A hatékonyabb autóipari alkatrésztervezés jövője
A generatív tervezés és az additív gyártás segítségével a General Motors (GM) egy nyolc alkatrészből álló üléstartót egyetlen alkatrészként állított elő.
Additív gyártás segítségével előállítottak már 3D-nyomtatott hangszereket, például dobkészletet, elektromos gitárt, basszusgitárt és billentyűs hangszereket; 3D-nyomtatott ételeket, például űrhajósok és katonák ételeit; 3D-nyomtatott ruházatot, végtagprotéziseket és vagy akár 3D-nyomtatott kétszintes, betonfalú lakásokat is. Hogyan tovább? Jönnek a 3D-nyomtatott autók?
Tulajdonképpen igen. 2015-ben például a Local Motors piacra dobta elektromos meghajtású, kétüléses Strati roadsterét, amely mindössze 44 óra alatt készült el, 75 százalékban 3D-nyomtatott alkatrészekből.
Őket 2016-ban a Divergent 3D követte a Blade-del, egy 700 lóerős „szuperautóval”, amelynek karosszériája és alváza 3D-nyomtatással készült. Majd még ugyanabban az évben érkezett az LSEV, egy XEV nevű olasz startup elektromos kisautója, amely a cég szerint a világ első tömeggyártható 3D-nyomtatott járműve volt.
Nem kizárólag újgazdagok és kísérletező kedvű emberek foglalkoznak azonban a 3D-nyomtatással támogatott autóipari tervezéssel. Ahelyett, hogy újságfőcímekbe kívánkozó koncepcióikkal nyűgöznék le az embereket, a hagyományos autógyártók a fokozatos és kézzelfogható fejlesztésekbe invesztálnak.
A General Motors ezt a megközelítést testesíti meg akkor, amikor olyan 3D-nyomtatott alkatrészek tervezésével foglalkozik, amelyek nagyobb teljesítményt és személyre szabhatóságot tesznek lehetővé.
A generatív tervezés révén a mérnökök és a számítógépek együttműködése előtt új lehetőségek nyílnak, így korábban elképzelhetetlen, új tervek születhetnek meg
„A járművekben átlagosan 30 000 alkatrész található – mondja Kevin Quinn, a GM additív tervezési és gyártási részlegének igazgatója. – Nem próbáljuk mind a 30 000 alkatrészt nyomtatással legyártani, ennél sokkal gyakorlatiasabbak vagyunk. Azon gyártási lehetőségekre összpontosítunk, ahol üzleti érték állítható elő a GM és az ügyfél számára is. A kérdés számunkra nem az, hogy mire lehetünk képesek, hanem az, hogy mit kell tennünk.”
Áttörés a tervezésben
Ha az additív gyártás jelenti az ajtót az autóipar jövője felé, akkor az ajtó zárjának kulcsa a generatív tervezés. „A generatív tervezés lehetőséget teremt arra, hogy különböző tervezési megoldásokat próbálhassunk ki járműveink alkatrészei és részegységei esetében a felhő és a mesterséges intelligencia által kiépített mérnök-számítógép kapcsolat révén – teszi hozzá Quinn. – Az ilyen együttműködésnek köszönhetően olyan alkatrésztervezési megoldásokkal rukkolhatunk elő, amelyeket nem lehetne pusztán a számítógép vagy a mérnök munkájával létrehozni.”
A mérnökök alkatrésztervezési célokat és kényszereket határoznak meg (például olyan paramétereket, mint az anyagok, a gyártási módszerek vagy a költségek), majd betáplálják azokat a generatív tervezőszoftverbe. A szoftver ezt követően egy algoritmus segítségével elvégzi az összes lehetséges tervezési permutáció elemzését és kiértékelését, és a számításai alapján javaslatot tesz az optimális megoldásra.
Az ilyen megközelítésű autóipari alkatrésztervezés ma csak az additív gyártással valósítható meg.
„Az additív gyártással kombinált generatív tervezés teljesen átalakíthatja az iparágat” – jelenti ki Quinn, hozzátéve, hogy az autóipar a hagyományos gyártási eszközök, például a marógépek és a fröccsöntő szerszámok korlátai miatt korábban mindig hátrányban volt. Másrészt ezekkel a szerszámokkal komoly előkészületeket igényelt a bonyolult geometriájú alkatrészek gyártása.
A hagyományos szerszámok ráadásul nemcsak drágák, hanem nehezen módosíthatók, ami miatt a kísérletezés költségei vállalhatatlanokká váltak. A generatív tervezés és az additív gyártás révén minimális tőkebefektetéssel valósíthatunk meg végtelen számú tervezési megoldást. Egyetlen szoftver és egy 3D-nyomtató párosításával számtalan alkatrész és korlátlan számú forma hozható létre, beleértve azokat az organikus alakzatokat és a belső rácsszerkezeteket, amelyek kizárólag additív gyártással állíthatók elő.
Egy jobb tartó?
A generatív tervezés üzleti oldalának megértéséhez tekintsük át az elektromos meghajtású járművek jelentette kihívásokat. Annak ellenére, hogy az autógyártók nagyon rástartoltak erre a technológiára – csak a GM legalább 20 féle elektromos vagy üzemanyagcellás meghajtású jármű piacra dobását tervezi 2023-ig –, az ilyen járművek gyártása továbbra is drága. A GM számára a generatív tervezés segíthet e kihívások elhárításában a járművek súlyának csökkentése és a beszállítói lánc lerövidítése révén.
„Az elektromos és az autonóm járművek megjelenése sorsfordító hatással lesz iparágunkra – mondja Quinn. – A vezető pozíció megszerzése ezen a kimondottan műszaki jellegű területen kritikus fontosságú. Hiszünk abban, hogy az additív gyártás és a generatív tervezés segítségével úttörőkké válhatunk.”
Fusion 360
Az Autodeskkel együttműködve a Fusion 360 generatív technológiájának felhasználásával a közelmúltban a GM mérnökei egy új, funkcionálisan optimalizált üléstartót terveztek. Ez egy olyan szabványos járműalkatrész, amely a biztonsági övek csatját az ülésekhez, az üléseket pedig a padlóhoz rögzíti. Míg az ilyen üléstartók általában nyolc darabból álló, négyszögletes alkatrészek, a szoftver több mint 150 alternatív tervet dolgozott ki rá, amelyek inkább hasonlítanak világűrből érkezett fémtárgyakra. A GM által kiválasztott, nyolc helyett egyetlen rozsdamentes acél elemet használó terv alapján a korábbi üléstartónál 40 százalékkal könnyebb és 20 százalékkal erősebb alkatrészt lehetett legyártani.
„A nyolc alkatrész egyesítése mögött meghúzódó motivációnk kettős – teszi hozzá Quinn. – Az egyik, hogy így optimalizálni tudtuk a tömeget. Van azonban ennek egy járulékos előnye is: csökkennek a beszállítói lánchoz kapcsolódó költségek, hiszen amíg korábban több különböző alkatrésszel, így potenciálisan több beszállítóval is dolgoztunk, mindezt most összevonhatjuk.”
Ha ezt a technológiát több száz vagy akár több ezer alkatrész esetében tudjuk alkalmazni, akkor könnyű belátni, hogy e fejlesztések révén a járművek olcsóbbá, könnyebbé és üzemanyag-takarékosabbá tehetők.
„A kihívást az jelenti számunkra, hogy megtaláljuk azokat a további egyedi alkalmazási lehetőségeket, ahol a generatív tervezésnek és az additív gyártásnak létjogosultsága van” – folytatja Quinn. A GM máris több más járműalkatrész optimalizálásán dolgozik.
„Ha a generatív tervezés és az additív gyártás révén egy kicsivel tovább tudjuk csökkenteni az üzemanyag-fogyasztást vagy akár csak néhány kilométerrel meg tudjuk növelni elektromos meghajtású járműveink hatótávolságát, az máris hatalmas versenyelőnyt biztosíthat a jövőben a General Motors számára” – teszi hozzá.
Csakis az előnyök
A nagyobb teljesítmény csak a kezdet. A jövőre nézve a GM úgy ítéli meg, hogy az additív gyártás megfizethető és hatékony módszer lehet a szervizalkatrészek márkakereskedésekben történő előállítására és a járművek testreszabására.
„Jelen pillanatban a járművek testreszabása óriási extra kiadást jelent a GM számára, mert új szerszámot kell készíteni minden egyes alkalommal, amikor valamit egyedivé szeretnénk tenn” – mondja Quinn. – Mivel ez a befektetés nem térül meg, ahogy ez gyakran előfordul ebben az iparágban, nem folytatjuk ezt a gyakorlatot.”
Quinn hozzáteszi még, hogy az additív gyártás arra is lehetőséget ad ügyfeleik számára, hogy egyedi átalakítócsomagokat rendeljenek járműveikhez, vagy testreszabhassák azokat saját nevükkel vagy kedvenc sportcsapatuk emblémájával. „Ha valami olyasmit tudunk kínálni, amit a versenytársaink nem, azzal máris kiemelkedhetünk a többiek közül” – jelenti ki.
Quinn szerint ez a technológiai fejlődés végső értelme: nem a szövegelés, hanem az előnyök prezentálása. „A generatív tervezés és az additív gyártás nagyon izgalmas területek, mivel lehetővé teszik számunkra, hogy olyan teljesítményt nyújtsunk ügyfeleinknek, amit más módon nem tudnak elérni.”
(forrás: Varinex/GyártásTrend)
Specialistákból álló csapatunk bármikor rendelkezésére áll, hogy segítsen Önnek a legtöbbet kihozni szoftveréből. Amennyiben szakmai ismereteit bővítené és elsőként szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokról szóló hírekhez vagy cikkekhez, elég egyetlen lépés. Legyen tagja Facebook közösségünknek vagy iratkozzon fel Hírlevelünkre!
Kapcsolattartó:
