3D tisk – Nové možnosti

S rozvojem digitálních technologií se začíná ve vývoji automobilů a výrobě některých komponentů uplatňovat 3D tisk. Více jsme se o detailech dozvěděli od inženýrů z BMW Group.

Technika 3D tisku se zrodila v 80. letech minulého století a teprve v ­devadesátých letech se začala postupně dostávat do různých průmyslových odvětví. BMW nakoupilo své první dva stroje na aditivní výrobní techniku v roce 1991 a dnes jich má kolem ­stovky. Polovina z nich je umístěna v kompetenčním centru společnosti v Oberschleiss­heimu severně od Mnichova, otevřeném počátkem roku 2019, a druhá je situována v různých provozech automobilky po celém světě. Právě možnost posílat výrobky „vzduchem“ a vyrábět, resp. tisknout je přímo na místě je jednou z předností této technologie. Průmyslový 3D tisk se používá na výrobu produktů z kovu nebo z polymerů. Situace je ale mnohem složitější než u domácích 3D tiskáren. V případě kovových výrobků se aktuálně používají čtyři hlavní metody, u výroby z polymerů šest. Liší se formou tvoření finálního produktu, použitými metodami tavení, ale také finální úpravou. Často se pro tavení nanášeného materiálu používají lasery.

Metodu průmyslového 3D tisku BMW používá v různých svých procesech. Již dnes má nezastupitelnou roli ve vývoji, kde slouží k rychlé výrobě prototypů či ověřovacích sérií různých komponentů. Výhodou je, že dané díly je možné vyrábět velmi flexibilně, lze je v průběhu vývoje snadno modifikovat a také vyrábět v různých částech světa. Nejsou totiž potřeba fyzické formy, jež nahrazuje soubor dat.

Aplikace 3D tiskem vyráběných dílů do sériové výroby závisí především na vhodnosti a kalkulaci. Obecně platí, že 3D tisk je vhodný pro menší série dílů. Vzhledem k tomu, že největší 3D průmyslové tiskárny dokáží vyrobit maximálně přibližně metrový komponent, je zřejmé, že platí, že čím menší je daný díl, tím jich lze 3D tiskem vyrobit více najednou. V rámci vývoje a výzkumu například v Mnichově vyrobili aditivní metodou celou palubní desku vývojového prototypu nebo kompletní rám motocyklu včetně zadní vidlice.

V roce 2015 BMW Motorsport například vyrábělo 3D tiskem lopatková kola vodního čerpadla do motoru V8 závodního speciálu pro DTM. V sériové produkci se tato metoda uplatnila například pro jeden z komponentů stahovací střechy modelu i8 Roadster. Opomenout nesmíme ani různá použití v aktuálních modelech Rolls-Royce, kde díly vyrobené 3D tiskem slouží jako různé podpěry či spojovací články hliníkových profilů struktury karoserie. V těchto případech se uplatnila i další přednost této výrobní metody – možnost vyrobit tvary, jež by konvenčními technikami vzniknout nemohly. Z toho vyplývá, že díly vyrobené 3D tiskem jsou často prostorově méně náročné a současně lehčí. Aditivní výroba se v roce 2019 uplatnila také pro výrobu formy používané pro odlévání chladicích kanálů hlavy řadového šestiválce S58 modelů X3/X4 M a M4/M3. Technika 3D tisku je vhodná a hojně využívaná i pro výrobu různých komponentů pro restaurování historických vozů.

Komplexnost tvarů a maximální využití vlastností použitých materiálů umožňuje využívat nové konstrukční metody jednotlivých komponentů. Používá se generativní konstrukce, kdy konstruktéři do speciálního softwaru zanesou potřebné požadavky na vlastnosti dílů a počítač vytvoří finální optimalizovaný produkt. Tím bude v budoucnu možné více integrovat různé funkce do větších konstrukčních celků, což přinese snížení hmotnosti a úspory ve výrobních a materiálových nákladech. A možná také nové, organické tvary.

Převzato z časopisu

Fotogalerie