Case study / Druk 3D w sektorze automotive
Produkcja niedostępnych części zamiennych
Zobacz jak możemy odtworzyć, ulepszyć i wyprodukować małe partie niedostępnych już części zamiennych. Proces ten będzie podobny dla części każdego samochodu, autobusu, ciężarówki czy nawet motocykla!
Wyzwania
- Zwiększenie niezawodności części zamiennej
- Wyprodukowanie małej partii, zgodnej z zapotrzebowaniem Klienta
- Umieszczenie części zamiennej w naszym cyfrowym magazynie
Rezultaty
- Zwiększenie niezawodności części zamiennej – zmiana mocowania z okrągłego na kwadratowe
- Wyprodukowanie 100 części zamiennych – dokładnie tyle, ile potrzebował klient
- Możliwość dostarczenia kolejnych części (od 1 do 500 sztuk) w 48 godzin
Technologie
- Skanowanie 3D skanerem ScanTech Simscan
- Modelowanie (CAD) i prototypowanie
- Druk 3D polimerem w technologii MJF
- Toczenie oraz frezowanie (CNC)
- Obróbka (post-processing)
Wstęp
Zwiększanie wytrzymałości części zamiennej
Branża motoryzacyjna, a zwłaszcza transport publiczny jest narażony na częste zużywanie się poszczególnych podzespołów pojazdów kołowych oraz szynowych w wyniku ich ciągłej eksploatacji. Dział utrzymania ruchu musi na bieżąco serwisować i bardzo często wymieniać zużyte części.
Głównymi powodami takich czynności jest zużycie w wyniku tarcia lub zużycie zmęczeniowe. Dlatego też dąży się do zastosowania części, które pozwolą zminimalizować częste wymiany.
Osiągnąć to można poprzez modyfikowanie elementów w taki sposób, aby polepszyć współprace z pozostałymi podzespołami lub zmieniając ich materiał na materiał o większej wytrzymałości.
W omawianym case study prezentujemy przykład zaopatrywania działu utrzymania ruchu jednej z firm przewozowych w niedostępne lub trudnodostępne części zamienne i eksploatacyjne przy zastosowaniu technologii przyrostowych (druk 3D) i obróbki skrawaniem (maszyny CNC).
ROZPOCZĘCIE PRAC
Planowanie i proces inżynieryjny
Zespół inżynierów Spes3D podjął się zadania i w pierwszej kolejności skupił się na doborze odpowiedniej technologii produkcyjnej oraz materiałów z jakich będą wykonane poszczególne elementy. Zapadła decyzja o produkcji pokrętła w technologii proszkowego druku 3D (MJF) z materiału poliamid PA12, natomiast element łącznikowy miał zostać wytworzony na tokarce oraz frezarce CNC ze stali narzędziowej.
Z tą wiedzą oba elementy zostały zamodelowane w oprogramowaniu CAD przy wykorzystaniu inżynierii odwrotnej i skanowania 3D. Oryginalny kształt mocowania pokrętła został zoptymalizowany tak żeby maksymalnie przedłużyć jego żywotność a jednocześnie zachować oryginalny wygląd zewnętrzny pokrętła.
Etap I
Skanowanie elementów – inżynieria odwrotna
Aby odtworzyć geometrię pokrętła oraz łącznika zastosowano inżynierię odwrotną.
Polega ona na wykonaniu dokładnego skanu oryginalnych elementów w celu uzyskania ich modeli 3D o oryginalnych wymiarach i kształcie.
Urządzeniem wykorzystywanym do skanowania był skaner ScanTech Simscan.
ETAP II
Modyfikacje oraz modelowanie w programach CAD
Uzyskane po skanowaniu pliki 3D posłużyły za bazę do parametrycznego zamodelowania części przy użyciu programów CAD.
Na tym etapie naniesiono na modele zakładaną modyfikację, czyli zmianę kształtu połączenia z okrągłego na kwadratowy co zlikwiduje obrót pomiędzy elementami i tym samym zapewni dłuższy okres użytkowania części.
Dodatkowo wybrany kształt pozwoli na precyzyjne i konkretne ustawienie elementów względem siebie. Istnieje możliwość szerszej modyfikacji pokrętła poprzez dodanie oznaczeń bądź logo firmy na pokrętle.
Zmianie również może ulec sam kształt pokrętła w zależności od potrzeb klienta. W tym przypadku tego typu modyfikacje nie zostały wprowadzane.
Etap III – wytwarzanie metodami przyrostowymi
Druk 3D w technologii MJF
Pokrętło zostało wykonane w trakcie jednego procesu druku 3D w ilości oczekiwanej przez klienta równej 100 sztuk. Czas trwania całego procesu produkcyjnego wyniósł około 48 godzin.
W jednym procesie możliwe jest wydrukowanie do 500 sztuk tego typu elementów, a więc jednostkowy czas produkcji pojedynczego pokrętła może wynieść poniżej 6 minut.
Dodatkowo wszystkie elementy wykonywane są z tymi samymi parametrami co wpływa na wysoką powtarzalność każdego wyrobu. Technologia ta pozwala na wytwarzanie elementów o dużej wytrzymałości i skomplikowanych kształtach.
ETAP IV – Wytwarzanie za pomocą obróbki ubytkowej
Toczenie oraz frezowanie CNC
Mocowanie zostało wykonane w dwóch etapach. Na początku element zamocowano na tokarce, aby przetoczyć odpowiednie powierzchnie zgodnie z dokumentacją techniczną. Następnie element został przeniesiony do frezarki, gdzie wykonano kwadratowy trzpień łączący mocowanie z pokrętłem.
Wykorzystanie frezarki CNC powala uzyskać powtarzalność wymiarową mocowań niezbędną do właściwego spasowania elementów.
Etap V – Post-processing
Obróbka oraz połączenie części
Powierzchnie wydrukowanych pokręteł należy dodatkowo obrobić. Po wydrukowaniu element jest piaskowany przy wykorzystaniu materiału ściernego jakim są kulki szklane, a następnie przeprowadzana jest obróbka wibro-ścierna. Pozwala to usunąć wszelkie niedoskonałości oraz uzyskać odpowiednią jakość powierzchni zbliżoną do jakości elementu oryginalnego.
Na koniec pokrętło zostało zabarwione zgodnie z zaleceniami klienta, na czerwono.
W przypadku mocowania nie były wymagane dodatkowe prace, gdyż oczekiwana jakość powierzchni została osiągnięta na etapie obróbki ubytkowej.
Podsumowanie
Osiągnięte rezultaty
Dzięki zastosowaniu inżynierii odwrotnej oraz połączeniu technologii przyrostowych z obróbką skrawaniem, jesteśmy w stanie wyprodukować części niemożliwe do wykonania konwencjonalnymi metodami.
To szczególnie ważne w przypadku części zamiennych do maszyn, które producent przestał już wspierać i są trudno lub całkowicie niedostępne na rynku.
Uzyskane modele zostają zapisane w naszej bazie (Wirtualnym Magazynie), przez co klient nie musi kupować części na zapas, a potem ich magazynować. Zamiast tego może w każdej chwili zamówić części, które wyprodukujemy i wyślemy nawet w 48 godzin.
W każdej chwili istnieje również możliwość ponownego zmodyfikowania elementów pod nowe wymagania.
Współpraca
Zróbmy to jeszcze lepiej!
Jako zespół ekspertów w dziedzinie technologii przyrostowych i obróbki skrawaniem, oferujemy indywidualne podejście do potrzeb naszych klientów.
Dzięki naszej wiedzy i doświadczeniu w sektorze automotive i produkcyjnym, jesteśmy w stanie zoptymalizować procesy produkcyjne i dostarczyć najlepsze rozwiązania, które przynoszą korzyści finansowe, logistyczne oraz czasowe dla naszych klientów. Działamy profesjonalnie, zapewniając szybką i terminową realizację projektów oraz bezproblemową logistykę dostaw.
Zapraszamy do współpracy, aby razem osiągnąć najlepsze wyniki i zwiększyć konkurencyjność na rynku.
