В научно-исследовательском центре Намьянг южнокорейского автомобильного гиганта Hyundai теперь работают два полимерных 3D-принтера VX1000 HSS от немецкого производителя оборудования ExOne Global Holdings .

В этих машинах используется высокоскоростной процесс спекания, при котором поглощающие инфракрасное излучение чернила избирательно наносятся на порошок PA12 и послойно сплавляются с помощью эмиттера для спекания. Объем рабочей зоны 1000 x 550 x 190 мм достаточен для печати целой дверной панели за один проход. 

Компания Hyundai объясняет целесообразность инвестиций тем, что крупные компоненты производятся как единые изделия, тогда как в противном случае это приводит к образованию соединений и усугубляет ошибки в точности по всей конструкции.

«Компания Hyundai использует высокоскоростное спекание именно так, как мы его разработали, для создания полномасштабных функциональных деталей. Обеспечение точности и воспроизводимости крупных полимерных деталей от печати к печати — одна из самых сложных задач в 3D-печати полимеров. Мы решили эту проблему, и это превращает аддитивное производство в инструмент, на который автомобильные команды могут полагаться в реальной работе по разработке», — сказал Эрик Бадер, генеральный директор ExOne Global Holdings.

Дверная панель целиком, напечатанная из PA12 на принтере VX1000 HSS. Фото предоставлено компанией ExOne Global Holdings.

Управление крупномасштабным производством полимеров

Сохранение этих размеров от одного запуска к другому зависит от системы управления температурой VX1000 по всему рабочему объему. Метод спекания порошка и чернил чувствителен к колебаниям температуры, и 8000 сопел печатающей головки нуждаются в этой стабильности для поддержания свойств детали в масштабе. 

Для обеспечения бесперебойной работы обеих машин с минимальным временем простоя замена эмиттера спекания или печатных модулей запланирована как плановая задача, а каждый принтер передает данные процесса в режиме реального времени в существующие системы мониторинга. Общая станция распаковки и центральная станция подачи порошка обслуживают обе установки и могут быть организованы в соответствии с различными конфигурациями производственных и научно-исследовательских цехов.

Эта операционная гибкость находит отражение в том, как недавно созданная команда Namyang по решениям в области аддитивного производства фактически использует принтеры. Команда занимается предсерийным и тестовым изготовлением деталей, мелкосерийным производством и созданием исследовательских прототипов, а также срочным поиском компонентов, для закупки которых в противном случае потребовалось бы специальное оборудование. 

Сроки изготовления оснастки длительны, и именно связанные с ними детали, как правило, тормозят графики разработки. Печать функциональных компонентов в натуральную величину позволяет команде проводить валидацию в полном масштабе, не дожидаясь изготовления оснастки, и, по утверждению ExOne, этот процесс сокращает итерации проектирования с недель до дней.

Масштабирование автомобильного аддитивного производства за пределы прототипирования

Установка VX1000 является частью более широкой консолидации возможностей аддитивного производства в Намьянге, как сообщалось в прошлом месяце. Центр решений для аддитивного производства — это первое предприятие, построенное Hyundai Motor Group специально для аддитивного производства. Он объединяет печать полимеров и металлов под одной крышей, осуществляя процессы от фотополимеризации в ванне до направленного энергетического осаждения (DED) для крупных металлических конструкционных деталей. 

Система DED-WAAM (Directed Energy Deposition-Wire Arc Additive Manufacturing) изготавливает металлические компоненты путем послойного нанесения материала. Фото предоставлено компанией Hyundai.

Каждый компонент, произведенный там, проверяется на соответствие производственным стандартам по точности размеров, прочности на растяжение, жесткости на изгиб и ударопрочности. Установки VX1000 добавляют к этому процессу крупноформатное спекание полимеров, устраняя недостаток масштаба и производительности, который не покрывается другими полимерными процессами центра.

Вопрос масштаба не является уникальным для Hyundai. Центр аддитивного производства Jaguar Land Rover в Гейдоне использует 20 промышленных 3D-принтеров, работающих по шести технологиям, при этом на технологию послойного наплавления полимерного порошка приходится 87% его возможностей. Тем не менее, в октябре 2024 года специалист JLR по аддитивному производству описал подавляющее большинство продукции центра как функциональное прототипирование для тестовых автомобилей, а не как полномасштабную проверку, эквивалентную серийному производству. 

Основная направленность центра на функциональное прототипирование демонстрирует ограничения использования его существующих возможностей аддитивного производства для крупномасштабных разработок, в то время как новая установка Hyundai предназначена для производства более крупных компонентов в виде отдельных деталей. 

Источник