Первый автомобиль, напечатанный на3d-принтере
На вид это скромный транспорт, эдакий подросший карт. Потребляющая ток напряжением 48?? В силовая установка вместе с трансмиссией прикручена болтами к алюминиевой раме. Сиденья напечатаны вместе с кузовом и дополнительно снабжены мягким покрытием.
Машина по имени Strati выглядит как незаконнорожденный отпрыск инопланетного ровера, но Джон Роджерс, сооснователь и глава компании Local Motors, специализирующейся на мелкосерийных машинах, считает, что его прототип возможно назвать революционным транспортом будущего: несложным, легким, недорогим и в высшей степени персонализированным.
Одной из самых громадных неприятностей стало отсутствие принтера нужных размеров. Дабы решить ее, Local вступила в партнерство со станкостроительной компанией Cincinatti, Национальной лабораторией Oak Ridge, принадлежащей министерству энергетики США, и научным центром в Ноксвилле, штат Теннесси. Дружно они создали новый принтер — именно под размер автомобильного кузова.
Попутно они думали над новым подходом к яркому цифровому производству.
«До сих пор посредством 3D-принтеров пробовали имитировать конструкции, выполненные классическими методами, — говорит Роджерс. — Другими словами печатать подробности, каковые имеют законченный вид. А мы думаем, что не следует заставлять 3D-принтер делать всю работу. Пускай он скоро создаст подробность, а в том месте, где ее нужно дообработать, возможно применить станок». Мысль пребывает в том, дабы печатать из усиленного карбоном пластика сходу целый корпус, что будет одновременно и шасси, и кузовом.
Все другое — подвеска, колеса, батарея и мотор — крепится к данной базе.
- Джордан Брандт
Автомобиль Strati был в первый раз представлен на промышленной выставке в Чикаго в сентябре этого года, а уже в начале Октября в Москве на интернациональной конференции Autodesk University Russia 2014 нам удалось поболтать с Джорданом Брандтом, человеком, задача которого — оценить возможности развития разработок 3D-печати. Он сотрудник компании Autodesk, являющейся мировым фаворитом в создании программных средств 3D-проектирования, а на данный момент деятельно занимающейся «софтом» для 3D-печати.
Интервью: Олег Макаров
ПМ: Как мы знаем, что 3D-печать на данный момент употребляется в НИОКР, и для потребностей технических хобби. Будет ли эта разработка активно использоваться в индустрии?
ДЖ.Б.: Я считаю, что роль 3D-печати в индустрии не хватает известна широкой публике. В последнее десятилетие произошло большое количество для того чтобы, что поменяло способы производства под влиянием данной новой технологии. К примеру, компания Boeing уже более десяти лет применяет напечатанные подробности на собственных военных самолетах. Но более принципиально важно то, что аддитивные разработки расширяют возможности классических процессов.
И тому имеется красивый пример — пластмассовое литье под давлением. Этим методом изготавливается множество окружающих нас предметов, к примеру корпуса для планшетов и смартфонов. В хорошем варианте в железную форму впрыскивается расплавленная пластмасса, после этого форма остывает, подробность извлекают, и все повторяется опять.
Данный процесс всегда пытаются ускорить, но имеется одно серьёзное препятствие — форма с изделием остывает медлительно. Сейчас придумали печатать железные формы на 3D-принтерах, и произошло создавать в форм маленькие каналы. В то время, когда пластик закачан вовнутрь, через эти каналы пропускается холодная вода, и подробность остывает намного стремительнее.
Так удалось поднять производительность фирм на целых 40%.
- Обращение о том, дабы напечатать автомобиль полностью, пока не идет.Мотор, трансмиссию, батарею, подвеску — все это изготовили для электромобиля Strati простым индустриальным методом. Но и в этом случае количество подробностей, подлежащих сборке, сократилось на порядок.
Ожидается, что в будущем производители сложной техники будут меньше и меньше надеяться на поставки подробностей от сторонних партнеров и все больше изготавливать на месте, посредством 3D-печати. Наряду с этим сами производства приблизятся к потребителям собственной продукции.
ПМ: Какие конкретно еще промышленные разработки на базе 3D-печати на данный момент внедряются?
ДЖ.Б.: Происходят весьма увлекательные вещи. В случае если раньше 3D-принтерами занимались стартапы, каковые развивали производство с нуля и ничего другого не делали, то на данный момент в отрасль приходят компании, десятилетиями производившие промышленное оборудование. У них имеется опыт разработки надежных автомобилей.
К примеру, появляются станки с ЧПУ, соединяющие в себе классическую разработку фрезерования с аддитивной разработкой, разработкой 3D-печати. Посредством принтера возможно создать неспециализированный контур подробности (3D-печать на данный момент не может соперничать в точности с классическими разработками мехобработки), а позже дополнительно обработать поверхность фрезой в том месте, где это нужно.
Таким методом пошли конструкторы из Local Motors, каковые при разработке собственного автомобиля Strati применяли программную платформу Spark от Autodesk. Они исходят из того, что далеко не все поверхность в автомобиле должна быть идеально обработана. Машинная обработка может использоваться «точечно», в том месте, где это вправду нужно.
ПМ: Совмещение двух разработок — это дешевле либо стремительнее?
ДЖ.Б.: И стремительнее, и разрешает избежать лишних затрат. При классической инструментальной обработке железной подробности (фрезерование, сверление и т.?д.) до 90% металла из заготовки может уйти в отходы. Но в случае если сама заготовка, напечатанная на 3D-принтере, уже имеет заданную форму, то при мехобработке количество отходов будет сведено к минимуму. Заберите титановое производство — Российская Федерация тут, кстати, в мировых фаворитах.
Обрабатывать титан на станках продолжительно и дорого, а основное — позже тяжело утилизовать много отходов. Казалось бы — в чем неприятность? Берем стружку и переплавляем ее обратно в слитки. Но из-за процессов окисления сделать это непросто, необходимы сложные и дорогие разработки. Один из наибольших поставщиков подробностей для космической индустрии, компания GKN Aerospace, выводит в отходы около 1400 т титановой стружки в год. И понимаете, какой у них главный способ утилизации?
Стружку додают в асфальт для упрочнения дорожного покрытия. Исходя из этого задача понижения количества титановых отходов на данный момент очень актуальна, и в этом окажут помощь разработке 3D-печати.
ПМ: Имеется ли качественные разработки печати титановых подробностей?
ДЖ.Б.: Да, это лазерное наплавление посредством титановой проволоки либо порошка. Разработка наплавления с титановой проволокой весьма перспективна. Суть ее в том, что на роботизированную головку всегда подаётся узкая проволока из титаного сплава, лазер ее плавит, и капелька металла наплавляется совершенно верно в заданном месте создаваемой подробности.
Таким методом возможно создавать очень объемные подробности. И отходы при предстоящей механической обработке составят не 90, а, скажем, 2%. Можно считать, что 3D-печать приходит на место литья и ковки.
Но возможности новой разработке намного превышают возможности классических.
ПМ: И какие конкретно это новые возможности?
ДЖ.Б.: Людская природа устроена так, что, в то время, когда появляется новая разработка, мы стараемся сперва делать то, что мы делали раньше, но лишь новым методом. Именно это происходило в отечественной области в последнее десятилетие. Мы брали ветхие идеи и пробовали воплотить их на 3D-принтерах. А вот на данный момент наступает время, в то время, когда мы создаем конструкции, каковые посредством ветхих разработок ни при каких обстоятельствах не делали.
Возможно, к примеру, полностью напечатать подробность с закрытыми внутренними полостями либо движущимися частями в как единое целое, не прибегая к сборке. Либо напечатать материал, что будет вести себя особенным образом. Вот на данный момент в известной Лоуренс-на данный момент лаборатории в Калифорнии создают так именуемые материалы с заданной архитектурой. К примеру, железные сплавы с отрицательным коэффициентом теплового расширения.
В случае если подробность из для того чтобы металла нагреть, она сожмется, охладить — она расширится. Ничего аналогичного еще не было в истории. Заберём, к примеру, оптику, установленную на космических аппаратах. Ее физические параметры должны иметь высокую точность, но из-за резких температурных перепадов (жар при освещении солнцем и холод в тени) линзы меняют форму.
на данный момент неприятность решается посредством точных корректирующих электромоторов и механизмов, но в будущем все это, быть может, не пригодится — достаточно будет особенных особенностей оптического стекла. Возможно создавать градиентные материалы. Представим себе одну подробность, без стыков и соединений, на одном финише которой будет жёсткая высокоуглеродистая сталь, на втором — мягкий алюминий, а в середине что-то промежуточной твердости.
Возможностей довольно много, но их возможно реализовать лишь на базе аддитивных разработок, вводя в состав материала маленькие капельки веществ с различными особенностями.
- Сиденья автомобиля были напечатаны вместе с кузовом. Действительно, после этого из-за дизайна и комфорта их снабдили мягким покрытием.
ПМ: Как 3D-печать поменяет логистику индустрии?
ДЖ.Б.: на данный момент поступила информация, что UPS, наибольшая почтово-транспортная компания, открывает в Соединенных Штатах сеть мастерских с 3D-принтерами. В этом имеется собственная логика — не обязательно что-то пересылать с одного финиша мира на другой, в то время, когда это возможно сделать на месте. Само собой разумеется, простые недорогие товары, каковые делаются в громадных количествах, не будут изготавливаться посредством 3D-печати. Но вот цифровые устройства, подробности бытовой техники, запчасти к самолётам и автомобилям в полной мере смогут перейти на новые разработки.
Тогда изменится вся мировая производственная инфраструктура. Это будет распределенная совокупность, где производство окажется значительно ближе к потребителю. Сравнительно не так давно консалтинговая компания McKinsey поняла, что, в то время, когда компания решает, где ей создавать товар, у нее имеется два главных мотива: близость к потребителю и к инновационным совокупностям доставки. А вовсе не в том месте, где дешевле рабочая сила.
Китайская компания Foxconn, узнаваемая, например, производством продукции Apple, сооружает собственный новый завод в Индонезии. Не вследствие того что в том месте ниже зарплаты у рабочих, — они ниже, но ненамного, и это не основное. Легко Индонезия — это тот рынок, что Foxconn собирается на данный момент осваивать.
Другими словами тренд имеется, а 3D-печать лишь усилит его. Строительство больших фабрик влечет за собой громадные капитальные затраты, и создавать совокупность маленьких распределенных производств на базе 3D-печати может оказаться экономически удачнее, в особенности в случае если учесть сокращение затрат на доставку товара потребителю.
ПМ: Тогда, возможно, по большому счету печатать все, что необходимо, дома?
ДЖ.Б.: Думаю, через десятилетие в развитых государствах добрая половина семей будет иметь по принтеру. Это не означает, что нужно печатать все без исключение. Тут как с микроволновкой: она у вас имеется, но вы же не готовите на ней всю еду, а что-то варите на плите, что-то запекаете в духовке. двери и Окна дома печатать не требуется, а вот цифровые устройства типа смартфонов лет через 15 мы в полной мере сможем распечатывать у себя.
В случае если, само собой разумеется, смартфоны сохранятся в виде, близком к нынешнему. Сможем брать особенный дизайн для этих устройств, сможем создавать его сами.
Фото До тех пор пока автомобиль, напечатанный на 3D-принтере, выглядит мало несерьезно, но его появление на свет открывает новую эру в автопроме.
ПМ: А не приведет ли распространение домашних 3D-принтеров к повышению количества бытового мусора?
ДЖ.Б.: Думаю, к тому времени любой товар будет проектироваться с учетом полного жизненного цикла. Если вы что-то печатаете, вы станете совершенно верно знать, как это будет повторно использовано либо переработано. Особенно легко перерабатывать несмешанные материалы.
К примеру, в случае если ваша вещь вам надоела либо сломалась, вы сможете зайти в соседний магазин и бросить ее в особый измельчитель типа шредера. Помимо этого, я полагаю, что в то время, когда люди будут сами принимать участие в производстве, то и созданные в своей квартире вещи будут больше ценить.
Статья «Авто из принтера» размещена в издании «Популярная механика» (№146, декабрь 2014).
<
h4>