De 5 voordelen van additieve productie voor de automobiel- en motorsportindustrie
1. Snellere prototyping
Het bouwen van prototypen met dezelfde eigenschappen als hun uiteindelijke tegenhanger is essentieel bij het vervaardigen van onderdelen voor racewagens. Dit verlaagt zowel de productietijden als de kosten, waardoor 3D-printen de ideale oplossing is om dit doel te bereiken. Dankzij de kosteneffectiviteit is additieve productie een betrouwbare manier om onderdelen te valideren voordat ze in massaproductie gaan. Het garandeert dat elk component voldoet aan alle veiligheidseisen, terwijl de budgettaire beperkingen worden gerespecteerd.
Strikte reglementen voor Formule 1-teams worden nog steeds vastgesteld door de FIA (Fédération Internationale de l’Automobile), het bestuursorgaan van de autosport. Als gevolg hiervan moeten ingenieurs elk jaar snel nieuwe auto’s ontwerpen en creëren om competitief te blijven. Om hun succes te garanderen, is het essentieel dat de teams deze prototypen zo snel mogelijk na het ontwerp in productie nemen.
Met 3D-printen kunnen ingenieurs snel onderdelen vervaardigen zonder het tijdrovende proces van het eerst ontwerpen en maken van een model en een mal. De technologie werkt met digitale CAD-bestanden die direct naar de productie worden verzonden, in vergelijking met traditionele productiemethoden. Het is dan ook geen verrassing dat deze vorm van productie aan populariteit wint, nu bedrijven zoeken naar efficiëntere manieren om componenten te produceren.
Het Williams F1-team is bijvoorbeeld in staat geweest om maandelijks meer dan 2.000 3D-geprinte onderdelen te leveren dankzij het gebruik van dit proces. Dit aantal zou onmogelijk te realiseren zijn geweest als deze onderdelen met traditionele productiemethoden waren vervaardigd.
2. Grotere ontwerpflexibiliteit
3D-printen maakt kosteneffectieve wijzigingen aan componenten mogelijk, wat ontwerpers tijd en geld bespaart. Dankzij de mogelijkheden voor snelle aanpassingen en snel printen kunnen ingenieurs fouten sneller opsporen en ontwerpen in minder tijd aanpassen.
Het bereiken van een optimale aerodynamica is van cruciaal belang bij het ontwerp van een racewagen, wat een gestroomlijnde carrosserie vereist. Dit vormt een probleem bij het indelen van voertuigcomponenten die tijdens pitstops gemakkelijke toegang moeten bieden, gezien de beperkte ruimte binnenin. Daarom is het aangaan van de ‘packaging’-uitdaging bijzonder belangrijk voor goede raceprestaties.
Door de kracht van 3D-printen te benutten, genieten ingenieurs van een ongekende mate van vrijheid om te experimenteren met talloze prototypen en de ideale componenten voor elk project te creëren.
3. Verbetering van windtunneltesten
Geavanceerde 3D-printtechnologie is een onmisbaar hulpmiddel geworden voor het creëren van duurzame, nauwkeurige componenten die bij windtunneltesten kunnen worden gebruikt om de aerodynamische capaciteiten van racewagens te beoordelen. In de motorsport draait alles om het beheersen van de krachten die op een voertuig inwerken en deze te benutten om snelheid te winnen, wat leidt tot succes. Aerodynamica is essentieel: het gebruik van geavanceerde hulpmiddelen zoals 3D-printen en windtunneltesten maakt deze taak zeer eenvoudig!
Formule 1-teams hebben vaak slechts enkele keren per jaar de gelegenheid om hun auto’s te testen. Het gebruik van windtunnelmodellen is daarom een voordelige en snellere manier om de componenten van een auto te evalueren. Bij deze tests wordt een voertuigmodel op 60% van de oorspronkelijke grootte op een lopende band geplaatst die vergelijkbare omstandigheden nabootst (hoge snelheid, atmosferische druk, enz.) als tijdens echte races, waarbij gaandeweg de nodige aanpassingen worden gedaan.
Momenteel wordt 3D-printen voornamelijk gebruikt om de componenten te vervaardigen die op een replica-racewagen worden getest. Vergeleken met verspaning en modellering biedt additieve productie voor de automobielsector een snellere en kosteneffectievere manier om modellen voor windtunneltesten te produceren. Bovendien, als er in enig stadium van het proces wijzigingen nodig zijn, maakt 3D-printen het eenvoudiger om onderdelen te genereren die vervolgens onmiddellijk aan windtunneltesten kunnen worden onderworpen – dit alles dankzij de uitzonderlijke snelheid!
Raceteams maken uitgebreid gebruik van SLS- en SLA-3D-printen om componenten te creëren zoals voorvleugels, remkanalen, ophangingskappen en motorkappen, evenals interne kanalen en handdeflectoren die in een windtunnel worden getest. Met deze technologie kan een raceteam bijvoorbeeld 200 tot 300 plastic onderdelen per dag produceren! Additieve productie is daarom de voorkeursoplossing voor bedrijven in de sector om te garanderen dat deze componenten snel en efficiënt worden geproduceerd.
4. Snelle gereedschapsproductie
3D-printtechnologie is een game-changer voor fabrikanten als het gaat om het produceren van gereedschappen, zoals mallen en klemmen of opofferings- en composietgereedschappen. Dit efficiënte proces stelt hen in staat om op maat gemaakte instrumenten te creëren tegen lagere kosten dan traditionele productiemethoden, terwijl de doorlooptijden drastisch worden verkort.
Het gebruik van FDM-technologie om lamineergereedschappen te produceren met hoogwaardige materialen zoals ULTEM maakt het proces bijvoorbeeld sneller en kosteneffectiever. Het Formule 1-team McLaren profiteerde van dit proces toen het een grote achtervleugelklep-extensie 3D-printte en het onderdeel in slechts drie dagen in ULTEM 1010 produceerde – een ongelooflijke verkorting van de eerdere levertijd. Dit voorbeeld toont niet alleen het groeiende belang van AM in alle activiteitssectoren aan, maar ook dat deze geavanceerde technologieën essentiële elementen voor succes zijn geworden.
Met 3D-printen kunnen teams gereedschappen produceren wanneer ze die nodig hebben, wat de productie- en assemblageprocessen versnelt. Sommige teams zijn zelfs begonnen met het gebruik van additieve productie tijdens races om op het laatste moment aanpassingen te doen, waardoor de kosten voor koeriersdiensten worden verlaagd. Met deze innovatieve technologie tot hun beschikking is succes op de racedag nog beter bereikbaar.
5. Verbetering van de prestaties van onderdelen
Om de snelheid, betrouwbaarheid en productiviteit van racewagencomponenten te verhogen, is additieve productie een echte aanwinst. Aluminium en koolstofvezel worden in de autosport algemeen gebruikt voor lichtgewicht onderdelen vanwege hun lage massa. Doordat 3D-printen de productie vergemakkelijkt, hebben teams een aanzienlijke verbetering gezien in de prestaties van deze componenten.
Door 3D-printen te gebruiken voor de productie van lichtgewicht en complexe thermoplastische en metalen componenten, kunnen bedrijven een duidelijk concurrentievoordeel behalen. De gewichtsbesparing die met 3D-geprinte onderdelen wordt bereikt, kan immers het succes of falen van een project bepalen.
Het gebruik van 3D-printen om metalen onderdelen te produceren, zoals kolomafdekkingen en garage-uitrusting voor de auto’s. Ook uitlaatcomponenten en innovatieve luchtinlaat- en uitlaatassemblages voor koelers en radiatoren per auto worden met dit proces gecreëerd.
De uitdagingen van 3D-printen in de autosport
Ondanks de tot nu toe geboekte vooruitgang in het gebruik van 3D-printen in de Formule 1 en de motorsport, zijn er nog steeds een aantal obstakels die het volledige potentieel beperken.
Het garanderen van de reproductie van identieke onderdelen
Hoewel 3D-geprinte onderdelen ongelooflijk nauwkeurig kunnen zijn, kunnen materiaaleigenschappen en uiteindelijke afmetingen fluctueren afhankelijk van wie het additieve productieproces uitvoert. Wanneer teams deze procedure geheel of gedeeltelijk uitbesteden, lopen ze het risico niet elke keer exact hetzelfde onderdeel te ontvangen.
De vele voordelen van additieve productie maken het echter uiterst aantrekkelijk voor motorsportbedrijven, wat hen dwingt te investeren in het ontwikkelen van hun eigen capaciteiten en het beter beheersen van productieprocessen.
Zorgen voor teamtraining
Hoewel 3D-printen al twintig jaar bestaat, heeft de geleidelijke adoptie in productie en onderwijs ertoe geleid dat het veel ontwerpers ontbreekt aan de technische vaardigheden om deze vorm van additieve productie onder de knie te krijgen. Wanneer zij proberen de 3D-printcapaciteiten van hun bedrijf te gebruiken, kunnen zij merken dat hun gebrek aan ervaring tot moeilijkheden kan leiden.
Om de motorsport de vruchten te laten plukken van 3D-printen, moeten bedrijven bereid zijn te investeren in trainingsprogramma’s die hen in staat stellen hun vaardigheden te leren en te perfectioneren.
Beheer van constante productie
Motorsportbedrijven produceren steeds meer onderdelen en hun 3D-printcapaciteit moet de vraag bijhouden. Sommigen hebben een indrukwekkend machinepark van 10 of meer machines opgebouwd, die in staat zijn om wekelijks duizenden componenten en prototypen te produceren. De enorme volumes die met deze productieruns gepaard gaan, vereisen echter een uitgebreid workflowbeheersysteem om nauwkeurigheid en efficiëntie te garanderen. Zonder een dergelijk systeem wordt het voor bedrijven steeds moeilijker om de complexiteit van dergelijke grootschalige operaties te beheren.
De dagelijkse berg aan aanvragen en het gebrek aan zichtbaarheid en traceerbaarheid over meerdere locaties maken het voor teams erg moeilijk om de voortgang van projecten nauwkeurig te volgen. Deze inefficiëntie is nadelig voor het soepele verloop van de werkzaamheden.
Om dit probleem op te lossen, is het zinvol om de workflow zoveel mogelijk te automatiseren. Software die is ontworpen om workflowprocessen te stroomlijnen, kan motorsportbedrijven helpen veel van hun 3D-printproductieproblemen te overwinnen. Het automatiseren van het aanvraagproces, het inplannen van taken en het volgen van onderdelen van begin tot eind zijn slechts enkele van de voordelen van het gebruik van geautomatiseerde workflows.
3D-printen voor de motorsport: een concurrentievoordeel
Terwijl de motorsportsector onvermoeibaar streeft naar het verbeteren van de prestaties van zijn auto’s en tegelijkertijd voldoet aan de steeds veranderende racewetten, biedt 3D-printen aanzienlijke voordelen.
Door deze geavanceerde technologie te gebruiken, zullen teams in staat zijn de tijd die nodig is voor het ontwikkelen van nieuwe modellen en de daaruit voortvloeiende onderdelen voor eindgebruik drastisch te verkorten, wat een aantal voordelen biedt. Hoe meer additieve productie in de motorsport wordt geadopteerd en de uitdagingen die gepaard gaan met het gebruik ervan effectief worden overwonnen, hoe meer we nog ambitieuzere toepassingen zullen zien die het gebruik ervan zeker naar nieuwe overwinningen zullen stuwen.