Industriële SLS-additieve productie maakt snellere en goedkopere ontwikkeling en functionele testen van prototypes van brandstoftanksystemen mogelijk.
Bij de ontwikkeling van brandstofsystemen voor auto's wordt de productie van prototypes traditioneel beperkt door dure gereedschappen en lange productietijden. Brandstoftankbehuizingen, interne schotten en andere componenten worden doorgaans geproduceerd via vacuümvormen met snelle matrijsbewerking of CNC-bewerking, waardoor ontwerpiteraties zowel kostbaar als tijdrovend zijn.
Industriële SLS (Selective Laser Sintering) 3D-printing biedt een alternatieve aanpak. Door gereedschap overbodig te maken en functionele polymeeronderdelen rechtstreeks vanuit CAD-gegevens te produceren, kunnen fabrikanten de validatie van prototypes aanzienlijk versnellen en tegelijkertijd de ontwikkelingskosten verlagen.
Het vervangen van gereedschap en CNC-bewerking door SLS-productie
Voor de conventionele productie van prototypes van brandstoftanks is vaak speciaal gereedschap nodig. Afhankelijk van de grootte van de tank kunnen de kosten voor een vacuümvormmal ongeveer 5,500 tot 7,000 dollar bedragen, met een productietijd van circa 12 tot 14 dagen. De interne schotten van de brandstoftank worden doorgaans CNC-gefreesd uit polyethyleen, wat ongeveer 400 tot 800 dollar per stuk kost en vier tot zeven dagen productietijd vereist.
Wanneer ontwerpen veranderen – wat vaak gebeurt tijdens productontwikkeling – moet het gereedschaps- of bewerkingsproces vaak worden herhaald, wat zowel de kosten als de projectduur verhoogt.
Om de ontwikkelingsefficiëntie te verbeteren, leverancier van autobrandstofsystemen YAPP Automobielsystemen heeft de industriële SLS-oplossing van TPM3D overgenomen, waarbij de P360 SLS 3D-printer met de PPS360 Poederverwerkingsstation. Het bedrijf gebruikt Precimid1176Pro GF30 ZWART, een met glasvezel versterkt PA12-materiaal, om prototype brandstoftankschotten rechtstreeks op basis van digitale ontwerpen te produceren.
De overstap van uitbestede bewerking naar interne SLS-productie heeft de ontwikkelingscyclus aanzienlijk verkort. Prototype schotten kunnen nu binnen één dag worden geproduceerd in plaats van ongeveer vijf dagen, waardoor de doorlooptijd met circa 80% wordt verkort.
De productiekosten zijn ook aanzienlijk gedaald. De kosten voor het produceren van een prototype schot zijn verlaagd van... ongeveer USD 625 naar ongeveer USD 85—een vermindering van 87%.
Na het zandstralen bieden de geprinte onderdelen voldoende maatnauwkeurigheid en oppervlaktekwaliteit voor assemblage en functionele evaluatie. Ingenieurs kunnen CAD-modellen aanpassen, bijgewerkte onderdelen printen en de validatie binnen één dag voltooien, waardoor ontwerpiteraties veel sneller verlopen.
Grootformaat SLS-systemen voor prototypes van brandstoftankbehuizingen
Naast de afzonderlijke componenten omvatten de grootschalige dual-laser SLS-systemen van TPM3D, waaronder de P550DL en S600DL—maakt de productie uit één stuk van prototypes van grote brandstoftankbehuizingen mogelijk.
Vergeleken met traditionele vacuümvormprocessen kunnen de productiekosten voor een compleet prototype van een brandstoftank worden verlaagd van ongeveer USD 7,000 naar ongeveer USD 1,250wat neerkomt op een kostenbesparing van ongeveer 82%.
De doorlooptijden kunnen ook worden verkort van ongeveer 12 dagen tot slechts twee dagen, waardoor de levertijd met circa 83% wordt gereduceerd.
TPM3D ontwikkelt ook SLS-systemen op meterschaal die ontworpen zijn om in de toekomst nog grotere automobieltoepassingen te ondersteunen.
Functionele testen die verder gaan dan visuele prototypes
In tegenstelling tot uiterlijke modellen die uitsluitend voor ontwerpbeoordelingen worden geproduceerd, kunnen door SLS vervaardigde brandstoftankcomponenten worden gebruikt voor functionele tests tijdens de productontwikkeling.
Typische validatietoepassingen zijn onder andere:
- Zesassige trillingssimulatie: De mechanische sterkte en isotrope eigenschappen van Precimid1176Pro GF30 BLK maken het mogelijk om prototypes van brandstoftanks, geprint uit één stuk, te onderwerpen aan trillings- en belastingssimulatietests. Er kunnen ook geïntegreerde sensoren worden ingebouwd om spanning- en vervormingsgegevens te verzamelen tijdens de tests.
- Afdichting en temperatuurmeting: Na de nabewerking en afdichtingsbehandeling kunnen de geprinte brandstoftanks worden geëvalueerd op luchtdichtheid, waterdichtheid en thermische prestaties.
- Akoestische testen: Geprinte brandstoftankschotten maken een snelle evaluatie van geluidsreducerende ontwerpen mogelijk, waardoor ingenieurs meerdere ontwerpvarianten kunnen vergelijken en tegelijkertijd de ontwikkelingskosten kunnen minimaliseren.
Deze mogelijkheden breiden de rol van SLS uit voorbij visuele prototyping, waardoor engineeringteams de productprestaties eerder in het ontwikkelingsproces kunnen valideren en, waar nodig, functionele productie in kleine volumes kunnen ondersteunen.
Versnelde digitale ontwikkeling voor brandstofsystemen in de automobielindustrie
Naarmate autofabrikanten de ontwikkelingscycli steeds korter maken, wordt additive manufacturing een steeds praktischer hulpmiddel voor de productie van prototypes en de validatie van technische specificaties.
Door industriële SLS-hardware te combineren met hoogwaardige polymeermaterialen, stelt de oplossing van TPM3D auto-ontwikkelaars in staat om minder afhankelijk te zijn van specifieke gereedschappen, ontwerpiteraties te versnellen en de productiekosten van prototypes te verlagen.
Voor toepassingen zoals brandstoftanksystemen – waar vaak meerdere validatierondes nodig zijn – biedt SLS 3D-printing een flexibele productieworkflow die snellere technische beslissingen mogelijk maakt, terwijl de functionele prestaties die nodig zijn voor de tests behouden blijven.
Lees verder:
- Snel prototypen met SLS 3D-printen — De complete handleiding
- Van prototype tot productie: 3 toepassingen van 3D-geprinte SLS-auto-onderdelen in elektrische voertuigen
- 3D-printers voor kunststofpoederbedfusie met lasertechnologie, materiaalkeuze en machinekeuze
- Complete gids voor SLS 3D-printmaterialen (PA12, PA11, CF, GF, PEEK en meer)
- UL94 5VA vlamvertragendheid behaald in TPM3D SLS Nylon 12-materiaal
