Công nghệ sản xuất bồi đắp SLS công nghiệp cho phép phát triển và thử nghiệm chức năng các nguyên mẫu hệ thống bình nhiên liệu nhanh hơn, với chi phí thấp hơn.
Trong quá trình phát triển hệ thống nhiên liệu ô tô, việc sản xuất nguyên mẫu thường bị hạn chế bởi chi phí dụng cụ đắt đỏ và thời gian sản xuất kéo dài. Vỏ bình nhiên liệu, vách ngăn bên trong và các bộ phận khác thường được sản xuất bằng phương pháp tạo hình chân không với dụng cụ gia công nhanh hoặc gia công CNC, khiến cho việc điều chỉnh thiết kế vừa tốn kém vừa mất thời gian.
Công nghệ in 3D SLS (Selective Laser Sintering) công nghiệp mang đến một phương pháp tiếp cận thay thế. Bằng cách loại bỏ công cụ và sản xuất các bộ phận polymer chức năng trực tiếp từ dữ liệu CAD, các nhà sản xuất có thể đẩy nhanh đáng kể quá trình xác thực nguyên mẫu đồng thời giảm chi phí phát triển.
Thay thế dụng cụ và gia công CNC bằng sản xuất SLS
Việc sản xuất nguyên mẫu bình nhiên liệu thông thường thường yêu cầu các công cụ chuyên dụng. Tùy thuộc vào kích thước của bình, khuôn đúc chân không nhanh có thể có giá khoảng 5,500–7,000 USD với thời gian sản xuất khoảng 12–14 ngày. Các vách ngăn bên trong bình nhiên liệu thường được gia công CNC từ polyethylene, có giá khoảng 400–800 USD mỗi chi tiết và cần từ bốn đến bảy ngày để sản xuất.
Khi thiết kế thay đổi—điều thường xuyên xảy ra trong quá trình phát triển sản phẩm—thì quy trình chế tạo khuôn mẫu hoặc gia công thường phải được lặp lại, làm tăng cả chi phí và thời gian thực hiện dự án.
Để nâng cao hiệu quả phát triển, nhà cung cấp hệ thống nhiên liệu ô tô Hệ thống ô tô YAPP đã áp dụng giải pháp SLS công nghiệp của TPM3D, kết hợp... Máy in 3D P360 SLS với Trạm xử lý bột PPS360. Công ty sử dụng Precimid1176Pro GF30 BLK, một loại vật liệu PA12 gia cường bằng sợi thủy tinh, được sử dụng để sản xuất các vách ngăn bình nhiên liệu nguyên mẫu trực tiếp từ các thiết kế kỹ thuật số.
Việc chuyển đổi từ gia công bên ngoài sang sản xuất SLS nội bộ đã rút ngắn đáng kể chu kỳ phát triển. Các tấm chắn nguyên mẫu hiện có thể được sản xuất trong vòng một ngày thay vì khoảng năm ngày như trước đây, giảm thời gian sản xuất khoảng 80%.
Chi phí sản xuất cũng đã giảm đáng kể. Chi phí sản xuất một tấm chắn nguyên mẫu đã giảm từ... khoảng 625 USD đến khoảng 85 đô la Mỹ—sự giảm bớt 87%.
Sau khi phun cát, các bộ phận được in có độ chính xác về kích thước và chất lượng bề mặt đủ tốt để lắp ráp và đánh giá chức năng. Các kỹ sư có thể chỉnh sửa mô hình CAD, in các bộ phận được cập nhật và hoàn tất quá trình xác nhận trong vòng một ngày, cho phép các vòng lặp thiết kế diễn ra nhanh hơn nhiều.
Hệ thống SLS khổ lớn dùng để chế tạo nguyên mẫu vỏ bồn chứa nhiên liệu
Ngoài các thành phần riêng lẻ, hệ thống SLS laser kép khổ lớn của TPM3D—bao gồm cả P550DL và S600DL— Cho phép sản xuất nguyên mẫu vỏ bồn chứa nhiên liệu cỡ lớn theo phương pháp nguyên khối.
So với các quy trình tạo hình chân không truyền thống, chi phí sản xuất cho một nguyên mẫu bình nhiên liệu hoàn chỉnh có thể giảm từ... khoảng 7,000 USD đến khoảng 1,250 đô la Mỹ, thể hiện mức giảm chi phí xấp xỉ 82%.
Thời gian sản xuất cũng có thể được rút ngắn từ khoảng 12 ngày xuống chỉ còn hai ngày, giảm thời gian giao hàng khoảng 83%.
TPM3D cũng đang phát triển các hệ thống SLS kích thước mét được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng ô tô lớn hơn nữa trong tương lai.
Kiểm thử chức năng vượt ra ngoài các nguyên mẫu trực quan
Không giống như các mô hình ngoại hình chỉ được sản xuất để phục vụ việc xem xét thiết kế, các bộ phận bình nhiên liệu được sản xuất bằng công nghệ SLS có thể được sử dụng để thử nghiệm chức năng trong quá trình phát triển sản phẩm.
Các ứng dụng xác thực điển hình bao gồm:
- Mô phỏng rung động sáu trục: Độ bền cơ học và tính chất đẳng hướng của Precimid1176Pro GF30 BLK cho phép các nguyên mẫu bình nhiên liệu in nguyên khối trải qua các thử nghiệm mô phỏng rung động và tải trọng. Các cảm biến tích hợp cũng có thể được kết hợp để thu thập dữ liệu ứng suất và biến dạng trong quá trình thử nghiệm.
- Đánh giá độ kín và nhiệt độ: Sau quá trình xử lý và niêm phong, các bình nhiên liệu in 3D có thể được đánh giá về độ kín khí, độ kín nước và hiệu suất nhiệt.
- Kiểm tra âm thanh: Các tấm chắn nhiên liệu in 3D giúp đánh giá nhanh chóng các thiết kế giảm tiếng ồn, cho phép các kỹ sư so sánh nhiều phiên bản thiết kế khác nhau đồng thời giảm thiểu chi phí phát triển.
Những khả năng này mở rộng vai trò của SLS vượt ra ngoài việc tạo mẫu trực quan, cho phép các nhóm kỹ thuật xác thực hiệu suất sản phẩm sớm hơn trong quá trình phát triển và hỗ trợ sản xuất chức năng với số lượng nhỏ khi thích hợp.
Đẩy nhanh tiến độ phát triển kỹ thuật số cho hệ thống nhiên liệu ô tô
Khi các nhà sản xuất ô tô tiếp tục rút ngắn chu kỳ phát triển, công nghệ sản xuất bồi đắp (additive manufacturing) đang trở thành một công cụ ngày càng thiết thực cho việc sản xuất nguyên mẫu và kiểm định kỹ thuật.
Bằng cách kết hợp phần cứng SLS công nghiệp với vật liệu polymer kỹ thuật cao, giải pháp của TPM3D cho phép các nhà phát triển ô tô giảm sự phụ thuộc vào các công cụ chuyên dụng, đẩy nhanh quá trình thiết kế và giảm chi phí sản xuất nguyên mẫu.
Đối với các ứng dụng như hệ thống bình nhiên liệu—nơi thường yêu cầu nhiều vòng kiểm định—công nghệ in 3D SLS cung cấp quy trình sản xuất linh hoạt, hỗ trợ đưa ra các quyết định kỹ thuật nhanh hơn trong khi vẫn duy trì hiệu suất chức năng cần thiết cho việc thử nghiệm.
Tìm hiểu thêm:
- Tạo mẫu nhanh bằng công nghệ in 3D SLS — Hướng dẫn đầy đủ
- Từ nguyên mẫu đến sản xuất hàng loạt: 3 ứng dụng của các bộ phận ô tô in 3D SLS trong xe điện
- Máy in 3D laser nung chảy bột nhựa – Công nghệ, vật liệu và lựa chọn máy móc
- Hướng dẫn đầy đủ về các vật liệu in 3D SLS (PA12, PA11, CF, GF, PEEK và nhiều loại khác)
- Đạt tiêu chuẩn chống cháy UL94 5VA trong vật liệu nylon 12 TPM3D SLS.
