Адаптивные технологии в области обслуживания и ремонта автомобильного транспорта | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 3 августа, печатный экземпляр отправим 7 августа.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №8 (455) февраль 2023 г.

Дата публикации: 23.02.2023

Статья просмотрена: 546 раз

Библиографическое описание:

Кирасиров, О. М. Адаптивные технологии в области обслуживания и ремонта автомобильного транспорта / О. М. Кирасиров, Денис Тендетник. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 8 (455). — С. 45-48. — URL: https://moluch.ru/archive/455/99459/ (дата обращения: 24.07.2024).



В статье проведен анализ текущего состояния применения и внедрения технологии 3D-печати в области технического обслуживания и ремонта автомобильного транспорта. Оценены преимущества и перспективы дальнейшего применения данной технологии в автомобилестроении.

Ключевые слова: 3D-печать, 3D-принтер, аддитивные технологии, производство, автотранспорт, материал, продукт, деталь, качество.

3D-печать — наиболее развивающаяся отрасль в современном мире. Ее технология используется во многих отраслях: от архитектуры и ювелирного производства до медицины и археологии. [2] Но наиболее перспективное и масштабное применение 3D-печати все же в автомобилестроении, где ее применение возможно на всех этапах производства. Начиная с этапа моделирования и прототипирования, заканчивая этапом обслуживания и ремонта автомобилей серийного производства.

История возникновения

Автором идеи 3D-печати является Хидео Кодама, доктор муниципального исследовательского института в Нагоя. В 1980 году он попытался зарегистрировать устройство, которое с помощью УФ-засветки формировало послойно жесткий объект из фотополимерной смолы. По сути он описал современный фотополимерный принтер. Но не смог вовремя собрать всю необходимую документацию для регистрации патента изобретения, и в итоге забросил свои исследования.

Позже, в 1983 году, трое французских инженеров Ален Ле Мехо, Оливье де Витт и Жан-Клод Андрэ пришли к идее воздействия лазера на мономер для превращения его в полимер. Технология была названа ими «стереолитографией», и патент на нее был получен в 1986 году. Но институтом, в котором они работали, не была оценена перспектива использования разработки, и проект был свернут.

В то же время в США Чак Халл, работающий в компании по производству покрытий для столешниц и мебели при помощи УФ-ламп, задумался об ускорении процесса производства новых конструкций изделий. Он придумал совместить УФ технологию и размещения тонкого пластика послойно. В марте 1986 года патентная заявка была одобрена. Изобретение получило название «Аппарат для создания трехмерных объектов с помощью стереолитографии». Чак Халл основал свою компанию 3DSystem и под ее маркой в 1988 году выпустил первый коммерческий 3D-принтер — модель SL1. Именно этот момент может считаться стартом 3Dтехнологии в массовом производстве. [1]

3 D -печать в автомобилестроении

Первое упоминание применения 3D-печати в автомобилестроении датируется 1988 году и связывается с компанией Ford. Компанией был изучен вопрос использования 3D-печати в производстве автомобилей и подсчитано, что применение данной технологии значительно удешевляет, упрощает и ускоряет производство. [5] Следующими технологию 3D-печати стали использовать представители китайского автопрома. Позже, в начале 2000-х годов, в число компаний, использующих 3Dпечать в производстве автомобилей, вошли BMW, Mersedes, Cadillac. [4]

Вначале, технологию 3D-печати в автомобильной промышленности использовали только на этапе моделирования для создания конструкционных элементов сложных форм при создании функциональных прототипов. [6] Использование аддитивных технологий (принцип работы 3D-принтера, который заключается в последовательном нанесении слоев используемого материала) при изготовлении прототипов ускорил процесс создания в несколько раз, а также значительно удешевил процесс. Данные «плюсы» заключаются в том, что преодолеваются ограничения сложности дизайна продукта, сокращается время разработки и последующего изготовления, а также сокращаются сроки анализа и исправления выявленных недочетов (конструктивная осуществимость, собираемость, сопоставимость с другими деталями), оптимизируется технология изготовления, повышается надежность и технологичность. [5]

Потенциал 3 D -печати в обслуживании и ремонте автомобилей

Самая значительная доля из расходов для автопроизводителей приходится на массовое изготовление запасных и сменных частей, оборудования, оснастки и инструментов. [3]

По данным компании Crazy Granda Garage, при автоматизации создания кастомных деталей авто при помощи 3D-принтеров Raise3D и программы IdeaMarket стоимость производства снизилась на 50 %, срок выполнения работ сократился на 83 %. Эти цифры наглядно показывает эффективность применения 3D-печати в обслуживании и ремонте автомобиля. [6]

Факторы, стимулирующие применение 3Dпечати на стадии обслуживания и ремонта автомобилей:

  1. Сокращение стоимости запасных и сменных частей. В стоимость необходимой детали входит стоимость материала, используемого для изготовления, стоимость оборудования, затраты на рабочую силу, доставку и хранение. При использовании 3D-принтера на месте исключаются затраты на доставку и хранение детали. За счет широкого спектра возможных применяемых материалов при 3D-печати, есть возможность сокращения себестоимости самой детали. Сокращаются затраты оплаты рабочей силы.
  2. Сокращение сроков. 3D-принтер позволяет изготовить деталь за несколько часов, в отличие от стандартных способо, занимающих от нескольких дней до нескольких недель. Также нет необходимости затраты времени на доставку детали.
  3. Широкий спектр материалов для изготовления детали. В 3D-печати используются различные материалы с различными характеристиками. В автомобилестроении чаще всего используются металлический порошок, металлические сплавы, пластик, фотополимеры. Некоторые обладают повышенной ударопрочностью, какие-то повышенной износоустойчивостью или термоустойчивостью. Есть материалы с повышенной устойчивостью к механическим нагрузкам и атмосферостойкостью. При этом разрабатываются новые материалы. Исходя из требований к необходимой детали, производитель сам выбирает материал для изготовления требуемой детали.
  4. Возможность изготовления сложных деталей. Некоторые детали имеют сложный конструкторский дизайн, имеют сложную геометрию, сочетают в себе несколько видов материалов. Возможность 3D-принтера позволит уточнить все тонкости и использовать разные материалы для изготовления целостной модели с требуемыми характеристиками, уменьшая количество «слабых точек».
  5. Высокая точность изготовленной детали. Благодаря 3D-cканеру получают точную модель детали, которую переводят в цифровой формат. Точность изготовленной на 3D-принтере детали после «оцифровки» 3D--сканером составляет порядка 99 %. [7] Это дает гарантию уверенности, что изготовленная деталь будет точной копией требуемой. На 3D-принтере возможно наиболее точно повторить ее, учитывая все нюансы: конфигурация, тонкость, формы, фактура. [3]
  6. Уникальность. 3D-печать позволила производить детали, которые другими, традиционными способами, произвести нельзя. Особенность конструкции, требования к эксплутационным характеристикам, сроки исполнения — факторы, которые склоняют к использованию 3D-принтера. Самый яркий пример фактора уникальности — моноблочный суппорт тормоза от Bugatti. 3Dтехнологии позволили изготовить его из титанового сплава, а не из титана, что значительно удешевило, упростило и ускорило процесс изготовления. А за счет тонких стенок деталь получилась легче почти в два раза, что, в свою очередь, улучшило общие эксплутационные характеристики автомобиля в целом. [5]
  7. Автоматизированное проектирование. Имея каталог цифровых моделей деталей, зная количество требуемого материала и сроки изготовления, легко прогнозируется план работы, сроки исполнения.
  8. Индивидуальный подход. Сфер для применения индивидуального подхода в автомобилестроении несколько.

Во-первых, это использование 3D--технологий при прототипировании в проектировании и построении спортивных болидов. Для примера можно взять успешное использование этой технологии компанией Renault Sport Formula One: небольшая группа инженеров-разработчиков изготавливает и испытывает сотни деталей в неделю, что позволяет разрабатывать новые по итогам испытаний и успешно устанавливать их на болиды. [5]

Во-вторых, изготовление деталей для не очень большого, но ценного числа «ретро-автомобилей». Производство таких авто прекращено, как и выпуск запасных деталей для них. Но технология 3D-печати позволяет восстановить и изготовить требуемую деталь с подходящими характеристиками. Пример такого использования — это немецкая компания Porshe, которая в 2018 году объявила об использовании ими 3D-печати при производстве запасных частей для редких и коллекционных автомобилей их марки. [3]

В-третьих, широкое применение 3D-печати в индустрии кастомизации (тюнинга). Владельцам автомобилей зачастую хочется иметь не только качественный автомобиль, но автомобиль, который бы отличался или характеризовал владельца. Применение 3D-печати позволяет изготавливать нестандартные запасные или сменные детали. Чаще всего это касается интерьера или экстерьера автомобиля, элементов отделки. При этом у клиента есть возможность выбора материала, цвета, текстуры. Например, японский Daihatsu позволил свои клиентам модели Copen заказывать индивидуальные панели для передних и задних бамперов с вариацией в 15 рисунков и 10 цветов. [6]

  1. Готовые к эксплуатации изделия. Полученные на 3D-принтере детали не требуют какой-либо дополнительной обработки, сборки, окрашивания, нанесения защитного материала. Деталь полностью готова к использованию.
  2. Устранение «человеческого» фактора. Изготовленная деталь на 3D-принтере на 99 % процентов будет соответствовать заданным характеристикам. [7] Это снижает возможность «брака» в несколько раз. Для изготовления 3D-деталей используются меньшие объемы производства, соответственно уменьшается количество используемой рабочей силы и ручного труда (произведение замеров, выполнение бумажных чертежей, выполнение форм для изготовления деталей и т.д).
  3. Изготовление оборудования, оснастки и инструментов. При использовании 3D-печати, зачастую происходит усложнение производства, что требует нового оборудования, оснастки и инструментов. При традиционном опыте, работы на разработку и производство новых вспомогательных приспособлений могут уйти недели. При использовании аддитивных технологий требуемый продукт может быть разработан, апробирован и изготовлен на месте и в кратчайшие сроки. [3] Например, компания Pankl Racing Systems для изготовления ряда необходимых инструментов и приспособлений при производстве деталей коробок передач, использует комплекс SLA 3Dпринтеров Formlabs. Это позволило сократить время изготовления вспомогательного оборудования на 90 %, а расходы — на 80–90 %. [6]
  4. Забота об экологии. В плане экологичности процесс производства при помощи 3D-технологий даст фору привычным традиционным процессам. 3D-печать практически безотходная, с малым выбросом вредных веществ, потребляет гораздо меньше энергии, и часто используемый материал является уже вторсырьем.

Технологический процесс не стоит на месте. Он бурно развивается, выбирая оптимальные пути. Появление аддитивных технологий привело к новому этапу развития автомобилестроения. При их помощи сократились сроки производства деталей, повышены качества производимых продуктов, уменьшен процент брака, сокращены расходы производства. Применение 3D-печати «на месте» (при текущем обслуживании и ремонте автомобиля) повысило клиентоориентированность и клиентозаинтересованность. Все это привело к увеличению рынка сбыта и повышению доходности производства.

Литература:

  1. Корнвейц А. «Краткая история появления 3D-печати» / [электронный ресурс iQB Technologies] — 23 апреля 2021// код доступа https://habr.com/ru/post/553958/
  2. Михайлова А. Е., Дошина А. Д. «3D-принтер — технология будущего» // Молодой ученый. — 2015. — № 20. — С. 40–44.
  3. Родин М. «Автомобилестроение» / [электронный ресурс I3D] — 10 мая 2020 // код доступа https://i3d.ru/blog/brend-3d-printery-materialy/3dgence/avtomobilestroenie2/
  4. Савинич Р. «Добрались и до S-класса. Как уже сейчас на 3D-принтере создают автомобильные запчасти» / [электронный ресурс Автобизнес] — 22 октября 2016 // код доступа https:/abw.by/industry/2016/10/22/dobralis-i-do-sklassa-kak-uzhe-seichas-na-3dprintere-sozdautsya-avtomobilnye-zapchasti
  5. «Российский автопром: дорогу аддитивным технологиям!» [/электронный ресурс] iQB Technologies, 15 февраля 2019 // код доступа https://habr.com/ru/company/iqb_technologies/blog/440434
  6. «5 способов, которыми 3Dпечать меняет автомобильную промышленность» / [электронный ресурс] // код доступа https://habr.com/ru/company/top3dshop/blog/498322/
  7. «3D-принтеры в машиностроении»/ [электронный ресурс Globatek] // код доступа https://globatek.ru/3d-wiki/otrasli-primeneniya-3d-printerov/machinery
Основные термины (генерируются автоматически): деталь, изготовленная деталь, ремонт автомобилей, BMW, SLA, изготовление деталей, индивидуальный подход, необходимая деталь, производство автомобилей, рабочая сила.


Похожие статьи

Настоящее и будущее кузовных конструкционных материалов

Основные кузовные детали производят из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс и

Сам по себе данный материал стоит дороже стали и для ремонта деталей, изготовленных из него

 поливинилхлориды — изготовление многих фасонных деталей (щиты приборов, рукоятки) и

Ни один другой конструктивный элемент легкового автомобиля не содержит в себе столько...

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

В среде высокой конкуренции подготовка производства автомобилей производится в

рисков при изготовлении деталей необходимо изготавливать прототипы методом печати на 3D

С момента запроса коммерческого предложения и до получения деталей прошло 12 дней.

В настоящее время изготовление прототипов применяется для сложных узлов и механизмов.

Перспективные способы восстановления деталей машин

Ключевые слова: ремонт, восстановление, алюминиевые сплавы, долговечность.

В связи с этим восстановление деталей машин, изготовленных из алюминиевых сплавов

Плазменная наплавка, упрочнение и выбор способа восстановления деталей машин.

вопросов ремонтного производства является восстановление изношенных деталей технологических машин.

Лазерная стереолитография (SLA): технология 3D-печати

Определения взяты с сайта Globaltek3D: «Лазерная стереолитография (SLA) — технология 3D-печати

Преимущества SLA-принтера заключается в помощи оперативно получить рабочий прототип

Этот метод применяют для изготовления прототипов стоматологических протезов и ювелирных изделий.

После его застывания форма разрушается и деталь извлекается».

Обеспечение эффективности производства металлопродукции

Однако немаловажной задачей является и обеспечение эффективности производства.

Сперва необходимо рассмотреть факторы, определяющие точность и качество поковок.

где Gдет – масса детали, кг; Gмет – масса металла израсходованного на получение детали

Так изготавливают цилиндры с глухим дном, различные диски, поковки типа валов, колец и обечаек.

Анализ существующих разработок в области взаимосвязи между...

Ключевые слова: взаимосвязь между конструкцией детали и технологией изготовления

Рассмотрение самого вопроса необходимо начать с определения термина «типизации».

Групповая обработка деталей представляет собой дальнейшее развитие идей типизации.

изготовляемых деталей, так и массового, отличающегося выпуском однотипных деталей в...

Моделирование бизнес-процесса «Сервисное обслуживание...»

...количеством станций технического обслуживания и ремонта автомобилей индивидуальных владельцев.

Рис. 1. Бизнес-процесс «Сервисное обслуживание автомобилей».

износа деталей, предупреждение возникновения неисправностей и поломок деталей автомобиля, а значит, и

автомобиль, техническое обслуживание, технологический расчет, ремонт, работа...

Этапы технологического процесса изготовления швейных изделий

Подготовка тканей к раскрою осуществляется в подготовительных производствах швейных предприятий.

По разработанным чертежам деталей изготовляют лекала в начале на средний размер изделия, а затем размножают их на

‒ с частой сменой конструкции деталей, связанной с изменением моды или сезона

Технологическую операцию необходимо отличать от приёма.

Организация технологической подготовки эффективного...

Организация технологической подготовки эффективного производства на АО

Необходимо не только обновить оборудование, но и совершенствовать систему технологической

Новая структура службы технологической подготовки производства и проектный подход к решению

196 с. Формирование универсальной базы данных о деталях и технологии их обработки: Метод...

Похожие статьи

Настоящее и будущее кузовных конструкционных материалов

Основные кузовные детали производят из стали, алюминиевых сплавов, пластмасс и

Сам по себе данный материал стоит дороже стали и для ремонта деталей, изготовленных из него

 поливинилхлориды — изготовление многих фасонных деталей (щиты приборов, рукоятки) и

Ни один другой конструктивный элемент легкового автомобиля не содержит в себе столько...

Использование технологии 3D-печати на этапе проектирования...

В среде высокой конкуренции подготовка производства автомобилей производится в

рисков при изготовлении деталей необходимо изготавливать прототипы методом печати на 3D

С момента запроса коммерческого предложения и до получения деталей прошло 12 дней.

В настоящее время изготовление прототипов применяется для сложных узлов и механизмов.

Перспективные способы восстановления деталей машин

Ключевые слова: ремонт, восстановление, алюминиевые сплавы, долговечность.

В связи с этим восстановление деталей машин, изготовленных из алюминиевых сплавов

Плазменная наплавка, упрочнение и выбор способа восстановления деталей машин.

вопросов ремонтного производства является восстановление изношенных деталей технологических машин.

Лазерная стереолитография (SLA): технология 3D-печати

Определения взяты с сайта Globaltek3D: «Лазерная стереолитография (SLA) — технология 3D-печати

Преимущества SLA-принтера заключается в помощи оперативно получить рабочий прототип

Этот метод применяют для изготовления прототипов стоматологических протезов и ювелирных изделий.

После его застывания форма разрушается и деталь извлекается».

Обеспечение эффективности производства металлопродукции

Однако немаловажной задачей является и обеспечение эффективности производства.

Сперва необходимо рассмотреть факторы, определяющие точность и качество поковок.

где Gдет – масса детали, кг; Gмет – масса металла израсходованного на получение детали

Так изготавливают цилиндры с глухим дном, различные диски, поковки типа валов, колец и обечаек.

Анализ существующих разработок в области взаимосвязи между...

Ключевые слова: взаимосвязь между конструкцией детали и технологией изготовления

Рассмотрение самого вопроса необходимо начать с определения термина «типизации».

Групповая обработка деталей представляет собой дальнейшее развитие идей типизации.

изготовляемых деталей, так и массового, отличающегося выпуском однотипных деталей в...

Моделирование бизнес-процесса «Сервисное обслуживание...»

...количеством станций технического обслуживания и ремонта автомобилей индивидуальных владельцев.

Рис. 1. Бизнес-процесс «Сервисное обслуживание автомобилей».

износа деталей, предупреждение возникновения неисправностей и поломок деталей автомобиля, а значит, и

автомобиль, техническое обслуживание, технологический расчет, ремонт, работа...

Этапы технологического процесса изготовления швейных изделий

Подготовка тканей к раскрою осуществляется в подготовительных производствах швейных предприятий.

По разработанным чертежам деталей изготовляют лекала в начале на средний размер изделия, а затем размножают их на

‒ с частой сменой конструкции деталей, связанной с изменением моды или сезона

Технологическую операцию необходимо отличать от приёма.

Организация технологической подготовки эффективного...

Организация технологической подготовки эффективного производства на АО

Необходимо не только обновить оборудование, но и совершенствовать систему технологической

Новая структура службы технологической подготовки производства и проектный подход к решению

196 с. Формирование универсальной базы данных о деталях и технологии их обработки: Метод...

Задать вопрос