Причина стремительного роста популярности распечатанных на трехмерных принтерах (в процессе аддитивного производства) компонентов для автомобилей двояка. В условиях роста популярности 3D-принтеров потребительского класса производители печатающих устройств стали получать немалые доходы, которые используются для совершенствования промышленных машин и процессов. А во-вторых, производители научились быстро создавать прототипы компонентов. Теперь у них уходит на это всего несколько часов, тогда как при традиционной инструментальной обработке требовалось от четырех до шести недель.
![]() |
После завершения процесса печати технолог Ford Лерон Джонс достает из блока песчаные литейные формы. Лишний песок удаляется с поверхности формы при помощи пылесоса. Прежде песчаные формы для производства прототипов металлических компонентов изготавливались в течение 10 недель. Сегодня за неделю только на одной машине можно получить сотни подобных форм |
«Компании 3D Systems и Stratasys тратят на разработку огромные деньги, – сообщил специалист Ford по аддитивным производственным технологиям Хэролд Сирз. – Благодаря этому не только машины и материалы становятся лучше, но и процессы выполняются быстрее, а это в свою очередь помогает уменьшить общие затраты. На практике без 3D-печати Ford Motor просто не удалось бы уложиться в отведенные сроки при проектировании новых автомобилей. Сегодня разработка новых автомобильных компонентов просто немыслима без трехмерной печати.
![]() |
Стереолитографические 3D-принтеры на предприятии Ford в Диборн-Хайтс. При помощи лазера SLA-принтеры формируют в фотореактивной смоле нужный шаблон. Под воздействием лазера смола затвердевает. SLA-принтеры обеспечивают самый высокий уровень точности компонентов, получаемых с помощью трехмерной печати |
«Все хотят знать, какой денежной экономии позволяют добиться 3D-принтеры , – заметил Сирз. – Но когда мы говорим о прототипах, немаловажную роль играют и сроки. Что означает вывод продукта на рынок на месяц раньше? Речь идет о миллионах долларов, хотя точно подсчитать здесь довольно сложно».
Прежде производителям приходилось отправлять чертежи в механический цех, а на создание каждого компонента уходили недели. Зачастую уже созданный компонент приходилось модифицировать, что требовало последовательной передачи в механический цех новых заданий. Сегодня чертежи выполняются с использованием систем автоматизированного проектирования, полученные данные загружаются в 3D-принтеры, и уже через несколько часов очередной компонент готов. При необходимости модификации соответствующие изменения вносятся в объекты САПР, которые затем распечатываются повторно. Покидать офис при этом не нужно.
В распоряжении Ford имеются самые разные 3D-принтеры, начиная от моделей величиной с крупный холодильник и заканчивая устройствами размером с небольшой грузовик. Цена трехмерных принтеров может составлять от 250 тыс. долл. до величин, измеряемых числами с шестью нулями.
На потребительском рынке трехмерная печать пока еще в новинку, а вот автомобилестроители используют ее уже на протяжении почти 30 лет. В середине 80-х компания Ford стала третьим производителем автомобилей, в чьем распоряжении появилась стереолитографическая машина трехмерной печати.
![]() |
В блоке порошкообразного кремнезема может скрываться сотня прототипов компонентов, распечатываемых с помощью технологии лазерного спекания |
![]() |
Корреспондент Computerworld Лукас Мериан извлекает из кремнезема прототип внутренней панели двери |
Сегодня компания Ford использует целый ряд методов трехмерной печати. К их числу относятся стереолитография (Stereo Lithography, SLA), выборочное лазерное спекание (Selective Laser Sintering, SLS), моделирование методом плавления (Fused Deposition Modeling, FDM) и менее известный процесс послойного склеивания композитного порошка связующим веществом (binder jet printing), при котором слои порошка скрепляются друг с другом специальным составом, образуя форму для отливки металлических компонентов.
Из пяти центров создания трехмерных прототипов Ford три расположены в США и два — в Европе. На предприятии в Диборн-Хайтс 14 промышленных 3D-принтеров обеспечивают выпуск 20 тыс. компонентов за год. Один распечатанный трехмерный шаблон позволяет создать от нескольких единиц до нескольких сотен компонентов.
![]() |
Хэролд Сирз демонстрирует воздухозаборник для двигателя, созданный при помощи трехмерной печати |
В лаборатории лазерного спекания, например, несколько машин быстро изготавливают прототипы компонентов, последовательно соединяя друг с другом несколько тысяч слоев кремнезема. В аморфном блоке порошкообразного кремнезема формируются десятки твердых компонентов, которые вручную извлекаются из порошка и очищаются от него при помощи щетки и пылесоса.
Некоторые созданные прототипы (например, воздухозаборники двигателей и поддоны картера) изготавливаются из специального нейлона. Такие нейлоновые компоненты используются для замены обычных деталей в рабочих двигателях, после чего проводятся испытания, в ходе которых автомобили проходят десятки тысяч километров. По итогам таких испытаний принимается решение о модификации компонентов.
В лаборатории 3D Sand Printing Lab машины, связывающие частицы порошка, изготавливают сотню и более форм, в которые затем заливается расплавленный металл. Выполнение одного задания на печать в зависимости от его сложности может занимать от недели до месяца. Для изготовления обычных форм из песка требуется от восьми до десяти недель.
«Нам удалось и заметно поднять качество, – отметил Сирз. – У инженеров появилась возможность рациональнее использовать свое время. Конечно, сроки сдачи работ никто не отменял, но теперь в распоряжении инженеров есть более эффективные инструменты, позволяющие убедиться в том, что все сделано правильно».