Автомобильное производство: "Новая эра в производстве"

Это основной тезис, которого довольно давно придерживаются несколько отраслей. Как пример: производство переходит с "Индустрии 2.0" на "3.0"; однако в настоящее время производственный сектор уже ориентирован на "Индустрию 5.0" задолго до реализации всего потенциала "Индустрии 4.0".
000.jpg

Аналогичным образом автомобильная промышленность стала участником некоторых захватывающих изменений, таких как переход от экономичных и мощных транспортных средств к появлению электромобилей. Постепенно появляются автономные и подключенные к сети транспортные средства; однако традиционные участники автомобильной промышленности и стартапы, которые традиционно не имели ничего общего с автомобилем, воодушевлены перспективами изменения способа работы автомобильной промышленности, что приведет к эпохе интеллектуальной мобильности.

Было проведено несколько мероприятий по использованию данных для разработки экономичных автомобилей. Важнейшей областью производства автомобилей следующего поколения является оценка конструкции транспортных средств. Присутствуют многочисленные концепции дизайна, которые позволяют автомобилю быть легче, прочнее и безопаснее в управлении. Единственным ограничивающим фактором является наличие или отсутствие технологических разработок.

Несколько автопроизводителей работают над разработкой передовых технологий для автомобилей, которые позволят повысить экономию топлива. Одним из таких достижений является появление аддитивного производства (АП) или 3D-печати, которое предоставляет ряд преимуществ для производства отдельного автомобильного компонента или всего транспортного средства, обеспечивая при этом надежные и подходящие физические свойства.

Аддитивное производство - это прорывная и быстрорастущая технология, которая позволяет дизайнерам быстро создавать прототипы, а также сложные конструкции, создание которых в противном случае были бы невозможны с помощью устаревших процессов субтрактивного производства. Новые технологии обеспечивают автомобильной промышленности инновационный дизайн, свободу инноваций и высокий профессионализм в цепочке поставок. Эта технология также используется для тестирования, производства и сборки автомобильных деталей и компонентов с более высокой эффективностью, оптимизацией и рентабельностью.

Технология аддитивного производства не нова для автомобильной промышленности, учитывая огромную деятельность в этой области за последние пару лет. BMW утверждает, что компания признала эту технологию 28 лет назад. У автопроизводителя есть центр аддитивного производства в Мюнхене, где ежегодно разрабатывается и производится более 100 000 прецизионных компонентов. Эти компоненты варьируются от прототипов до небольших пластиковых опор и очень сложных металлических деталей подвески.

Аналогичным образом, подразделение по производству инструментов Volkswagen (VW) создало центр аддитивного производства в 2018 году. VW изучает потенциал струйной 3D-печати на связующем для прототипов и производства инструментов с целью внедрения аддитивного производства в ближайшие несколько лет для конечного производства деталей. VW также планирует производить более 100 000 3D-печатных деталей в год. Компания уже продемонстрировала экономию на стоимости инструментов благодаря своей награде «Автомобильное приложение года» в 2018 году. В сотрудничестве с производителем настольных 3D-принтеров Ultimaker VW смогла продемонстрировать общую экономию 160 тысяч долларов США на своем сборочном заводе Autoeuropa, расположенном в городе Палмела, недалеко от Лиссабона, Португалия. VW также применил 3D-печать для облегчения ряда компонентов серийных автомобилей, в том числе для подключения системы циркуляции внутри двигателя Audi W12.

Когда мы говорим об аддитивном производстве, не существует универсального сценария. Существуют различные технологии аддитивного производства, которые разрабатываются в соответствии с конкретными компонентами / областями / производственными требованиями автомобильной промышленности. В этом отношении также можно увидеть, что в зависимости от компонента, который необходимо создать, существуют подходящие технологии и процессы аддитивного производства. Некоторые из этих технологий, процессов и соответствующих компонентов, производимых сегодня, перечислены в Таблице 1 ниже.

С помощью аддитивного производства автопроизводители и производители автомобилей могут успешно разрабатывают новые компоненты со сложной конструкцией и структурой, что, в свою очередь, будет способствовать снижению веса и повышению эффективности соответствующего компонента. Технологии аддитивного производства позволяют производителям автомобилей стремиться к высокому уровню инноваций и увеличению эффективности своей продукции.

Эта новая технология предоставляет автопроизводителям новые возможности для снижения затрат на прототипирование, производство, изготовление и сборку автомобильных компонентов за счет упрощения технологического процесса. Преимущества этой технологии настолько хорошо известны, что есть примеры сотрудничества компаний для крупномасштабного развития технологии в своих отраслях. Одним из таких примеров является сотрудничество поставщиков авиационных конструкций, Premium AEROTEC и Daimler, а также EOS, поставщика технологий для промышленной 3D-печати в 2017 году. Эти три предприятия в рамках проекта NextGenAM планировали разработать технологию аддитивного производства следующего поколения. Целью этого проекта было создание полностью автоматизированного и интегрированного производственного подразделения без ручного вмешательства. Это подразделение могло бы производить алюминиевые компоненты как для автомобильной, так и для аэрокосмической промышленности.

При помощи этой технологии автопроизводители также будут иметь возможность выполнять производство на месте, чтобы стимулировать техническое обслуживание, замену и ремонт автомобильных компонентов, и в то же время составлять новые бизнес-модели, вводя новшества и настраивая цепочку поставок и продукты для улучшения ситуации на рынке.

Несмотря на преимущества аддитивного производства и уровень активности крупных автопроизводителей, эта технология до сих пор не получила широкого распространения. Крупные игроки автомобильной промышленности заинтересованы в этой технологии и производят компоненты / детали, такие как запасные части Porsche для редких и классических автомобилей, производственные компоненты Mercedes-Benz Trucks и VW для конкретных автомобилей, а также производство целых автомобилей. Однако этого все еще слишком мало по сравнению с огромным потенциалом автомобильной промышленности.

Одной из основных причин низкого уровня внедрения является высокая начальная стоимость, связанная с технологией аддитивного производства. Кроме того, стоимость материалов, используемых для 3D-печати, также очень высока (примерно 70% стоимости компонентов, как правило, составляет стоимость материала). Несмотря на передовые технологические разработки и усовершенствования всех методов аддитивного производства, масштабирование производственной системы и увеличение производительности не были успешно продемонстрированы или реализованы для производства очень крупномасштабных физических компонентов и деталей для автомобильной промышленности.

Другая причина - материальный состав современного автомобиля. В традиционных процессах производства автомобилей используется широкий спектр сырья; некоторые из процессов аддитивного производства могут не поддерживать материалы, которые в настоящее время используются для производства. В настоящее время 3D-принтеры могут поддерживать одновременно только несколько материалов для сборки. Большинство методов аддитивного производства не могут использовать разные материалы для печати одного компонента. Другая ключевая проблема заключается в том, что аддитивное производство требует технических знаний от этапа проектирования продукта до этапа, на котором конечный компонент удаляется для последующего отверждения. Нехватка квалифицированной рабочей силы является проблемой, препятствующей внедрению этой технологии, особенно среди производителей по всему миру.

Преимущества аддитивного производства, особенно для автомобильной промышленности, очевидны. Сложные компоненты могут изготавливаться без потерь материала и с быстрым сроком выполнения работ. Однако единственная проблема, с которой столкнулись, - это отсутствие возможности у этой технологии производить автомобильные детали в массовых количествах. Более того, первоначальная стоимость этой технологии также высока; тем не менее, это не является сдерживающим фактором, поскольку OEM-производители наверняка воспользуются преимуществами этой технологии в течение нескольких лет. Массовое производство автомобильных запчастей всегда было наивысшим приоритетом, и поэтому аддитивному производству придется подождать пару лет, прежде чем технология будет полностью принята игроками автомобильной промышленности. Технология аддитивного производства играет важную роль в разработке новых конструкций и технических решений, которые ранее не выходили за рамки чертежей из-за ряда производственных проблем. Отделение исследований и разработок автопроизводителей будет экспериментировать с этой технологией для разработки новых конструкций и материалов.