実用情報: FAW-Volkswagen の研究開発と生産における 3D プリントの応用

2019年5月7日、南極熊はSAMPE China 2019年次総会の「自動車技術者会議および自動車材料とプロセス革新応用サミットフォーラム」で、FAW-Volkswagen技術開発部の上級エンジニアであるWu Hongtao氏の講演を聞きました。

3Dプリントの種類とその長所と短所

自動車の研究開発と生産における3Dプリントの応用例
PT車両組立部品 - プラスチック部品 下の図2-9の洗浄液タンクはSLSプロセスを使用して作られています。完成後は、下の図に示すように、密封してからバッチ部品で組み立ててしっかりと接着する必要があります。組み立て後、部品はドイツの路上試験車両に送られ、開発時間とコストを大幅に節約します。図2-10は、車両への取り付けに使用できる壁が厚いエアコンダクトコネクタです。
下図のクリンカーワイヤークランプ部品は、電気自動車の開発中にPTプロトタイプ車両の取り付けに使用されます。電気自動車には多くのワイヤークランプがあります。ワイヤーハーネスを保護および固定するために、下図に示すワイヤークランプ部品がよく使用されます。下図に示すように、車両を取り付けるときは、ワイヤーハーネスをワイヤークランプ溝に配置し、ワイヤークランプカバーを90度折ります。この単純な動作により、印刷材料の性能に高い要件が課せられます。
下図のエアダクトは、車両開発中のPTプロトタイプ組み立てに使用されます。エアダクト部品の試作は、試作現場で常に困難で苦痛な点でした。従来の鋼板ブロー成形プロセスは、試作コストが高く、サイクルが長いです。シリコンモールドプロセスの試作は、サイズに制限がなく、軸が難しく、半分に製造してから接着することがよくあります。試作されたエアダクトは、耐衝撃性と強度が劣っています。SLSパウダープリント後にすべての問題が解決されます。下の写真は、砂型鋳造法で作られたインテークマニホールドです。生産サイクルと試作コストは、どちらも従来の砂型鋳造法とは比べものになりません。

測定器具および治具 下の図2-12の部品は比較的大きく、最大サイズは500mm以上で、壁の厚さが厚いです。ハニカム構造のため、試作は1週間以内に完了しました。重量が軽く、ニューボラ車のリアカバーとサイドパネルの設計ギャップ評価を使用しています。図2-13はSLS印刷された生産治具です。

金属インサート部品 図 2-16 は、FDM ラピッドプロトタイピング金属インサートの一般的なタイプをいくつか示しています。一般的なインサートには、ナット、ナットスリーブ、ブッシング、埋め込みスタッドなどがあり、FDM 部品の製造プロセス中に埋め込む必要があります。

燃料タンクカバーシールの製造 メールボックスのカバーシールの構造は非常に特殊で、柔らかい材料と硬い材料を組み合わせて、互いに埋め込まれています。荷重に対する強度要件は比較的高く、通常の3Dプリントでは要件を満たすことができません。このケースでは、FDM\SLA\シリコンモールド製造プロセスを使用して完成させました。この部品の生産サイクルは5日間で、効果は非常に良好です。この例は、この種の3Dプリントプロセスが競争関係にあるだけでなく、さらに重要なことに、互いに補完し合っていることを十分に示しています。

備品および備品 下の図2-15は、生産部門で試作したBクラス車のリアカバー用のフォルクスワーゲン装備固定具です。図2-14のものはドイツで切削とフライス加工して作ったもので、追加で10,000人民元の費用がかかりました。図2-14のものは、FDMプロセスを使用して自社で製作したリアカバー用のフォルクスワーゲンテールロゴ装備固定具で、固定具の製造コストは1,000人民元未満です。

一般的な3Dプリントプロセスで使用される材料の機械的特性に焦点を当てる

△HP 3Dプリントナイロンの熱変形温度が最も高く、次いでFarsoon SLSナイロン、SLA樹脂素材が最も低い。
自動車産業における3Dプリント技術の今後の発展動向を見る
3Dプリント部品は、以下の3種類の部品の大量生産において画期的な成果をもたらすことが期待されています。
1. トポロジカルデザイン部品の加工・製造
2. 統合設計部品の製造
3.部品設計のレイアウト強化

3Dプリント技術は1980年代から登場し、さまざまな印刷技術が生まれ、現在では工業デザインや研究開発、特に自動車業界で広く使用されています。3Dプリントはますます一般的になっています。しかし、現在の自動車における3Dプリントの応用は、主に研究開発に集中しており、量産車にはまだ適用されていません。これには2つの理由があります。1つは、自動車部品の生産は依然として主に金型に基づいているためです。大規模生産の場合、金型の単価が低く、成形効率が高いためです。もう1つは、最も重要な点ですが、3Dプリント材料の性能がまだ人々の要求に遠く及ばないということです。

より優れた性能を持つ3Dプリント材料の研究開発は、3Dプリント業界の最優先事項であり、3Dプリント業界の将来の発展を決定するものでもあります。近い将来、3Dプリントは小ロット生産の分野でその力を発揮できると信じています。
これを踏まえると、自動車業界から見た3Dプリンティングの今後の発展傾向は次のようになります。
1. より優れた機械的特性を持つ材料
2. 印刷部品の表面品質の向上
3. 印刷速度が速い
4. 印刷材料が安価になる

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