Технологии изготовления изделий с помощью 3D принтеров развиваются и совершенствуются. Освоив возможности изготовления мелких элементов, разработчики переходят к изготовлению более крупных и существенных изделий. Одна из таких попыток – изготовление на 3D принтере автомобиля в сжатые сроки.
Продемонстрировала свои возможности по 3D печати компания Local Motors из Аризоны, которая изготовила первый в мире автомобиль полностью при помощи технологий трехмерной печати. Из нескольких сотен проектов, полученных в ходе проведенного компанией конкурса, был отобран один, получивший название Strati.
И этот автомобиль был изготовлен и собран всего за 44 часа времени прямо на стенде компании в рамках международной технологической выставки International Manufacturing Technology Show (IMTS ), проходившей в Чикаго.
Как было сказано ранее, время изготовления автомобиля Strati составило всего 44 часа. Такая высокая скорость изготовления стала возможна благодаря тому, что конструкция автомобиля состоит из 40 основных деталей и узлов против тысяч деталей, из которых собирают обычные автомобили.
Все элементы кузова автомобиля Strati, сиденья, элементы салона и даже ветровое стекло были напечатаны трехмерным принтером BAAM (Big Area Additive Manufacturing) компании Cincinnati Incorporated при помощи технологии прямого цифрового производства (Direct Digital Manufacturing, DDM ).
В качестве материала для изготовления вышеупомянутых деталей были использованы различные виды пластика, а детали, которым требуется высокая механическая прочность, были напечатаны из пластика, армированного углеродистым волокном.
«Разработанный нами процесс является совершенно новым процессом, который может коренным образом изменить все сложившиеся на сегодняшний день устои и стереотипы автомобильной промышленности» – рассказывает Джон Б. Роджерс Мл. (John B. Rogers, Jr.), президент компании Local Motors, – « Кроме этого, мы собираемся продемонстрировать, что процесс создания автомобиля может быть выполнен несколькими различными способами, а результат этого будет почти одним и тем же».
Стоит отметить, что технологии 3D печати сейчас находятся в состоянии развития, и поэтому еще не все необходимые для создания автомобиля элементы могут быть изготовлены при помощи трехмерной печати. Так, при создании описываемого автомобиля Strati, разработчики Local Motors использовали элементы электрической трансмиссии и подвески от европейского варианта автомобиля Renault Twizy. А аккумуляторы, электрическая проводка и некоторые другие элементы для автомобиля Strati предварительно были заказаны у сторонних организаций.
Представленная на выставке новинка получила положительные отзывы посетителей, имевших возможность наблюдать процесс создания этого автомобиля, и поэтому компания Local Motors запланировала начать мелкосерийный выпуск автомобилей Strati, сделав их доступными для каждого желающего. К сожалению, конечная цена, которую должен будет заплатить покупатель автомобиля Strati, пока еще неизвестна, но она будет находиться, согласно информации от издательства DailyMail, в диапазоне от 11 до 18 тысяч фунтов стерлингов, что составляет от 18 до 30 тысяч долларов.
Ав3Д-технологии всё больше внедряются во все сферы жизнедеятельности человека. Научившись печатать небольшие предметы и детали, инженеры-исследователи решили обратиться к более сложным и крупным объектам, например, автомобилям. И в этой сфере им удалось добиться целого ряда успехов.
Безусловно, пока рано говорить о том, что завра все люди пересядут на авто, напечатанное на , и смогут сами печатать для себя машины, но, глядя на эти достижения, очерчивается будущее автоиндустрии.
Преимущества напечатанных машин
На данный момент автомобиль, который создан посредством , вызывает большой интерес. И первая причина в том, что такая машина имеет небольшой вес. Второй момент – это минимум человеческих затрат на сборку и создание авто. Это значит, что на сборку не требуется большое количество людей и времени. Сравните стандартный автомобиль состоит из более чем 25 тысяч деталей. А, например, напечатанный Strati состоит всего из 64 деталей. Это авто, сделанное всего за 44 часа.
Самые известные, созданные посредством автомобили:
- Strati
- Urbee 2
- LM3D Swim
- Auto Union Typ C – копия модели 1936 года, уменьшенная в 2 раза
- Копия Shelby Cobra, модели 1965 года, созданная специалистами ORNL на 3Д-принтере
- Компактный и очень дешёвый электрокар от Sanya Sihai
- Концепт 2015 года Light Cocoon от EDAG
- Blade Supercar стильный «красавчик» от Divergent 3D
Большинство из этих авто являются абсолютно экологичными электрокарами или гибридами. Также есть модели, которые используют солнечную электроэнергию и сжиженный газ, в случае если не хватает энергии.
Взгляд в будущее
В сети можно найти много фото и видео с автомашинами, созданными при помощи 3Д-технологий. Некоторые полностью напечатанные, другие содержат от 30 до 75% деталей, созданных посредством 3Д-печати.
Пока ещё рано говорить о большом комфорте машин целиком из пластика, ведь большинство предпочитает мягкие сидения жёсткому пластику. Также пока не решена проблема с ремонтопригодностью таких авто. Скептики утверждают, что просто печатать новую деталь для машины, а старую выбрасывать не экономично. Машина, напечатанная на 3D принтере, обходится пока ещё довольно дорого. Поэтому технологиям пока ещё предстоит активное развитие. Но инженеры найдут решение всех этих проблем, и аддитивное производство станет более совершенным, расширятся его возможности.
Технологии 3D печати давно и прочно обосновались во многих сферах производства. Космическая, медицинская, военная, автомобильная и многие другие отрасли постоянно и успешно применяют 3D моделирование и проектирование в своих новых разработках. Конечно, до серийного выпуска большинства изделий еще далеко, в связи с низкой скоростью печати, но это всего лишь вопрос времени и этому есть много подтверждений.
История вопроса
Попытки использовать 3D печать для создания автомобилей предпринимаются уже давно. Среди них можно отметить следующие.
Umbree от Kor Ecologic
В 2010 году на мотор-шоу SEMA в Лас-Вегасе был представлен продукт четырнадцатилетнего труда компании Kor Ecologic – автомобиль Urbee .
Начиная свои исследования в 1996 году, Джим Кор, основатель фирмы, заложил в основу проекта создания легкого, экономного и безопасного агрегата, который смог бы изменить взгляд на автомобилестроение. Надо сказать, ему это удалось. Модель, представленная в 2010 году, имела три колеса и состояла из 40 основных деталей, в то время как современные автомобили имеют их больше 20 000. Они напечатаны на 3D принтере Fortus 900mc компании Staratsys, которая стала крупным партнером и соинвестором проекта. Автомобиль оснащен небольшим двигателем внутреннего сгорания на 5 лошадиных сил и мощным электромотором. Средний расход топлива на трассе составлял 1,2 литра на 100 км, а максимальная скорость около 120 км/час.
Сегодня Kor Ecologic работает над усовершенствованной трехколесной моделью, которая станет на треть легче (550 кг), будет иметь двигатель на 7 лошадиных сил и получит более обтекаемый корпус. Стоимость прототипа составляет около 50 тыс. $, а на его 3D печать уходит около 2500 часов. Для привлечения всеобщего внимания в 2015 году Кор собирается проехать 4600 км через всю Америку на 38 литрах топлива, но для этого ему нужно будет найти 1 млн. $, который он планирует получить от инвесторов и простых людей.
Strati от Local Motors
Совсем недавно, на выставке International Manufacturing Technology Show (IMTS) в Чикаго, которая проходила в середине сентября 2014 года, компанией Local Motors был представлен «первый в мире автомобиль, распечатанный на 3D принтере».
Strati – автомобиль от Local Motors, распечатанный на 3D принтере
Он также и Urbee состоит из 40 деталей, но почему же его называют «первым»? Дело в том, что такой автомобиль впервые был напечатан за 44! часа, а по заявлениям компании в течение ближайших месяцев они собираются сократить время до 24! часов. Для изготовления был использован специальный BAAM принтер компании Cincinnati Incorporated, аддитивная технология FDM компании StratSys и ABS-пластик укрепленный углеродной нитью.
Как проходил процесс 3D печати можно посмотреть на видео
Максимальная скорость Strati составляет 64 км/час, а максимальный пробег находится в диапазоне от 190 до 240 км. До конца 2014 года автомобиль планируют запустить в серийную продажу, стоимость его будет составлять 18-30 тыс. $, в зависимости от комплектации. Стоит отметить, что напечатаны были далеко не все детали, механические узлы, такие как аккумулятор, подвеска, двигатель были взяты из Renault Twizy.
После завершения 3D печати специалисты компании собрали автомобиль и устроили тест-драйв.
Как можно заметить, на видео некоторые детали выполнены довольно грубо – это последствия ускорения процесса печати. В целом же – это хороший наглядный пример степени развития технологий 3D печати.
Сегодня Local Motors уже провела конкурс на лучшую модель для будущего серийного производства, в котором участвовали 200 претендентов со своими эскизами. Победил вариант уличного спорт-автомобиля с названием SF-01 Street Fighter . Ну что же, остается только ждать его появления.
Подробнее о технологии FDM
FDM (Fused Deposition Modeling) – это одна из технологий послойного воспроизведения 3D модели при помощи компьютера и 3D принтера. Данная технология была разработана компанией StratSys (США) около 20 лет назад. В отличие от большинства методов 3D печати здесь материал построения передается непосредственно в точку печати, где через подогретый экструдер производится его выдавливание и закрепление на стенке модели. Так слой за слоем «выращивается» готовое изделие и деталь за деталью собирается автомобиль.
В качестве материала используется АБС-пластик – тот же материал, из которого производятся детали конструктора LEGO. Он обладает следующими свойствами:
- Высокая эластичность и ударопрочность.
- Нетоксичность.
- Долговечность.
- Кислотостойкость.
- Стойкость к моющим средствам и щелочам.
- Термостойкость, выше 100°C.
- Большой диапазон эксплуатационных температур, от -40 до +90°C.
Для придания дополнительной прочности принтеры используют этот материал в виде композита, смешанного с углеродной нитью, что придает характеристики, не уступающие материалу многих марок современных автомобилей.
Будущее 3D печати автомобилей
Касаемо ВААМ 3D принтеров можно заметить, что технология аддитивного производства большого разрешения (Big Area Additive Manufacturing) не нова, в данном случае просто были увеличены размеры принтера во много раз. Пока что, такие технологии практически уперлись в свой потолок скорости, которую можно увеличивать только уменьшением точности печати (увеличением толщины слоя) и добавлением большего количества печатающих головок, что очень сложно в конструктивном плане.
С этой точки зрения более прогрессивными выглядят методы не точечного нанесения материала через сопла или экструдер (Direct Deposition) , а нанесение сразу целого слоя материала (Bed Deposition), сплавляемого лазером, скорость движения которого огромна и не требует механического перемещения печатающей головки.
Впрочем, остается только ждать новых концептуальных прорывов в технологиях 3D печати. И, учитывая скорость современного технического развития, возможно в ближайшем будущем мы увидим людей, которые ездят на оригинальных автомобилях, сделанных по собственным эскизам.
Добрый день 3Dtoday, не так давно к нам в офис попал удивительный 3D принтер “РУДМАШ”.
О нем мы вам и расскажем.
Немного общих сведений о девайсе:
1. Внешние габариты: 470 х 430 х 605 мм.
2. Область печати - прямоугольная, 313 х 213 мм, в высоту она достигает 350 мм. Такая область печати открывает много возможностей.
3. Вес составляет 20.6 кг.
4. Скорость заявлена до 150 мм\с.
5. Может печатать слоем от 0.05 до 0.2 мм.
6. У принтера 2 экструдера.
7. В комплектацию входит термостол, кардридер, LCD экран
8. Формат расходников 1.75 мм.
Первый взгляд:
Дизайн Машины напоминает советский холодильник, а если точнее - 3D принтер, собранный в СССР где-то в годах 2000-ых, если бы это государство еще существовало. Нашей команде оформление нравится.Обычно у 3D принтеров детали либо напечатанные, либо литые, а здесь большинство деталей фрезерованные!У РудМаш достаточно жесткий корпус, что является безусловным плюсом.
Есть прозрачные боковые пластины для защиты от сквозняка.Большая рабочая область, позволяющая в 2 прохода напечатать большой шлем, корпус большого прибора, или даже половину сиденья от табуретки.Кинематика H-бот на рельсах, очень хорошо выполнена, все четко подогнано друг к другу.
Удивил термостол. По сути, стекло закреплено только по осям X и Y, но не по Z. Cтекло лежит на куске стеклоткани для термоизоляции. Мы сразу же стянули стол резинками, но и это не сильно решает проблему калибровки. Корректно откалибровать стол несложно, но при каждом снятии стекла калибровка сбивается - становится немного жаль время на повторение одних и тех же действий.Что приятно, в принтере хорошая подсветка. Принтер весьма тихий.
Устройство легко доработать до закрытой термокамеры, если придумать, как закрыть верх устройства, так как через него проходит боуден трубка.
Плохо сделаны заправка пластика в боуден и вход филамента в экструдер. Чтобы попасть прутком в отверстие, надо постараться, но если привыкнуть, это становится некритично.
Что не очень хорошо - прижим регулируется с помощью 2х пружин. из-за чего его может перекашивать.
Программное обеспечение repetier host - это кому как.
В девайсе нет никаких крутых новшеств, это просто добротная машина из качественных деталей, материалов и надежных решений.
Из приятного, в комплекте идут сопла 0.3, 0.4 и 0.6 мм на оба экструдера.
Кстати, к принтеру прилагается совершенно шикарная инструкция.
Принтер очень хорош для компании, которая сделала подобное устройство впервые. Компания Рудничные машины на них не специализируется, так что предсерийный образец выше всяких похвал, несмотря на то, что отсутствие опыта, конечно, наблюдается.
Печать:
Печать у нас пошла со второго раза. Печатали REC ABS пластиком нож и пули в качестве реквизита для одного из московских квестов. Печатали одним материалом, а не двумя, потому что хотелось посмотреть на то, как в целом ведет себя принтер. Второй экструдер предварительно сняли, потому что очень не хотелось заниматься его калибровкой.
Результат получился хороший, что называется, стабильный, но слоистость достаточно высокая. При печати у принтера вибрирует корпус, однако это никак не влияет на качество печати.Затем решили повторить печать пуль из REC PLA пластика, но из-за отсутствие обдува результат нас не устроил.
Дальше больше - тест на печать двумя экструдерами. К сожалению, после большого количества попыток (более 10), HIPS окончательно перестал печатать. Было принято решение снова выкрутить второе сопло и заняться этим позже.
В следующий раз было необходимо распечатать что-то по-настоящему большое.
На этот случай у нас как раз есть модель REC Commando.Нарезав модель, мы сделали для нее умную поддержку в MeshMixer .
Напечаталась модель с первого раза, однако треснула в паре мест. В принципе, это ожидаемая проблема при печати ABS ластиком в принтере без термокамеры.
Но, глядя на готовую печать, можно сказать, что это то что нужно, если вы печатаете модели для последующей обработки.После нам стало интересно, как хорошо модель будет прилипать к столу без адгезива, и мы решили напечатать карту из Hearthstone.
Брим начал отлипать на половине печати (видимо, подул сквозняк), пришлось спасать модель с помощью ABS Juice прямо во время печати.
Следующая модель - ответная часть REC Commando. Она еще больше, и на этот раз мы решили сделать для модели термокороб вдобавок к умной поддержке.
Но в целях исследования это даже хорошо - видно, что заполнение внутри прокладывается без проблем.
Позже мы все перепечатали.
Минусы:
1) податчик филамента и вход в экструдер не очень удобные;
2) отсутсвие обдува;
3) боуден 1.75 не позволяет печатать гибкими материалами;
4) 2 экструдера, установленных параллельно, очень неудобно калибровать;
5) отсутствует крепление стола по оси Z.
1) большая область печати;
2) крутой и качественный корпус;
3) хорошая сборка и очень качественный H-bot;
4) простота устройства;
5) фрезерованные детали;
7) щедрая комплектация при покупке и хорошая инструкция;
Принтер будет дорабатываться до того, как пойдет в серию;
9) низкая будущая стоимость - до 120 тысяч.
В целом, для многих эта машина может стать основной рабочей лошадкой.
По всем возникающим вопросам пишите комментарии, пишите на почту [email protected] или приходите в наш шоурум , где вы сможете увидеть все своими глазами.