Druk 3D w motoryzacji: nowe możliwości prototypowania i produkcji 🚗🔧

Część 1: Rewolucja w prototypowaniu 🏎️

W zakładach badawczo-rozwojowych UltraDrive Technologies w Katowicach, pod kierunkiem dr. Jakuba Malickiego, od 2022 roku toczyły się prace nad włączeniem druku 3D do procesu projektowania nowych modeli samochodów. Tradycyjne prototypowanie wymagało odlewów i skomplikowanych form, które powstawały w setkach godzin i generowały ogromne koszty. Dzięki drukowi 3D inżynierowie UltraDrive zyskali możliwość szybkiego wytwarzania skomplikowanych kształtów – od detali wnętrza po komponenty aerodynamiczne – w zaledwie kilka dni lub nawet godzin. 🚀

Początkowo testowano technologie FDM i SLS do drukowania niewielkich elementów paneli drzwiowych, krat wentylacyjnych i uchwytów konsoli. Dzięki użyciu filamentu wzmocnionego włóknem węglowym uzyskano wysoką sztywność i odporność na udar, zbliżone do konwencjonalnych wtryskowych komponentów. Modele poddawano testom w pracowni aerodynamicznej – drukowane atrapowe spoilery i dyfuzory zamontowane na prototypowej karoserii pozwalały weryfikować przepływ powietrza przy prędkości do 200 km/h, bez kosztownych form. 🌬️

Zespół opracował też własne oprogramowanie CAD/CAM, które automatycznie dzieliło skomplikowane bryły na moduły drukowane oddzielnie, a następnie łączone mechanicznie lub spawane laserowo. Dzięki temu druk 3D stał się integralną częścią procesu projektowego: wystarczyła zmiana parametrów wirtualnego modelu, by w kilka minut wygenerować nową serię plików STL do druku. Czas od pomysłu do fizycznego prototypu skrócił się z 12 tygodni do 5 dni – to prawdziwa rewolucja w R&D. 🔄

Część 2: Produkcja małoseryjna i personalizacja 🚙

W 2024 roku UltraDrive uruchomiło pilotażową linię produkcyjną o niskim wolumenie, wykorzystującą technologię HP Multi Jet Fusion (MJF) i SLS do wytwarzania finalnych elementów wnętrza samochodów klasy Premium. Zamontowane w kokpitach osłony gałek zmiany biegów, maskownice głośników i panele konsoli centralnej drukowano z termoplastycznych poliamidów wzmocnionych włóknem szklanym. Drukowane elementy spełniały normy ISO 15592 dla wytrzymałości zmęczeniowej, a ich tolerancje geometryczne utrzymywały się w granicach ±0,2 mm, co pozwalało na montaż bez dodatkowej obróbki.

Jednym z kluczowych projektów była oferta personalizacji dla klientów – każdy właściciel mógł zamówić unikalny wzór kratki wentylacyjnej lub napis z inicjałami umieszczony na konsoli. Pliki CAD trafiały bezpośrednio do chmury UltraDrive, gdzie AI weryfikowało poprawność modelu i generowało gotowe do druku pliki, a klient otrzymywał wizualizację AR później zatwierdzał produkcję. Dzięki temu proces personalizacji trwał do 48 godzin od złożenia zamówienia, a koszty nie przekraczały standardowej marży dla akcesoriów dedykowanych. 📦

W zakresie zewnętrznych komponentów specjaliści UltraDrive opracowali technologię drukowania elastycznych elementów z TPU do osłon dolnych partii zderzaków. Druk SLS z elastycznego nylonu DuraFlex pozwolił na stworzenie części odpornych na kamienie i zarysowania, z zachowaniem sprężystości wymaganiej do montażu „na klik”. Krótkie serie zamawiane przez producentów nadwozi zachowały koszty form, jednocześnie skracając czas wejścia na rynek nowych wariantów. 🔩

Część 3: Przyszłość addytywnej motoryzacji 🌟

Patrząc w przyszłość, UltraDrive planuje integrację technologii druku 3D z autonomiczną linią montażową. Roboty przemysłowe będą pobierać wydrukowane elementy bezpośrednio z drukarek MJF i SLS, montując je w karoserii z precyzją ±0,1 mm. Systemy wizyjne i czujniki Si są trenowane przez AI do weryfikacji jakości każdego detalu w czasie rzeczywistym, eliminując potrzebę ręcznej kontroli. 🔧

Równocześnie trwają prace nad drukiem metali w motoryzacji — spiekane stopy aluminium i aluminium-litowe elementy zawieszenia, wytwarzane metodą DMLS, już dowiodły, że można zmniejszyć masę kluczowych komponentów o 20%, nie tracąc wytrzymałości. Dzięki topologicznej optymalizacji druku są w stanie przyjąć kształty, niemożliwe do uzyskania metodami odlewniczymi. Odlewanie na żądanie zostanie zastąpione przez druk 3D, gdy osiągniemy ekonomię skali. ⚙️

Co więcej, technologia addytywna umożliwi natychmiastową naprawę uszkodzonych części w serwisach motoryzacyjnych — mechanik pobierze model 3D uszkodzonej obudowy reflektora lub wspornika silnika, wyśle go do drukarki w warsztacie i w ciągu kilku godzin zamontuje gotowy podzespół. To radykalnie zmniejszy przestoje pojazdów flotowych i koszty utrzymania. 🛠️

Jak podsumowuje dr Malicki:

„Druk 3D nie jest tylko szybszym prototypowaniem — to nowy model produkcji, w którym elastyczność, personalizacja i efektywność łączą się, napędzając motoryzację jutra.”