Создание концептуальных автомобилей с помощью 3D-печати

02.02.2022

Vital Auto — студия промышленного дизайна с большим опытом в области автомобильного проектирования, расположенная в самом сердце автомобильной промышленности Великобритании. В число знаменитых клиентов компании входят многие крупные производители автомобилей, такие как Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely, TATA и другие.

«Чаще всего клиенты просят нас сделать почти невозможное с помощью доступных технологий», — Шей Моради, вице-президент Vital по инновациям и экспериментальным технологиям. Производители обращаются к Vital Auto, чтобы получить готовый продукт из идеи, эскиза, чертежа или технической спецификации, когда у них нет времени экспериментировать самостоятельно.

Из данной статьи вы узнаете, как Vital Auto создает высокоточные прототипы и концептуальные автомобили, быстро выполняя итерации с помощью передового оборудования, в том числе принтеров Form 3L и Fuse 1.

Создание концептуального автомобиля

Vital Auto была основана в 2015 году, когда трое друзей решили уволиться с работы и открыть гаражную мастерскую. Одним из первых заказов компании стала концепция супер-кара NIO EP9, с которой и началось создание реалистичных высокоточных прототипов автомобилей.

В зависимости от запроса клиента, команда может работать как с простым эскизом, так и уже спроектированным автомобилем. Они разрабатывают автомобили с нуля, проектируют основные компоненты, детали экстерьера и интерьера, механизмы открытия и закрытия, а также интерактивные элементы. Обычно над концепцией работают от 5 до 30 человек, а проект занимает от 3 до 12 месяцев.

За это время обычный выставочный автомобиль проходит десяток итераций, которые могут включать дальнейшие итерации более мелких компонентов, пока продукт не будет соответствовать ожиданиям клиента.

«Виртуальные модели помогают оценить характеристики продукта перед выходом на рынок, но мы не можем обойтись без производства физических изделий. Очень важно увидеть объект в реальности, потрогать его, почувствовать вес и пропорции», — говорит Шей.

«Большинство клиентов приходят к нам с такими инновационными идеями, какие мы никогда не создавали раньше. Каждый день мы снова и снова сталкиваемся с новыми вызовами», — рассказывает Энтони Барникотт, инженер-конструктор, ответственный за аддитивное производство. «Перед нами ставят разные задачи: от производства большого количества деталей за короткое время до изготовления экологически чистого продукта. При этом он должен отвечать всем заявленным требованиям и характеристикам».

Обычно выставочные образцы изготавливаются с помощью фрезеровки глины, также часто используется трех и пяти-осевое фрезерование с ЧПУ, ручное формование, моделирование из глины вручную и композиты из стеклопластика. Но традиционные способы не всегда подходят для производства нестандартных деталей единичных концепций.

«Мы начали использовать 3D-печать с самого первого дня. Нам хотелось внедрить ее в наше производство не только, чтобы снизить затраты, но и для того, чтобы предоставить клиентам больше свободы в проектах и идеях», — говорит Барникотт.

Сегодня Энтони Барникотт управляет целым отделом 3D-печати, включая 10 FDM 3D-принтеров, три крупноформатных SLA 3D-принтера Form 3L и пять SLS 3D-принтеров Fuse 1.

«Все 3D-принтеры обладают высокой производительностью, работая круглосуточно с момента их приобретения. Мы используем их для всех наших концепций и проектов. Обычно мы выбираем Fuse 1 для создания производственных моделей, а Form 3L — для концептуальных», — говорит Барникотт.

Изготовление сложных конструкций из нескольких материалов с Form 3L

«Мы используем 3D-принтеры Form 3L для изготовления моделей с идеально ровной первоклассной поверхностью. Чаще всего, это элементы салона, которые не покрыты мягкой обивкой, например, кожей, алькантарой или тканью. Материалы Formlabs позволяют получить гладкую, готовую к покраске, поверхность. Мы можем использовать эти детали после снятия с 3D-принтера сразу на транспортном средстве», — дополняет он.

«Преимущество Form 3L заключается в его универсальности. Меньше чем за пять минут его можно настроить под любой материал из ассортимента Formlabs: от мягкого и гибкого материала до твердого и прочного, что для нас очень важно», — говорит Барникотт.

Компания использует Form 3L и несколько разных материалов для создания широкого спектра деталей, например:

  • Вентиляционные отверстия

«Часто клиенты обращаются к нам с запатентованным продуктом и хотят включить его в собственный дизайн. Однажды, к нам пришел клиент с запатентованным вентиляционным отверстием от другого автомобиля, которое хотел установить в своем салоне. Мы использовали технологию 3D-сканирования, чтобы воспроизвести деталь в цифровом виде, а затем создали внешнюю оболочку. Сначала мы использовали полимер Draft Resin, чтобы протестировать дизайн и продемонстрировать заказчику. Затем напечатали готовую модель при помощи White Resin».

  • Блоки переключателей

«При работе с невероятно сложными конструкциями, такими как небольшие блоки переключателей, мы можем использовать несколько материалов для создания продукта, который не только функционирует, но и может использоваться в реальных условиях. Поверхность (блоков переключателей) была напечатана с помощью твердого материала Tough 2000 Resin, а для внутренней части мы использовали более легкие и экономичные материалы».

  • Дверные уплотнители

«Обычно автомобильные дверные уплотнители производят с помощью дорогостоящего и длительного технологического процесса — экструзионного формования. Мы попробовали поэкспериментировать с одним из новейших материалов Formlabs — Flexible 80A Resin. Form 3L оказался способен за одну ночь напечатать секции дверного уплотнителя для проверки соответствия геометрических форм, а точность модели составила до 50 микрон фактического дизайна».

Form 3L позволяет компании производить несколько итераций деталей менее чем за 24 часа. Всего она приобрела три принтера, чтобы выполнять три итерации одной детали одновременно, используя три разных материала. Это позволяет Vital Auto снизить цены для своих клиентов или продемонстрировать несколько вариантов дизайна по той же цене.

«Одно из достоинств аддитивного производства — высокая скорость, благодаря которой мы можем уделять больше времени важным задачам. Например, на разработку альтернативных решений или выполнение дополнительных итераций», — рассказывает Моради.

«Form 3L позволяет создавать сложные детали, которые мы не могли производить ранее. И хотя передовые технологии, такие как обработка семи-осевыми станками с ЧПУ, позволили бы произвести некоторые продукты, это привело бы к значительным издержкам», — добавляет Барникотт.

Fuse 1 — дополнение к обработке механических деталей на станках с ЧПУ

«Fuse 1 стал нашим первым 3D-принтером с технологией SLS. Мы никогда не думали, что сможем использовать его в нашей небольшой компании. К сегодняшнему дню мы приобрели уже пять SLS 3D-принтеров Fuse 1. Они позволяют очень быстро производить механические детали не только для испытаний, но и для создания приспособлений многих концепций. Ранее, для этих целей, мы использовали либо наши станки с ЧПУ, либо прибегали к услугам сторонней компании. При этом нам приходилось ждать от двух до четырех дней, чтобы получить готовые детали. Fuse 1 позволяет получить готовую деталь, в большинстве случаев, менее чем за 24 часа», — говорит Барникотт.

Компания использует Fuse 1 для изготовления механических деталей, таких как дверные петли, внутренние части дверных ручек, внутренние части дверей и конструкционные детали. Команда может использовать их сразу после печати с минимальной обработкой. В число деталей, напечатанных при помощи Fuse 1, входят:

  • Воздухопровод

«Многие детали салона автомобиля невероятно сложны в изготовлении, если не использовать традиционный способ литья под давлением. Такие неприметные элементы, как внутренние воздухопроводы и вентиляционные отверстия, требуют больших затрат на производство. Поэтому, для их изготовления мы используем Fuse 1. Он позволяет создавать универсальные конструкции для транспортного средства без больших затрат».

  • Тормозной суппорт

«Иногда мы производим детали просто чтобы продемонстрировать заказчику, как его символика будет смотреться на конкретном продукте. Для этого нам необходимо быстро изготовить деталь и нанести на нее логотип клиента. Мы используем Fuse 1 для производства таких изделий, как тормозной суппорт, и наносим логотип в разных частях продукта и в разных цветах для демонстрации заказчику».

  • Интерактивная концепция супер-кара

«3D-печать позволяет использовать несколько материалов SLA и SLS, чтобы выполнять итерации дизайна в конкретном проекте. Благодаря этому, мы можем быстро производить несколько итераций, комбинируя обе технологии и используя их специфические свойства для разработки финальных конструкций. Модели могут быть абсолютно разными: от механических деталей до прозрачных изделий, которые нужно проверить на оптическое качество и функциональность».

И хотя часто говорят, что аддитивное производство должно заменить субтрактивное, Vital Auto считает, что эффективнее объединять различные технологии и использовать их лучшие качества.

«Мы комбинируем эти две технологии. Субтрактивное производство позволяет получить большое количество моделей, а аддитивное — производить более сложные детали. Благодаря этому мы тратим меньше средств на производство концептуальных моделей», — говорит Барникотт.

Создание концептуальных автомобилей высокой точности с помощью 3D-печати

«За последние 10 лет в технологии 3D-печати произошел феноменальный прогресс. Когда я начинал производить мелкосерийные автомобили, некоторые из тех продуктов, которые мы производим сегодня, были просто недоступны. А сейчас, мы способны не только производить их, но и делать это очень быстро и по доступной цене», — рассказывает Барникотт.

3D-печать не только помогает компании быстрее создавать более качественные продукты, но и расширять клиентскую базу. Многие клиенты обращаются к Vital Auto за новейшими технологиями, чтобы их продукты были изготовлены из передовых материалов.

«3D-печать больше нельзя назвать новой технологией. За последние годы она продвинулась до такой степени, что мы можем создавать готовые к финальной презентации высококачественные детали со всеми верхними слоями. Из инновации 3D-печать превратилась в неотъемлемую часть нашего производства», — заключает Моради.

Будем держать Вас в курсе последних новостей!

Ваша команда iGo3D Russia

Наши группы в социальных сетях: