3D-Druckanwendungen in der Automobilindustrie
Für die Automobilindustrie haben die jüngsten Fortschritte in der additiven Fertigung (AM) (oder im 3D-Druck) Türen für neuere, robustere Konstruktionen geöffnet. leichtere, stärkere und sicherere Produkte; verkürzte Vorlaufzeiten; und reduzierte Kosten. Im Jahresbericht von Wohlers wurde 2015 festgestellt, dass auf die Automobilindustrie 16,1% aller AM-Ausgaben entfallen. Während Automobilhersteller (OEMs) und Zulieferer AM hauptsächlich für das Rapid Prototyping einsetzen, ist die technische Entwicklung von AM ein starkes Argument für den künftigen Einsatz für Produktinnovationen und die direkte Fertigung.
Einer der kritischsten Aspekte in Bezug auf die Automobilindustrie ist die Gewichtsreduzierung von Bauteilen. Automobilanwendungen nutzen fortschrittliche technische Materialien und komplexe Geometrien, um das Gewicht zu reduzieren und die Leistung zu verbessern. AM ist in der Lage, Teile aus vielen in der Automobilindustrie üblichen Leichtbaupolymeren und -metallen herzustellen.
Einfluss auf Gewicht und Aerodynamik (und damit auf die Fahrzeugleistung) hat die Geometrie eines Teils. Autoteile erfordern häufig interne Kanäle für eine gleichmäßige Kühlung, verborgene Merkmale, dünne Wände, feine Maschen und komplexe gekrümmte Oberflächen. AM ermöglicht die Herstellung hochkomplexer Strukturen, die dennoch extrem leicht und stabil sein können. Es bietet ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit, die Optimierung und Integration von Funktionsmerkmalen, die Herstellung kleiner Losgrößen zu vertretbaren Stückkosten und ein hohes Maß an Produktanpassung auch in der Serienfertigung.
Viele Automobilanwendungen erfordern ein signifikantes Minimum an Wärmeformbeständigkeit. Es gibt mehrere AM-Prozesse, die Werkstoffe anbieten, die Temperaturen weit über dem Durchschnitt von 105 °C im Motorraum standhalten. SLS-Nylon sowie einige photogehärtete Polymere eignen sich für Hochtemperaturanwendungen.
Die meisten Komponenten, die zur Herstellung von Kraftfahrzeugen verwendet werden, müssen vollständig feuchtigkeitsbeständig, wenn nicht sogar wasserdicht sein. Ein Hauptvorteil der additiven Fertigung besteht darin, dass alle gedruckten Teile nachbearbeitet werden können, um eine wasserdichte und feuchtigkeitsbeständige Barriere zu schaffen. Darüber hinaus sind viele Materialien aufgrund ihrer Beschaffenheit für feuchte und feuchtigkeitsbelastete Umgebungen geeignet.
Die Anzahl der Elemente in einer Baugruppe kann reduziert werden, indem eine einzelne komplexe Komponente neu entworfen wird. Die Teilekonsolidierung ist ein wichtiger Faktor, wenn es darum geht, wie AM die Reduzierung des Materialverbrauchs und damit die Gewichts- und langfristig die Kosten senkt. Die Teilekonsolidierung reduziert auch den Lagerbestand und bedeutet, dass Baugruppen durch ein einziges Teil ersetzt werden können, falls Reparaturen oder Wartungen erforderlich sind. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt für die Automobilindustrie.