Rola druku 3D w rewolucji elektromobilności
W ostatnich latach sektor automotive, boryka się z wieloma trudnościami. Pandemia wstrząsnęła rynkiem samochodów osobowych. Podczas gdy przed kryzysowym rokiem 2019 w Niemczech sprzedano 3,6 miliona samochodów osobowych, w roku 2020 rynek skurczył się do 2,9 miliona. Brakuje półprzewodników, łańcuchy dostaw są zakłócone, ceny surowców rosną, oliwy do ognia dodają informację jak ta gdy Statek Felicity Ace, który transportował samochody grupy Volkswagen z Niemiec do Stanów Zjednoczonych płonie wraz z takimi samochodami na podkładzie jak Volkswagen, Audi, Porsche czy Bentley,(to mniej więcej 1 proc. całkowitej tegorocznej produkcji!)
Autor: Michał Kowalczyk, Senior Sales Manager Omni3D
Całe szczęście widać światełko w tunelu, powolne ożywienie od strony podażowej i stoją za tym właśnie samochody elektryczne. Dlatego prognozuje się wzrost sprzedaży samochodów do 3,01 mln sztuk w 2022 roku.
Światowe urzędy i instytucje mówią jednogłośnie o transformacji na ulicach, stawiając na samochody elektryczne. Jest to spowodowane coraz większym naciskiem na ograniczanie redukcji spalin. Dlatego w wielu analizach i prognozach mówi się, że do 2035 r. co najmniej połowa samochodów produkowanych w USA będzie w pełni elektryczna, natomiast odsetek w Chinach i Europie będzie znacznie wyższy niż 50 proc.
Co więcej, przewiduje się niemal 3-krotny wzrost liczby w pełni elektrycznych modeli dostępnych do 2023 roku.
Podobnie sytuacja wygląda w świecie przemysłowego druku 3D, gdzie przestano już kojarzyć druk 3D wyłącznie z prototypami, ale za to coraz więcej firm myśli o nim jako o pełnoprawnym narzędziu produkcyjnym.
Szacuje się, że wielkość globalnego rynku druku 3D osiągnie 62,79 mld USD do 2028 roku.
źródło: 3D Printing Market Size, Share & Trends Analysis Report by Component, by Printer Type (Desktop, Industrial), by Technology, by Software, by Application, by Vertical, by Material, by Region and Segment Forecasts, 2021 – 2028
Dlaczego druk 3D i auta elektryczne to para doskonała?
Zacznijmy od korzeni druku 3D, czyli prototypowania. W 1885 roku Carl Benz zbudował pierwszy samochód trójkołowy– Benz Patent-Motorwagen Nummer 1, który jest uważany za pierwszy samochód z silnikiem spalinowym.
Od tego momentu motoryzacja przebyła bardzo długą drogę do maszyn praktycznie idealnych. Do tego sukcesu przyczynili się ludzie, którzy nieustannie pracowali nad rozwojem i badaniem nowych rozwiązań.
W związku z dynamicznym rozwojem branży aut elektrycznych i presją na coraz lepsze osiągi takich aut, branża będzie potrzebować niezliczone ilości prototypów. Nikt nie wątpi w to, że jesteśmy na początku drogi tworzenia potencjału aut elektrycznych.
Jeszcze nigdy w historii w autach nie było tyle elektroniki! Rynek idzie w stronę autonomicznych samochodów, a każde nowoczesne auto wyposażone w pionierski system jazdy wymaga szeregu testów z bardzo zaawansowanymi czujnikami na pokładzie – to generuje potrzebę tworzenia uchwytów, mocowań i innych narzędzi, które można wydrukować na drukarce 3D (przy okazji, sprawdź zastosowania druku 3D w motoryzacji)
Tworzenie prototypów jeszcze nigdy nie było tak szybkie i tanie, a to z pewnością wpłynie pozytywnie na rozwój wielu projektów, zwłaszcza w tym ciężkim okresie dla motoryzacji.
Druk 3D jest dużo bardziej opłacalną metodą wytwórczą niż np. formowanie wtryskowe w przypadku produkcji niskoseryjnej. W tym momencie, w zależności od poziomu skomplikowania stworzenia formy, formowanie wtryskowe jest tańsze od druku dopiero przy wolumenie produkcyjnym na poziomie kilku tysięcy sztuk, a dla nowo powstających projektów z sektora e-mobility, może to mieć ogromne znaczenie.
Lekkość jest bardzo pożądaną cechą w autach elektrycznych
Dlaczego? Ponieważ lżejsza konstrukcja to dłuższa żywotność baterii, a sceptycy aut elektrycznych na pierwszym miejscu wymieniają właśnie żywotność baterii i zasięg jako główne słabości tej technologii.
Samochody elektryczne są już sporo lżejsze bez silnika spalinowego, ale każda kolejna obniżka wagi pozytywnie wpływa na żywotność akumulatora, dlatego druk 3D może okazać się kluczowy w branży e-mobility.
- Po pierwsze wybrane tworzywa sztuczne są sporo lżejsze, a przy odpowiednim zaprojektowaniu będą równie wytrzymałe co tradycyjne części z wybranych metali,
- Innym benefitem, który daje technologia addytywna jest możliwość dowolnej edycji struktury wewnętrznej, dzięki której możemy obniżyć wagę danego elementu nawet o kilkadziesiąt procent.. w druku 3D, możemy dowolnie edytować wypełnienie, a także kumulować wypełnienie w miejscach występowania sił, tym samym wzmacniając model w krytycznych dla niej punktach,
- Następną przewagą druku 3D z punktu widzenia obniżenia wagi jest fakt, że na drukarce 3D jesteśmy w stanie wydrukować geometrię nieosiągalną dla innych technologii, m.in drukować kilka części jako jedną. Dzięki temu inżynierowie zyskują możliwość zaprojektowania części, które są nie tylko lżejsze, ale także wytrzymalsze od swoich pierwotnych odpowiedników wykonanych w tradycyjnym procesie.
Idealne dopasowanie materiału do własnych potrzeb
Druk 3D w ostatnich latach znacznie się rozwinął, zwłaszcza w dziedzinie materiałów, z których można drukować na drukarce 3D. Przewiduje się, że rynek materiałów do druku 3D zarejestruje CAGR na poziomie 23,5%, pod względem wartości, w latach 2020-2025 (Wohlers Assosciates 2021)
Dzisiaj przemysłowe drukarki 3D oferują kilkanaście jak nie kilkadziesiąt różnych polimerów, którymi możemy żonglować w zależności od naszych potrzeb. A jaki to ma wpływ na auta elektryczne?
Dzisiaj możemy wydrukować część, która:
- będzie odporna na wysokie temperatury, np. obudowy akumulatora odporne na ciepło,
- nie będzie reagować na smary, czy chemie nawet do 200°C np. wybrane części podwozia,
- będzie niezwykle wytrzymała np. wsporniki hamulców.
Cyfrowy magazyn części dzięki drukarce 3D
Druk 3D jest nie tylko wsparciem w zakresie tworzenia prototypów, redukcji wagi, czy obniżania kosztów produkcji, ale również daje ogromne możliwości tworzenia bardziej elastycznych magazynów części zamiennych.
W dzisiejszych czasach zdecydowana większość modeli powstaje w wersji digitalowej, z tendencją całkowitego wyparcia klasycznych form projektowych – to tworzy ogromny potencjał dla druku 3D.
W dużym uproszczeniu, kiedy wszystkie części znajdują się w jednym miejscu na dysku, serwerze, chmurze lub innej formie szybkiego dostępu do danych oraz dysponujemy drukarkami 3D jesteśmy w stanie bardzo szybko uruchomić produkcję w dowolnym miejscu na świecie. W ten sposób szybko reagujemy nie tylko na potrzebę produkcji części samochodowych, ale też na potrzeby utrzymania własnego parku maszynowego.
Drukowanie na żądanie znacząco odchudzi magazyny oraz wprowadzi bardziej wydajny i zrównoważony łańcuch dostaw.
Ogromne możliwości i wyzwania sektora e-mobility
Obecna sytuacja na rynku i rozwój druku 3D stworzyła ogromne możliwości rozwoju wielu projektów z sektora e-mobility.
O tym jak wielki będzie to rynek i jak duża będzie to zmiana w stosunku do tego jak dzisiaj definiujemy auto osobowe mówi ilość podmiotów, które zaczęły pracować nad samochodami z napędem elektrycznym. Dzisiaj samochody elektryczne produkują wszyscy, robią to największe koncerny motoryzacyjne, ale “elektryki” produkuje również bardzo dużo nowych podmiotów, wcześniej nieznanych na europejskim rynku samochodowym. Ci drudzy będą mieli uproszczone zadanie, łatwiej dostosowują się do panujących na rynku realiów, zaś wielkie koncerny będą stały przed ogromnym wyzwaniem transformacji swoich oddziałów produkcyjnych na całym świecie.
Jeżeli chcesz wiedzieć więcej o możliwościach druku 3D skontaktuj się z nami!
Koniecznie sprawdź ofertę drukarek 3D od Omni3D
Kontakt:
m. +48 535 622 101
e-mail: mk@omni3d.com