Применение 3D-печати в ремонте и тюнинге автомобилей
Автомобильная тематика знакома и близка многим. Мы любим смотреть на красивые и быстрые автомобили, а некоторые счастливчики управляют такими автомобилями или их создают.
Сегодня поговорим о применении технологии 3D печати и 3D сканирования в автомобилестроении.
Мы не будем рассматривать амбициозные и спорные проекты компаний по печати автомобиля целиком, а рассмотрим более простое и доступное применение данной технологии.
Печать изношенных или сломанных деталей, изготовленных из пластиков
Клиенты неоднократно обращаются с заказами на печать заглушек на колесные диски с уникальной эмблемой или на замену потерявшимся. Также люди ищут замену изношенных шестерен в привод стеклоподъемников или элементы салазок люка.
Часть крепления для дворников
Подобные узлы, установленные во многих дорогих автомобилях, часто продаются в сборе с остальными узлами, неким модулем. Само собой данные запчасти не могут стоить дешево, и в данном случае технология 3D печати отлично подходит для решения задачи.
Автомобильная крышка на диск
Клипса внутренней обшивки Nissan
Заглушки колесных дисков Work Equip
Втулки на автомобиль
Стоит упомянуть, что не все детали могут быть распечатаны на обычном 3D принтере без растворимых поддержек из-за сложной геометрии модели. Печатаемая модель может иметь множество тонких элементов, которые могут сломаться во время печати или непосредственной эксплуатации. Благо подобных деталей подавляющее меньшинство и они встречаются крайне редко.
Все, что вам необходимо, чтобы выполнять подобные заказы:
- Недорогой 3D принтер, способный печатать ABS и Nylon пластиками. Само собой правильно настроенный и откалиброванный.
- Знание и умение работать в любой из программ трехмерного моделирования. Для моделирования технических моделей лучше всего подходят такие CAD системы, как SolidWorks, Autodesk Inventor или «Компас». При должном уровне знания 3D редактора, время моделирования занимает не больше часа.
Печать декоративных элементов и элементов кузова, не несущих серьезную нагрузку
Пожалуй начнем с примеров амбициозных проектов:
- Некий Ivan Sentch воплотил давнюю мечту в жизнь и самостоятельно построить Aston Martin DB4, как у Джеймса Бонда. Корпус своего автомобиля он печатал маленькими кусочками на принтере UP!, кусочками 150×150*150 мм.
Еще один пример печати корпуса классического автомобиля Shelby Cobra, напечатанного на принтере BAAM (Big Area Additive Manufacturing).
Конечно данные примеры служат исключительно познавательной и исследовательской цели, до печати цельного автомобиля говорить еще рано. Но уже сейчас 3D печать совместно с технологией 3D сканирования открывает нам новые горизонты для кастомизации, декорирования, улучшение эргономики пользования автомобилем, а также создание уникальных аэродинамических «обвесов» для вполне реальных гоночных болидов.
И так, как же применять 3D-технологии в данном контексте? Начнем издалека. Многие владельцы автомобилей наверняка намучались с поиском надежной подставки под свой смартфон, планшет или навигатор. Китайские липучки на стекло от тряски падают под ноги, закрывают половину обзора, а еще и жутко неудобны в настройке и использовании в целом. В данном случае достаточно найти уже готовую модель в интернете, либо спроектировать держатель телефона под заказчика, конкретно под его телефон.
Далее на очереди подстаканники, как известно не все автомобили оснащены данной опцией, либо их расположение крайне неудобно.
А двигаясь ниже по консоли с ностальгией вспоминаем, что когда то видели крутую прозрачную ручку кпп с розочкой или пауком у знакомого таксиста. Мы хотим что то подобное. В автомагазине ручки КПП невзрачны и скучны. А вот ручки по мотивам MadMax, я уверен, многие бы хотели.
Подобные изделия можно изготовить, имея недорогой 3D принтер, а учитывая количество готовых моделей, можно вовсе не уметь моделировать.
Отдельно можно затронуть модификацию интерьеров авто, например панели на BMW
Кастомизация и моддинг собственного автомобиля этим не ограничивается. Существуют множество специализированных компаний, которые изготавливают элементы кузова, накладки на арки и пороги и т.д. На сегодняшний день кастомный «обвес» изготавливают из стекловолокна, снимая слепок с модели из пенопласта или скульптурной глины.
Данная технология достаточно кропотливая, пыльная, многоэтапная. К тому же добиться идеальной симметрии кузовных элементов крайне сложно, часто шпаклевка для выравнивания кузовного элемента увеличивает вес детали на треть.
3D печать же позволяет делать симметричные и относительно ровные элементы, которым требуется минимальная доработка. Проблема может заключаться разве что в довольно долгом производстве крупных элементов, и ставить на поток такое производство сложно, к тому же прочности пластиков для 3D печати может не хватить для постоянного использования и элементы все равно нужно будет укреплять стеклотканью или смолой.
3D-печать полноразмерного бампера для авто VW Touareg
Не стоит забывать о двухколесной технике. Проблема поиска целого защитного пластика для мотоцикла очень актуально. На просторах нашей необъятной родины ездит большое количество мотоциклов преклонного возраста, и даже после незначительных ДТП, при повреждении пластика, найти его практически невозможно, либо за сумму, часто превышающую стоимость самого мотоцикла. Поэтому печать подобных элементов на 3D принтере является спасением для многих владельцев.
Данный обтекатель отсканирован сканером Sense, и распечатан на UP Box.
На ресурсе 3D-Today был опубликован отличный кейс ремонта Mersedes с помощью 3D-печати.
Модель была сделана в программе TinkerCad и распечатана с помощью 3D-принтера Wanhao Duplicator i3 V2. Сначала для такой работы был выбран материал PLA, но поскольку деталь будет использоваться в местах с высокой температурой было принято решение напечатать его при помощи материала Nylon. Деталь прекрасно подошла и была использована в автомобиле.
Печать для тюнинга Toyota Sequoia. Напечатан на 3D-принтере Witbox. Материал PLA.
Печать колапачков и заглушек при помощи ABS-пластика
Печать логотипа Chrysler
Печать колец для ДХО на BMW X5
Литье и печать кнопок
Прототипирование
Применение термовакуумной формовки и 3d-печати
При необходимости создания партии тонкостенных изделий простой формы, например обтекателей можно использовать термовакуумную формовку. Сначала изготавливается мастер модель, так называемый шаблон, это должен быть прочный, устойчивый к температуре материал, обычно используют дерево или специальные пластики, мастер модель фрезеруется, либо послойно нарезается на ЧПУ станке, во втором случае ее необходимо будет еще склеить и доработать шлифовальной машинкой. Когда шаблон готов, его укладывают на специальный станок, имеющий насос снизу, нагревательные панели сверху и специальную подвижную раму для крепления листового материала, после нагревания, материал опускается на шаблон, насосы откачивают воздух и после остывания лишний материал обрезается — изделие готово. Из плюсов тут можно назвать дешевизну, ЧПУ резка и листовой материал довольно дешевы, а подобный станок можно собрать даже самому в гараже. Из недостатков — можно изготавливать изделия только простых форм и только тонкостенные, чем больше детали нужно изготавливать, тем соответственно больше требований к насосам и нагревательным элементам, и они могут стоить уже довольно много.
Печать мастер моделей под последующее литье имеет довольно много преимуществ — без проблем можно изготовить зеркальные мастер модели, легкая доводка поверхности по сравнению, например с послойным изготовлением на ЧПУ. Для небольших изделий это идеальный вариант, поскольку печать их быстра и довольно дешева. Но на габаритных деталях, размером больше, например 20 см все уже не так радужно, уходит довольно много материала, печать может длиться несколько суток и появляются требования к температурному режиму внутри принтера, чтобы изделие не расслаивалось и не загибалось при печати, принтеры с большой областью печати стоят дороже небольших собратьев, а печать по частям требует соответственно склейки и обработки швов.
Вакуумная формовка деталей обвеса F-51 Red Wheels 3
3D-сканирование
Современные сканеры и средства автоматизированного проектирования позволяют создавать достаточно точные компьютерные модели. С помощью них возможно получить цифровую модель имеющегося узла, например элемент кузова («обвеса») автомобиля, или создать на ее основе новую. Имея цифровую модель, можно произвести любые прочностные, массовые или аэродинамические расчеты в кратчайшие сроки и с минимальными затратами. А имея в распоряжении дешевый, «домашний» FDM принтер можно быстро получать макеты в натуральную величину, или уже готовые узлы для автомобиля.
3D сканирование сегодня находит широкое применение как в автомобилестроении, так и в последующем моддинге автомобилей. Основное применение в данном направлении, как несложно догадаться — создание цифровой копии элемента для последующего копирования, изменения или снятия замеров. Рассмотрим по подробней данные этапы.
Копирование — в современных автомобилях большое количество симметричных деталей, и они периодически ломаются или теряются, но купить их за приемлемую цену не всегда возможно. Используя небольшой стационарный сканер можно создать электронную копию например небольшой детали, отзеркалить ее и например распечатать на 3D принтере, или изготовить методом литья с большей прочностью и качеством поверхности. Используя ручные сканеры, тоже самое можно сделать и с крупными элементами кузова например.
Изменение — если вы хотите внести функциональную модификацию в существующий элемент, например добавить держатель для телефона к какому либо элементу приборной панели, используя сканирование, можно получить копию нужного элемента и затем смоделировать дополнительный элемент, а потом изготовить изделие.
Замеры — основное направление 3D сканирования в моддинге автомобилей. Не все элементы автомобиля можно легко замерить, радиусные поверхности, плавные изгибы, все это сложно поддается замерам и при изготовлении обвеса, ваше смоделированное изделие может просто не сойтись с самим автомомбилем и все придется переделывать. Сканирование же позволяет избежать подобных проблем, вы получаете достаточно точную копию поверхности автомобиля и можете примерять ваш обвес еще в цифровом виде и вносить нужные изменения непосредственно до изготовления.
Те кто профессионально занимаются изготовлением элементов моддинга обычно используют 3D сканирование для замеров поверхности и создания идеально подходящей к кузову модели, затем изготовляется мастер модель, методом 3D печати или послойной склейкой с ЧПУ станка, с этой мастер модели снимается форма в которую затем отливается полиуретановый пластик, он достаточно стойкий к внешней среде, прочный и прекрасно красится, с формы можно сделать множество отливок идеально подходящих к нужной модели автомобиля.
3D сканирование может отлично помочь в подобном направлении деятельности, большинство элементов кузова имеют округлые сложные для измерений формы, которые прекрасно может захватить 3D сканер и обмерить машину можно будет непосредственно в программе 3D моделирования, а не ползая по ней с рулеткой. К тому же это достаточно быстро, на сканирование автомобиля ручным сканером уходит 1–2 часа времени. К сожалению сканеры низкой ценовой категории для таких целей обычно не подходят, так как точность их слишком невелика, а вот сканеры средней цены такие как Shining 3D EinScan-Pro или Artec Eva Lite для подобных целей подходят прекрасно.
3D-сканы креплений для датчиков на Land Rover
3D-сканы кузова на Land Rover
Используемое оборудование:
3D-принтеры для печати небольших изделий (FDM)
Для печати небольших изделий в отличном качестве прекрасно подойдут такие 3D-принтеры, как Picaso 3D Designer, Ultimaker 2+, которые прекрасно себя зарекомендовали.
3D-принтер Picaso 3D Designer
Цена: 117 500 рублей; Технология печати: FDM; Область печати: 200×200х210; Материалы: ABS, PLA, HIPS, ASA, ABS/PC, NYLON, PET
Picaso 3D Designer — 3D принтер от российской компании PICASO, в котором используется технология, позволяющая печатать с рекордно высокой точность в 50 микрон!
Picaso 3D Designer разработан таким образом, что вся механика скрыта за изящным и эргономичным корпусом. Picaso 3D Designer с легкостью впишется в интерьер рабочего кабинета, мастерской или учебного класса. Принтер имеет довольно компактные размеры 365×386×452 мм, что немаловажно для устройств, ориентированных на персональное использование.
Ultimaker 2 Plus
Ultimaker 2 Plus — 235 000 рублей; Технология печати: FDM; Область печати: 223×223 x 205; Материалы: PLA, ABS, CPE, CPE+, PC, Nylon, TPU 95A
Ultimaker 2 + это последняя разработка компании Ultimaker, обладающая высоким качеством и скоростью печати. Максимально допустимое разрешение печати теперь 20 микрон! Ultimaker произвел ряд доработок своего 3D-принтера для увеличения производительности.
3D-принтеры для печати больших деталей (FDM)
В данной категории стоит обратить внимание на таких представителей, как Prism Pro v2 (обновленная версия принтера) и Makerbot Replicator Z18. Оба представителя показывают отличное качество печати и подходят для выполнения данной задачи.
3D принтер Prism Pro 2.0
Цена — 260 000 рублей; Технология печати: FDM; Область печати: 400×800 мм; Материалы: ABS, PLA, HIPS, FLEX, Watson
Prism Pro 2.0 — FDM-принтер профессионального уровня, выполненный по схеме «дельта-робот». Устройство оснащается закрытым корпусом и подогреваемым рабочим столиком, что позволяет печатать широким ассортиментом расходных материалов. Область построения достигает Ø400×800 мм с минимальной толщиной наносимого слоя всего в 50 микрон. Возможна установка бортового контрольного модуля с LCD-экраном и интерфейса для автономной печати с накопителей.
3D принтер MakerBot Replicator Z18
Цена — 619 900 рублей; Технология печати: FDM; Область печати: 400×800 мм; Материалы: PLA
Makerbot Replicator Z18 — первый принтер с просто невероятной областью печати, 305×303 х 457 мм. «Z18» в названии означает, что высота напечатанного объекта может достигать 18 дюймов. Такой большой область печати не обладает ни один из персональных 3D принтеров и это является большим шагом вперед в данной сфере производства.
3D-принтер для печати фотополимерной смолой (SLA)
3D принтер Formlabs Form 2
Цена — 419 900 рублей; Область печати: 145×145 x 175; Материалы: Фотополимер
Formlabs Form 2 — новейший 3D принтер компании Formlabs, который получил на 40% больший объем печатной области, сенсорный экран управления, Wi-fi подключение. Form 2 раздвигает границы возможного в стереолитографии.
3D-сканеры:
Из моделей, которые будут интересны в работе стоит отметить 3 модели: Shining 3D Einscan-Pro и Artec Eva, RangeVision Advanced. Данные сканеры обладают высокой точностью, разрешением и отлично подойдут для сканирования автомобилей и более мелких деталей.
3D-сканер Shining 3D Einscan-Pro
Цена — 4 999 $; Область сканирования: 0.03–4 м; Разрешение: 1,3 Мп: Точность: до 0,05 мм
Einscan-Pro — многофункциональный 3D-сканер, обеспечивающий непревзойденное качество печати с точностью до 0,5 мм. Данный сканер является универсальным поскольку, благодаря наличию 4 режимов сканирования, он может быть использован для обычного статического сканирования, для сканирования в дизайнерских целях, для полноценного сканирования тела человека и многого другого.
Artec Eva
Цена — 13 700 $; Рабочее расстояние: 0.4 — 1 м, Точность: до 0,1 мм; Разрешение камеры 1,3 мп
3D Сканер Artec Eva — это идеальный выбор для тех, кому нужно за считанные секунды в цвете и с высокой точностью отсканировать объект. Artec Eva 3D Scanner не нужны ни маркеры, ни дополнительная калибровка. Благодаря высокой скорости съёмки и способности получать цветные данные с высоким разрешением, сканер обладает практически неограниченными возможностями.
RangeVision Advanced
Цена: 710 000 рублей; Точность 0,16 мм; Зона сканирования: 920×690 x 690 мм; Разрешение камеры: 2 Мп
3D cканер RangeVision Advanced — уникальный по своим возможностям 3D сканер. В результате разработок было достигнуто великолепное качество 3D моделей. Данный сканер достаточно гибкий и позволяет выполнять сканирование как маленьких, так и крупных объектов. 3D сканер поддерживает сшивку фрагментов, используя маркеры, без использования маркеров, а также с помощью поворотного стола.
Хотите больше интересных новостей из мира 3D-технологий?
Подписывайтесь на нас в соц. сетях:
