Как 3D-печать и 3D-сканирование помогает сохранять классические автомобили. Применение 3D-печати

Аддитивное производство, или «3D‑печать», активно применяется для прототипирования, так как позволяет изготавливать детали на заказ без необходимости дорогостоящих инструментов и квалифицированной механической обработки. Автопроизводители используют эту технологию для создания дизайнерских элементов и иногда даже для производства деталей, а автомобильные компании применяют её для создания ключевых структурных компонентов легких спортивных автомобилей. Некоторые мастерские по созданию реплик автомобилей также используют эту технологию. Однако аддитивные технологии могут быть полезными и для коллекционеров и реставрационных мастерских.

Внедрение 3D-печати для реставрации автомобилей

3D-печать стала часто использоваться для поддержания обширных коллекций уникальных автомобилей в рабочем состоянии. В коллекционном автопроизводстве и реставрации старинных автомобилей 3D печать и сканирование стали неоценимыми инструментами для восстановления, воспроизведения и замены редких и труднодоступных деталей, что позволяет сохранять машины в эксплуатационном состоянии и продлить их срок службы. В мире, где оригинальные запчасти для старинных автомобилей часто становятся дефицитными или слишком дорогими с использованием традиционных методов производства, аддитивные технологии предлагают инновационные решения для поддержания коллекций в рабочем состоянии и дают возможность печатать необходимые изделия без ограничений.

Методы 3D-печати запасных частей: пластик и новые материалы

Методы 3D печати зависят от материала и предполагаемого применения. Некоторые 3D-принтеры печатают на тонких слоях порошка, создавая готовую к использованию металлическую или пластиковую деталь. Другие 3D-принтеры работают по методу моделирования методом наплавления (технологии FDM) и используют катушки с пластиком для создания прототипов, которые затем могут быть отлиты, или для создания прототипов деталей, чтобы проверить их совместимость, или для создания уникальных компонентов.

В реставрации автомобилей 3D-печать широко используется для воссоздания утраченных или поврежденных частей, таких как пластиковые элементы интерьера, крепежи, корпуса, а также металлические детали, требующие высокой прочности. Среди ключевых технологий можно выделить:

1. Селективное лазерное спекание (SLS) — это метод, при котором порошковый пластиковый материал расплавляется лазером слой за слоем. Это позволяет создавать детали сложной геометрии, которые невозможно произвести другими методами, что особенно важно для реставрации старинных автомобилей или создания мелких деталей, таких как уникальные элементы подвески или кузова.

2. Моделирование методом наплавления (FDM) — данный метод используется для печати пластиковых деталей, которые могут быть временными или служить для проверки совместимости до производства финальных металлических деталей. Он особенно полезен для создания элементов интерьера, таких как кнопки, панели и декоративные элементы, а также имеет высокую скорость печати принтеров.

3. Стереолитография (SLA) — технология, основанная на использовании ультрафиолетового лазера для отверждения смолы. Эта технология позволяет получать высокоточную модель с гладкой поверхностью, что важно при создании сложных деталей или компонентов, требующих точности в обработке. В реставрации автомобилей SLA используется для печати мелких деталей с высокой детализацией.

4. Селективное лазерное плавление (SLM) — метод 3D-печати, при котором используется лазер для расплавления металлического порошка и его послойного спекания. Этот процесс позволяет получать изделия из высокопрочных металлов, таких как нержавеющая сталь, титан или алюминий, что делает его идеальным для создания функциональных и прочных автомобильных компонентов, таких как детали двигателя, элементы трансмиссии или части кузова. SLM особенно эффективен для производства мелкосерийных и уникальных компонентов из металла, которые трудно или дорого изготавливать традиционными методами.

Таким образом, 3D-печать в реставрации автомобилей представляет собой мощный инструмент для воссоздания уникальных компонентов, которые могут быть недоступны или дорогостоящи для производства традиционными методами, а также позволяет сокращать издержки. 3D-печать также позволила сократить время получения запчастей для коллекционных автомобилей до нескольких дней, ранее являвшихся недоступными. 

Пример ремонта старого автомобиля. 3D прототипирование запчасти: печать и сборка

Один из примеров, о котором пойдет речь, касается ремонта автомобиля 1913 года выпуска. Большой шестицилиндровый двигатель получил гидроудар, что разрушило один из цилиндров. Двигатель имел L-образную головку, а цилиндры отливались парами, что сделало ремонт особенно сложным. Сначала были предприняты попытки найти оригинальные запчасти на складах и в реставрационных мастерских, а также на разборках. Однако найти подходящую деталь для автомобиля такого возраста оказалось невозможным, поэтому пришлось проявить изобретательность.

Был использован лазерный 3D-сканер для получения цифровой 3Д модели поврежденного цилиндра и измерения геометрических отклонений неповрежденных. Эти данные были загружены в CAD-программу, с помощью которой удалось спроектировать и воссоздать прототипы пары цилиндров в пластике, которые затем можно было отправить на литье для изготовления новой детали. Это оказался не только более эффективный метод, чем попытка отливать деталь по поврежденным образцам, но и позволил проверить, как цилиндр может быть адаптирован, если его сделать толще оригинала.

Литейное производство не могло воспроизвести деталь с такой тонкой стенкой, но удалось напечатать её с дополнительным материалом на внешней стороне и проверить посадку перед отправкой на литье.

Аддитивные технологии и ремонт парового автомобиля

Также есть пример использования 3D-принтеров для ремонта парового автомобиля 1907 года выпуска. Несмотря на популярность в своё время, многие автомобили этого типа были разобраны на алюминиевый лом во время Первой мировой войны, и сегодня сохранилось менее 100 экземпляров из более чем 10 000 выпущенных. Когда этот автомобиль нуждается в ремонте, алюминиевые детали сканируются и печатается литейная модель из ABS-пластика, так как этот материал обладает высокой прочностью и устойчивостью к воздействию температуры, что делает его идеальным для создания литейных моделей.

Использование 3D-печати в других автомобилях

Использование прототипирования для редкого спортивного автомобиля

Примерно через 50 лет после того, как этот паровой автомобиль впервые вышел на дорогу, спортивный автомобиль со сложным шестицилиндровым двигателем с верхним расположением распредвала, который выдавал 215 л.с. и отличался хорошей отзывчивостью, стал редким и практически недоступным. Найти оригинальные или восстановленные запчасти для большинства таких автомобилей несложно благодаря общим номерам деталей и обширной документации. Но кузовные детали и элементы отделки, особенно для редких моделей, найти очень трудно. Некоторые детали этого автомобиля были напечатаны на 3D-принтере, отполированы и доведены до идеального состояния.

Использование 3D-принтера позволило починить детали, которые раньше считались неисправимыми, поскольку оригинальные запчасти уже давно перестали существовать. Теперь же технологии позволяют изготавливать нужные детали с высокой точностью и качеством.

Применение аддитивного производства в других отраслях

Технология 3D-печати не ограничивается старыми или редкими автомобилями. Компании используют 3D-принтеры для создания концепт-каров, прототипов и малосерийных специализированных деталей. На производственных площадках можно увидеть образцы современных гиперкаров, а также электрифицированные спортивные автомобили и грузовики класс трофи. Представители компаний отмечают, что напечатанные на 3D-принтере детали часто являются структурными и жизненно важными для функционирования автомобиля, а не просто декоративными элементами.

Даже такие крупные производители, как Toyota, используют аддитивное производство и внедряют его в свой производственный процесс, чтобы с помощью 3D-печати изготавливать детали для сборки серийных гоночных автомобилей. Некоторые спортивные автомобили начинают свою жизнь как обычные модели, после чего разбираются и пересобираются с использованием современных лёгких материалов, чтобы применять инновации и оптимизировать характеристики. Так же внедряется использование 3D-печати для создания панелей дверей, вентиляционных отверстий капота и аэродинамических элементов.

3D-печать: разнообразие материалов

На одном принтере можно использовать различные материалы. Например, если необходимо изготовить воздушный фильтр для двигателя, его можно напечатать из термостойкого материала, подходящего для создания форм и инструментов, которые подвергаются высоким температурам и давлению в автоклаве. Прокладки карбюратора должны быть устойчивыми к воздействию топлива, что требует использования специфического материала. Можно напечатать экспериментальные держатели поворотников, а затем поменять материал и изготовить прокладки карбюратора или даже использовать водорастворимый пластик для создания форм, которые можно было обернуть композитом или силиконом, а затем растворить и удалить.

Заключение

Конечно, не у всех есть главный инженер и 3D-принтер в гараже, но в следующий раз, когда вы застрянете на этапе реставрации, стоит обратиться за услугами 3D-печати и 3D-сканирования к нам. Возможно, вам повезёт, и мы обнаружим, что уже создан чертеж нужной вам детали.