În prezent, motoarele cu ardere internă alimentează majoritatea mașinilor. Totuși, vehiculele electrice (EV) reprezintă viitorului. Cercetările arată că, începând cu 2016, vânzările de EV au crescut cu peste 40% pe an, urmând să constituie cea mai mare piață din sectorul auto în următorul deceniu.
În ciuda creșterii industriei, furnizorii de autovehicule electrice se confruntă cu provocări de producție. Una dintre principalele probleme este faptul că o bună parte din componentele EV sunt complexe și dificil de fabricat.
La fel ca și în cazul vehiculelor alimentate cu combustibili fosili, în jurul vehiculelor electrice sunt construite întregi lanțuri de aprovizionare. Pe măsură ce furnizorii de autovehicule de nivel 1 , 2 și 3 luptă pentru a câștiga o cotă de piață, avantajele lor competitive vor fi: economia de costuri, timpul de lansare pe piață și optimizarea designului.
Pentru a construi lanțuri de aprovizionare compacte și eficiente, producătorii de automobile trebuie să examineze fiecare oportunitate. O oportunitate este imprimarea 3D a componentelor electrice, cum ar fi barele colectoare , cu Cupru, utilizând sistemul Metal X.
În articolul de față vom explora modul în care prototiparea acestor componente permite companiilor să accelereze timpul de lansare pe piață, susținând, simultan, reducerea costurilor și optimizarea designului.
Designul barelor colectoare: un proces complex și important
O bară colectoare este o bară metalică electro-conductivă, care distribuie curentul către subsisteme, în aplicațiile electrice intensive, cum ar fi vehiculele electrice.
O bară bine proiectată reprezintă o componentă critică în ceea ce privește distribuția eficientă a energiei vehiculului și, implicit, obținerea unei performanțe electrice optime. Procesul proiectării barelor se dovedește a fi unul complex. Inginerii trebuie să lucreze cu mai multe constrângeri legate de formă, dar și de cerințele de disipare a căldurii.
Barele colectoare EV sunt adesea realizate din cupru pur, datorită conductivității electrice ridicate a materialului. Cuprul pur are proprietăți electrice excelente, însă e un material dificil de prelucrat în producția tradițională, implicând prețuri mari și timpi îndelungați de livrare.
Tehnologia actuală: un avantaj competitiv
Cei care lucrează în cadrul industriei de fabricație aditivă sunt martori direcți ai luptelor cu care se confruntă furnizorii de automobile pentru a prototipa, ieftin și rapid, piese din cupru. Aceste componente sunt vitale, iar tehnologia se poate dovedi de mare ajutor, mai ales că cerințele de performanță ale barei colectoare se încadrează în posibilitățile imprimării metalice 3D din zilele noastre.
În mod obișnuit, obținerea unui prototip de bare colectoare, prin intermediul proceselor tradiționale de fabricație, costă în jur de 200 de dolari per iterație, cu un termen de livrare de aproximativ trei săptămâni. De obicei, este nevoie de o serie de iterații pentru a ajunge la o parte optimizată. Costurile ridicate și timpii de livrare îndelungați însă, determină companiile să facă un compromis în ceea ce privește numărul de iterații ale proiectanților. Necesitatea respectării termenelor limită poate însemna ca o piesă cu adevărat optimizată să nu fie realizată.
Capacitatea de a imprima 3D, pentru a prototipa modele de bare colectoare din cupru pur, oferă furnizorilor de vehicule electrice mai multe avantaje competitive: reducerea costurilor la fiecare iterație, evitarea timpilor lungi de livrare (cauzați de blocajele din centrele de prelucrare), precum și abilitatea inginerilor de a realiza diverse prototipuri experimentale. Imprimarea unui prototip de bare colectoare din cupru pur, cu sistemul Metal X, costă în jur de 55 de dolari, cu un termen de livrare de doar 3 zile. Metal X poate transforma în jur de 9 iterații, într-un timp similar cu cel în care se poate obține o singură iterație prin fabricarea tradițională. În plus, Metal X le permite inginerilor să testeze proiectele în condiții reale, într-un timp care altfel ar fi utilizat pentru așteptarea sosirii pieselor.
Sistemul Metal X face prototiparea rapidă, din materiale electroconductoare, mai ieftină și mai ușoară ca oricând. Totodată, Metal X e singura imprimantă metalică 3D capabilă să imprime piese din cupru pur. Tehnologiile alternative ale metalelor AM pot imprima numai aliaje de cupru. Barele de producție trebuie fabricate, însă, din cupru pur. Aliajele de prototipare nu vor oferi aceleași performanțe necesare pentru piesele de producție.
Crearea prototipurilor este acum mai ușoară
Prototiparea este vitală pentru procesul de proiectare. Orice echipă de ingineri va recunoaște, în unanimitate, că abilitatea de a transforma rapid și economic un model digital 3D într-un obiect fizic – unul care poate fi testat în condiții reale – poate aduce profit organizațiilor care doresc să-și învingă concurența, aducând pe piață, într-un timp mai scurt, produse mai bune.
Astăzi, tehnologia de fabricație a facilitat prototiparea rapidă. Imprimantele compozite, armate cu fibre continue, pot realiza piese rezistente, din aluminiu, în doar câteva ore. La rândul lor, imprimantele metalice 3D pot pune în mâna dvs., a doua zi, piese din oțel inoxidabil, cupru pur sau Inconel. În trecut, producătorii trebuiau să dedice o lățime de bandă valoroasă pentru mașiniști și/sau să contracteze furnizori terți pentru a obține fiecare prototip de care aveau nevoie.
„Prototipurile sunt ușoare. Producția e grea”
– Elon Musk
Diferența este destul de evidentă atunci când puteți ține designul în mâini și-i puteți analiza îmbunătățirile, mai ales când intervalul dintre iterații este de câteva zile, nu de câteva săptămâni. Mai mult timp și un buget mai generos pentru experimente, evaluări și implementări încurajează obținerea unui design infailibil.
Ciclurile de proiectare, mai rapide la folosirea imprimantelor 3D, au, de obicei, un nivel ridicat de optimizare a designului, în comparație cu ciclurile de proiectare caracteristice producției tradiționale. Diferența s-ar putea transforma într-un avantaj competitiv, ajutându-vă afacerea să se diversifice și să se extindă pe piața în creștere a vehiculelor electrice.
Bare colectoare și alte piese industriale cu Metal X
Proprietățile metalice ale barelor colectoare, imprimate 3D, pot fi obținute folosind, în exclusivitate, sistemul Metal X. Alături de barele colectoare, cuprul pur – imprimat 3D – este ideal pentru aplicații industriale (ex: tije de sudură, radiatoare, schimbătoare de căldură, plăci reci, electrozi EDM ș.a.).
Portofoliul Metal X include mai multe metale industriale. Procesul de schimbare a materialului durează doar cinci minute. Printre metale se numără oțelul inoxidabil, oțelurile pentru scule și superaliaje/aliaje de nichel, destinate aplicațiilor care necesită rezistență ridicată la uzură, căldură sau coroziune.
Sistemul Metal X este un instrument puternic pentru proiectanți, ingineri și tehnicieni, ori de câte ori vine vorba de prototipare și producție. Dacă doriți să imprimați 3D prototipuri industriale, unelte, piese de schimb sau piese de uz final, Metal X este alegerea ideală.
Pentru mai multe informații din domeniul industriei și tehnologiilor 3D nu ezitați să vă abonați la newsletter.