تتوقع وكالة الطاقة الدولية أن تكون أكثر من سيارة واحدة من بين كل أربع سيارات تُباع في العالم عام 2025 سيارات كهربائية . ومن المتوقع أن تتجاوز مبيعات السيارات الكهربائية العالمية 20 مليون وحدة في عام 2025، وأن تتجاوز حصة السيارات الكهربائية في السوق 40% بحلول عام 2030 مع ازدياد أسعارها المعقولة في أسواق أكثر.
في ظل هذا التبني السريع، تبرز تقنية التصنيع الإضافي كمحرك رئيسي للابتكار في تصميم وإنتاج المركبات الكهربائية. وتُمكّن تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد بتقنية التلبيد الانتقائي بالليزر (SLS) من TPM3D، بمزاياها الفريدة، هذه الصناعة من مرحلة البحث والتطوير إلى مرحلة التصنيع.
النمذجة السريعة: تسريع البحث والتطوير
خلال مرحلة تطوير السيارة الكهربائية، يُعدّ التحقق السريع من المظهر والتجميع وبيئة العمل أمرًا بالغ الأهمية لضمان الالتزام بالجداول الزمنية للمشروع. تُوفّر تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS من TPM3D، المعروفة بدقتها العالية وسرعة إنجازها، حلاً فعّالاً للنماذج الأولية.
غطاء العجلة: باستخدام نايلون أبيض Precimid1172Pro 12، تم طباعة أغطية العجلات بتقنية TPM3D بدقة أبعاد عالية، وقوة ميكانيكية، ومتانة. اجتازت القطع اختبارات التركيب السريع، ودعمت عمليات التشطيب مثل الطلاء والتغطية، مما يحاكي تأثيرات الإنتاج الضخم النهائي بمقياس 1:1.
هيكل مصابيح السيارة: بفضل نظام P550DL (حجم البناء 550 × 550 × 850 مم)، أنتجت TPM3D 15 هيكل مصابيح سيارة في دورة واحدة خلال 30 ساعة، مما يقلل من وقت الدورة مع تلبية متطلبات اختبار الأداء الميكانيكي.
أجزاء الاستخدام النهائي بكميات صغيرة: خفيفة الوزن وقوية وآمنة
بالنسبة للتطبيقات عالية الطلب مثل سيارات السباق والمركبات غير المأهولة والأساطيل المتخصصة، توفر تقنية SLS من TPM3D مرونة التصميم ومكاسب الأداء.
سيارة سباق "التاج الثلاثي" التابعة لمعهد بكين للتكنولوجيا: استخدمت فرق الطلاب برنامج TPM3D لإعادة تصميم المكونات الرئيسية، محققةً بذلك تخفيضًا في الوزن بنسبة 36.7% ومقاومةً للهب وفقًا لمعيار UL94-V0. على سبيل المثال، كان وزن دعامة وحدة البطارية، المصنوعة تقليديًا من الألياف الزجاجية، 300 غرام. وقد أدى استبدالها بمادة Precimid1171 FR إلى خفض الوزن إلى 190 غرامًا، مع تحسين السلامة من الحرائق وحماية الخلايا في ظروف السباق الشديدة.
سيارة سباق جامعة تونغجي: في عام 2020، قامت شركة TPM3D بتوريد 200 قطعة مطبوعة بتقنية الطباعة الانتقائية بالليزر (SLS) لكامل هيكل السيارة، بدءًا من صناديق البطاريات ووحدات التحكم وصولًا إلى الأجنحة الديناميكية الهوائية وعجلات القيادة. وبفضل استخدام النايلون 12 المقاوم للهب من فئة V0، حققت السيارة وزنًا إجماليًا لا يتجاوز 195 كجم، وسرعة قصوى تبلغ 110 كم/ساعة، وتسارعًا من 0 إلى 100 كم/ساعة في 3.6 ثانية.
أهم النقاط الفنية للمكونات المختارة:
| مكون | العملية السابقة | ترقية SLS | فوائد الوزن/السلامة |
|---|---|---|---|
| إطار وحدة البطارية | تجميع ألواح الألياف الزجاجية | مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة النايلون المقاومة للهب | أخف وزنًا بمقدار 1 كجم، تصنيف V0 للحريق، حماية دقيقة |
| عارضة فارغة | قطع أسلاك الألمنيوم والخيوط | مطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة النايلون | تخفيض الوزن بنسبة 15%، وأداء ميكانيكي وتعب عالي |
| سترة ماء المحرك | طباعة ثلاثية الأبعاد من الراتنج | مطبوعة ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة النايلون المملوءة بالزجاج | خفيف الوزن، عالي الدقة، مقاوم ممتاز للميكانيكا والتعب |
| أنابيب الهواء | القوالب التقليدية | 3D المطبوعة | هندسة أخف وزنا وأكثر تعقيدا وقابلة للتحقيق ودقة عالية |
| صندوق البطارية الأمامي | لوح من الألياف الزجاجية المطحون باستخدام الحاسب الآلي | مطبوع بتقنية ثلاثية الأبعاد باستخدام مادة النايلون المقاومة للهب | وزن مخفّض، تصنيف V0 آمن، أداء ميكانيكي عالي |
سيارة شرطة دبي ذاتية القيادة: باستخدام نظام TPM3D S600DL وطابعة Precimid1172Pro GF30 BLK، قامت شركة MICROPOLIS بطباعة أجزاء هيكلية كبيرة. مقارنةً بالتصنيع المعدني، انخفض وقت الإنتاج من 4 أيام إلى يومين، بينما انخفض الوزن من 27 كجم إلى 4 كجم فقط - أي بنسبة 82% - مما عزز الكفاءة وخفض استهلاك الطاقة.
الأدوات والتجهيزات: تكاليف أقل وإنتاج أسرع
في مرحلة الإنتاج الضخم، يُعدّ وجود أدوات مستقرة وفعّالة من حيث التكلفة أمرًا بالغ الأهمية. وقد اعتمد مورد رائد لقطع غيار السيارات جهاز S600DL من TPM3D لإنتاج أدوات التثبيت والتجهيزات لمصانع هيونداي العالمية. وكانت النتائج مبهرة:
-
وقت الإنتاج: انخفض من 5.5 أيام (الألومنيوم المصبوب بالرمل) إلى 2.5 أيام (النايلون SLS)، وهو تحسن بنسبة 55٪.
-
تكلفة المجموعة الواحدة: انخفضت من 2,060 دولارًا أمريكيًا إلى 550 دولارًا أمريكيًا - أي توفير بنسبة 73٪.
-
الجودة: تحسنت معدلات الإنتاج بشكل ملحوظ، مما قلل من الهدر الناتج عن عدم دقة التركيبات.
| طريقة عملنا | وقت الإنتاج | التكلفة لكل مجموعة | معدل العائد |
|---|---|---|---|
| الألومنيوم المصبوب بالرمل | 5.5 يوم | $2,060 | ~ 75٪ |
| الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS | 2.5 يوم | $550 | أكثر |
نموذج جديد لتصنيع السيارات الكهربائية
من التحقق السريع للنماذج الأولية إلى الإنتاج الخفيف الوزن وعالي الأمان على دفعات صغيرة، والأدوات المحسنة من حيث التكلفة، تُظهر الطباعة ثلاثية الأبعاد SLS من TPM3D إمكانات التصنيع الإضافي في صناعة المركبات الكهربائية.
بفضل ترقيات المواد المستمرة وتحسينات الكفاءة، من المقرر أن تعمل SLS على تسريع تطوير المركبات الكهربائية نحو مركبات أخف وزناً، ودورات إنتاج أسرع، ومعايير سلامة أعلى.
