La produzione additiva SLS industriale consente uno sviluppo e un collaudo funzionale più rapidi ed economici dei prototipi di sistemi di serbatoi di carburante.
Nello sviluppo dei sistemi di alimentazione per autoveicoli, la produzione di prototipi è tradizionalmente limitata da attrezzature costose e lunghi tempi di produzione. I serbatoi di carburante, i deflettori interni e altri componenti vengono in genere prodotti tramite termoformatura sottovuoto con attrezzature rapide o lavorazione CNC, rendendo le iterazioni di progettazione costose e dispendiose in termini di tempo.
La stampa 3D industriale SLS (Selective Laser Sintering) offre un approccio alternativo. Eliminando gli stampi e producendo componenti polimerici funzionali direttamente dai dati CAD, i produttori possono accelerare significativamente la validazione dei prototipi riducendo al contempo i costi di sviluppo.
Sostituzione degli utensili e delle macchine CNC con la produzione SLS
La produzione di prototipi di serbatoi di carburante con metodi convenzionali spesso richiede attrezzature specifiche. A seconda delle dimensioni del serbatoio, uno stampo per termoformatura rapida sottovuoto può costare circa 5,500-7,000 dollari, con tempi di produzione di circa 12-14 giorni. I deflettori interni dei serbatoi di carburante sono generalmente realizzati in polietilene tramite lavorazione CNC, con un costo di circa 400-800 dollari per pezzo e tempi di produzione da quattro a sette giorni.
Quando i progetti cambiano, come spesso accade durante lo sviluppo di un prodotto, la lavorazione o la realizzazione degli stampi devono spesso essere ripetute, con conseguente aumento dei costi e dei tempi di realizzazione.
Per migliorare l'efficienza dello sviluppo, il fornitore di sistemi di alimentazione per autoveicoli Sistemi automobilistici YAPP ha adottato la soluzione SLS industriale di TPM3D, combinando la Stampante 3D P360 SLS con la Stazione di lavorazione polveri PPS360. L'azienda utilizza Precimid1176Pro GF30 BLK, un materiale PA12 rinforzato con fibra di vetro, per la produzione di prototipi di deflettori per serbatoi di carburante direttamente da progetti digitali.
Il passaggio dalla lavorazione esternalizzata alla produzione interna tramite SLS ha accorciato notevolmente il ciclo di sviluppo. I prototipi di deflettori possono ora essere prodotti in un solo giorno anziché in circa cinque, riducendo i tempi di consegna di circa l'80%.
Anche i costi di produzione sono diminuiti in modo significativo. Il costo di produzione di un prototipo di deflettore è stato ridotto da circa 625 USD a circa USD 85—una riduzione di 87%.
Dopo la sabbiatura, i componenti stampati offrono una precisione dimensionale e una qualità superficiale sufficienti per l'assemblaggio e la valutazione funzionale. Gli ingegneri possono modificare i modelli CAD, stampare i componenti aggiornati e completare la validazione entro il giorno successivo, consentendo iterazioni di progettazione molto più rapide.
Sistemi SLS di grande formato per prototipi di serbatoi di carburante.
Oltre ai singoli componenti, i sistemi SLS a doppio laser di grande formato di TPM3D, tra cui il P550DL and S600DL—consentire la produzione in un unico pezzo di prototipi di serbatoi di carburante di grandi dimensioni.
Rispetto ai tradizionali processi di formatura sottovuoto, i costi di produzione per un prototipo completo di serbatoio di carburante possono essere ridotti da circa 7,000 USD a circa USD 1,250, che rappresenta una riduzione dei costi di circa 82%.
I tempi di consegna possono essere ridotti da circa 12 giorni a soli due giorni, con una diminuzione dei tempi di consegna di circa l'83%.
TPM3D sta inoltre sviluppando sistemi SLS su scala metrica, progettati per supportare in futuro applicazioni automobilistiche ancora più grandi.
Test funzionali oltre i prototipi visivi
A differenza dei modelli estetici realizzati esclusivamente per le revisioni di design, i componenti dei serbatoi di carburante prodotti con la tecnologia SLS possono essere utilizzati per i test funzionali durante lo sviluppo del prodotto.
Le applicazioni tipiche di validazione includono:
- Simulazione di vibrazioni a sei assi: La resistenza meccanica e le proprietà isotropiche del Precimid1176Pro GF30 BLK consentono di sottoporre prototipi di serbatoi di carburante stampati in un unico pezzo a test di simulazione di vibrazioni e carichi. È inoltre possibile integrare sensori per raccogliere dati su stress e deformazioni durante i test.
- Valutazione della tenuta e della temperatura: In seguito ai trattamenti di post-elaborazione e sigillatura, i serbatoi di carburante stampati possono essere valutati in termini di tenuta all'aria, tenuta all'acqua e prestazioni termiche.
- Test acustici: I deflettori per serbatoi di carburante stampati in 3D consentono una rapida valutazione dei progetti di riduzione del rumore, permettendo agli ingegneri di confrontare diverse iterazioni di progettazione riducendo al minimo i costi di sviluppo.
Queste funzionalità estendono il ruolo della SLS oltre la prototipazione visiva, consentendo ai team di ingegneri di convalidare le prestazioni del prodotto in una fase più precoce del processo di sviluppo e supportando, ove opportuno, la produzione funzionale a basso volume.
Accelerare lo sviluppo digitale per i sistemi di alimentazione automobilistici
Poiché le case automobilistiche continuano ad accorciare i cicli di sviluppo, la produzione additiva sta diventando uno strumento sempre più pratico per la realizzazione di prototipi e la validazione ingegneristica.
Combinando hardware SLS industriale con materiali polimerici di livello ingegneristico, la soluzione di TPM3D consente agli sviluppatori del settore automobilistico di ridurre la dipendenza da attrezzature dedicate, accelerare le iterazioni di progettazione e diminuire i costi di produzione dei prototipi.
Per applicazioni come i sistemi di serbatoi di carburante, dove spesso sono necessari più cicli di validazione, la stampa 3D SLS offre un flusso di lavoro di produzione flessibile che supporta decisioni ingegneristiche più rapide, mantenendo al contempo le prestazioni funzionali necessarie per i test.
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