Manufaktur mobil adalah bidang aplikasi penting dari teknologi pencetakan 3D logam. Dari produksi prototipe yang cepat, sehingga mempercepat efisiensi penelitian dan pengembangan mobil baru, hingga produksi langsung suku cadang dalam jumlah kecil, memperpendek rantai pasokan, dan menghemat biaya, pencetakan 3D dapat digambarkan sebagai teknologi pelengkap yang penting dalam industri otomotif. Selain itu, keunggulan unik pencetakan 3D dalam pembuatan suku cadang yang kompleks dapat menyederhanakan jumlah suku cadang otomotif, mengurangi berat, dan menghemat bahan. Dapat dikatakan bahwa teknologi pencetakan 3D memiliki banyak keuntungan untuk pembuatan mobil. Konon, teknologi tersebut selama ini belum banyak digunakan di lapangan. Itu karena kemampuan untuk membuat bagian yang lebih cepat, lebih murah, dan lebih kompleks -- begitulah mobil masa depan akan dibangun.
Manufaktur Aditif di Industri Otomotif
Di dunia otomotif, pengadopsi pertama manufaktur aditif bukanlah pembuat mobil itu sendiri, tetapi tim yang mereka sponsori. Selama beberapa dekade, perusahaan dari Ford hingga Ferrari telah menggunakan mobil balap sebagai inkubator untuk menguji teknologi baru. Banyak fitur standar di mobil baru sekarang - pengereman regeneratif pada hibrida, pengapian tombol, dan bahkan kaca spion - dapat ditelusuri kembali ke akarnya. Prinsip yang sama berlaku untuk pencetakan 3D, terutama pencetakan logam. Tim Formula 1, Tim Balap Tantangan Ketahanan Dunia, Tim Formula E, dan banyak lagi semuanya telah merasakan langsung manfaat manufaktur aditif – iterasi desain yang cepat, pembuatan prototipe yang cepat, dan keringanan komponen – semuanya tersedia untuk Meningkatkan kinerja Anda kendaraan di lintasan.
Fusi tempat tidur serbuk laser lebih baik untuk aplikasi bervolume rendah dan bernilai tinggi （SLM 3D Printing）
Sistem pencetakan 3D yang paling banyak digunakan hingga saat ini, fusi tempat tidur bubuk laser, menggunakan laser untuk melelehkan bubuk logam tipis lapis demi lapis hingga bagian tersebut dibuat. Teknologi ini dapat dengan cepat dan akurat membuat bagian logam dan telah banyak digunakan di bidang manufaktur mobil dalam dekade terakhir. BMW, Ford, Volkswagen, Mercedes-Benz, dan perusahaan lain telah menetapkan kasus khas dalam penggunaan teknologi ini, dan telah mencapai produksi massal dalam kondisi tertentu, tetapi sebagian besar bagian yang terlibat dalam kasus ini masih terbatas pada merek kelas atas. , dan jumlah totalnya masih terbatas.
Alasannya masih tidak terlepas dari kebutuhan lapangan untuk biaya, material, dan kecepatan. Peralatan fusi tempat tidur serbuk laser membutuhkan investasi awal yang signifikan—$1 juta atau lebih untuk keseluruhan sistem—dan hanya memproduksi 1 ton suku cadang per tahun, yang tidak cukup untuk membenarkan biaya. Selain itu, meskipun pencetakan 3D membuat pembuatan bagian logam lebih fleksibel, pencetakan hanyalah langkah pertama, dan serangkaian proses pasca-pemrosesan seperti pelepasan dukungan diperlukan, yang selanjutnya meningkatkan biaya suku cadang.
Sampai saat ini, berbagai aplikasi bernilai tinggi di bidang otomotif berasal dari keunggulan manufaktur yang signifikan dari teknologi fusi serbuk laser - karakteristik integrasi, presisi tinggi, dan manufaktur yang kompleks. Misalnya, General Motors menggunakan desain generatif dan pencetakan 3D untuk menggabungkan delapan komponen braket kursi tradisional mobil menjadi satu komponen, Bugatti menggunakan teknologi pencetakan 3D untuk memproduksi kaliper rem Chiron baru, dan Porsche 3D mencetak mesin paduan aluminium dengan serangkaian desain yang inovatif. Prototipe Shell, braket soft-top cetak batch BMW untuk mobil sport i8 Roadster, dan banyak lagi. Kasus-kasus ini, baik untuk prototipe atau penggunaan akhir, tidak dapat dipisahkan dari karakteristik manufaktur unik dari teknologi fusi unggun serbuk laser. Tetapi ada juga fitur bahwa aplikasi ini sangat terbatas, hampir semuanya milik merek kelas atas, dan jarang memenuhi persyaratan manufaktur massal berbiaya rendah di bidang ini.
Pencetakan 3D logam desktop berbasis ekstrusi untuk pembuatan prototipe (Pencetakan 3D FDM)
Printer 3D logam desktop berbasis ekstrusi menampilkan desain ramah kantor yang menghilangkan risiko paparan debu dan laser dan merupakan solusi ujung ke ujung yang lebih mudah digunakan.
Untuk pengguna pada tahap awal desain dan manufaktur kendaraan baru, printer 3D logam desktop 10 kali lebih murah daripada peralatan bed bedak tradisional dan memiliki pengoperasian yang mudah dan cepat. Sistem seperti itu dapat dengan cepat membuat prototipe sejumlah besar suku cadang di rumah, dengan cepat menguji berbagai ide, dan mengeksplorasi kemungkinan struktural baru, menghemat waktu dan uang selama siklus desain yang panjang dan mahal. Pada akhirnya, desain yang lebih baik dapat disajikan dengan biaya pengembangan yang lebih rendah, dan perusahaan dapat bergerak cepat dari desain dan verifikasi ke produksi, mempercepat waktu ke pasar. Pengoperasian yang fleksibel juga membantu mengurangi biaya karena mengurangi limbah material dan tidak memerlukan staf khusus untuk mengoperasikan alat berat.
Kebebasan geometris yang diberikan oleh pencetakan 3D juga memungkinkan produsen untuk membuat prototipe cepat dan mengeksplorasi desain piston baru sambil menghilangkan kebutuhan untuk melakukan pekerjaan outsourcing. Bagian prototipe pada printer logam desktop juga memfasilitasi transisi yang mulus ke produksi volume, karena sistem volume tinggi seperti pengaliran pengikat mampu menghasilkan desain yang sama rumitnya.
Pencetakan 3D jet logam pengikat lebih cocok untuk pembuatan suku cadang bervolume tinggi (teknologi 3DP)
Fitur yang paling menonjol dari proses pengaliran pengikat adalah dapat mencapai produksi massal pencetakan 3D logam. Harga peralatan berdasarkan proses ini lebih rendah daripada printer laser 3D tradisional, dan kecepatan pencetakannya puluhan atau bahkan ratusan kali lipat dari peralatan fusi bedak empat laser. Bahan yang digunakan adalah bubuk MIM tradisional, yang lebih murah daripada bubuk bulat, dan biaya pembuatan suku cadang juga puluhan kali lebih rendah daripada suku cadang cetak 3D laser. Oleh karena itu, proses pengaliran binder melampaui pencetakan 3D logam dalam hal biaya peralatan, biaya bubuk, dan efisiensi pencetakan, meskipun kinerja bagiannya sedikit lebih rendah, tetapi masih memiliki tingkat yang sama dengan bagian cetakan injeksi. Oleh karena itu, teknologi ini lebih cocok untuk mewujudkan produksi suku cadang bervolume tinggi.
Berdasarkan keunggulan di atas, OEM otomotif utama saat ini mempercepat penggunaan teknologi ini. Pengembang terkemuka dari binder jetting metal 3D printing telah menjalin kemitraan dengan merek-merek besar di industri otomotif: Volkswagen secara aktif bekerja sama dengan HP, Ford juga menggunakan teknologi binder jetting ExOne untuk memproduksi suku cadang mobil, dan Desktop Metal baru-baru ini memenangkan Pembuat mobil Jerman telah memenangkan penghargaan $7,9 juta kontrak, dan industri berspekulasi bahwa pelanggan mungkin BMW Group.
Untuk suku cadang yang perlu diproduksi secara massal, keuntungan lain dari pencetakan 3D binder jet metal bahkan lebih menonjol - manufaktur tanpa cetakan. Teknologi ini menghilangkan kebutuhan akan cetakan, memungkinkan para insinyur untuk menghadirkan desain yang telah ditingkatkan—baik dengan pencetakan 3D logam ekstrusi desktop atau metode pembuatan prototipe tradisional—ke produksi massal dengan pencetakan 3D binder jet metal. Kecepatan pencetakan yang bersaing dengan proses manufaktur tradisional berskala besar, pencetakan 3D binder jet metal memungkinkan ribuan suku cadang diproduksi dalam satu pekerjaan dengan harga dan kecepatan produksi yang dapat bersaing dengan proses seperti pengecoran, penempaan, dan pemesinan. Kecepatan ini, dikombinasikan dengan penggunaan bubuk MIM berbiaya rendah dan pasca-pemrosesan yang mudah, memungkinkan proses untuk menghasilkan suku cadang yang dapat menghabiskan biaya hingga 20 kali lebih sedikit per suku cadang daripada proses pencetakan 3D lainnya dan menjadikan manufaktur aditif sebagai pilihan yang layak untuk pengecoran, penempaan, dan permesinan. Pilihan yang layak.
Kemajuan dalam teknologi pencetakan 3D telah menciptakan peluang baru di setiap tahap siklus hidup manufaktur otomotif – mulai dari prototipe fungsional hingga produksi volume menengah hingga aftermarket dan suku cadang. Dan sebagian besar peluang ini terkait dengan kecepatan produksi dan kompleksitas bagian, atau keduanya. Karena tidak dibatasi oleh manufaktur tradisional, pencetakan 3D memungkinkan desainer dan insinyur memasuki ruang desain baru yang luas dan membuat bagian yang semakin kompleks.
Ketika bagian yang dioptimalkan dihadapkan dengan produksi massal, bahan, efisiensi pencetakan, dan harga menjadi faktor pembatas yang mencegah penerapan teknologi pencetakan 3D secara luas, dan keuntungan tidak dapat tercermin. Perkembangan teknologi baru telah meruntuhkan hambatan ini, memungkinkan struktur yang dioptimalkan untuk direalisasikan dalam skala besar dan dalam bentuk yang efisien dan lebih ekonomis.