالطرق التقليدية ؛
- تخفيض وزن الجزء وتوفير المواد المستخدمة بسبب التحسين الطوبولوجي ؛
- تسريع إطلاق منتج جديد أو سلسلة حصرية في السوق.
مع المنافسة الشرسة على نحو متزايد ، أصبحت قضية الابتكار أكثر حدة. في جميع أنحاء العالم ، أدرك عدد متزايد من شركات صناعة السيارات فوائد التكنولوجيا ثلاثية الأبعاد لتحسين عملية التصنيع. كما رأينا ، تم إدخال طرق إضافية مؤخرًا نسبيًا في صناعة السيارات الروسية ولا تستخدم إلا في عدد قليل من الشركات الكبيرة من عمالقة السيارات الروس أو الأجانب.
في الواقع الروسي الحالي ، يواجه إدخال الإنتاج الإضافي العديد من العقبات ، من بينها الأتمتة غير الكافية للعديد من المصانع ونقص التمويل. تقنيات الطباعة ثلاثية الأبعاد مثل
ذوبان الليزر الانتقائي ليست متاحة لنا بعد بسبب التكلفة العالية للمعدات والمواد. اليوم ، الحل الأمثل الذي سيكون مفيدًا للشركة المصنعة وسيؤتي ثماره في الوقت الفعلي هو شراء طابعة ثلاثية الأبعاد لإنتاج نماذج أولية بلاستيكية وملحقاتها (دون الحاجة إلى طلبها من الموردين).
تعطي الإستراتيجية الحكومية لتطوير صناعة السيارات للفترة 2018-2025 الأمل في أن تسير عملية تنفيذ الطباعة ثلاثية الأبعاد بشكل أسرع وتتخذ على نطاق واسع.