Automobilteams nutzen verschiedene Formen des 3D-Drucks. Polymer-Prototypen unterstützen Aussehens- und Passgenauigkeitsprüfungen, die additive Metallfertigung kann ausgewählte Funktionsteile herstellen und Sand-3D-Druck dient dem konventionellen Metallguss. Es druckt Formen und Kerne, sodass Teams echte Gussteile aus Legierungen erhalten können, während sich die Produktionswerkzeuge noch weiterentwickeln, die Mengen begrenzt sind oder die interne Geometrie komplex ist.
Antriebsstrang und komplexe Gehäuse
Motorblöcke, Zylinderköpfe, Getriebegehäuse und zugehörige Gussteile enthalten oft Öl- und Kühlmittelkanäle sowie mehrere Montagepunkte. Bei herkömmlichen Versuchen sind möglicherweise mehrere Kernkästen und eine mehrteilige Kernbaugruppe erforderlich. Durch das Drucken der komplexen Kerne verkürzt sich die Wartezeit auf die Herstellung von Prototypenwerkzeugen, und Ingenieure können Durchgänge und lokale Wandstärken überarbeiten. Der eigentliche Test besteht nicht darin, ob die Form gedruckt wird, sondern darin, ob sie gereinigt, lokalisiert, gegossen und auf Undichtigkeiten, Abmessungen, Mikrostruktur und Haltbarkeit überprüft werden kann. Sehen Sie sich Automobilprototypen und Kleinseriengussteile an.
Komponenten für E-Antrieb und Wärmemanagement
Motor- und E-Antriebsgehäuse, Wechselrichter und thermische Komponenten können Kühlmäntel, Wicklungskanäle und dünne Wände enthalten. Mit gedrucktem Sand kann ein Team Entwürfe frühzeitig vergleichen und Fließ-, Dichtungs- und Wärmezyklustests an Metallgussteilen durchführen. Wenn der Produktionsweg Druckguss ist, dokumentieren Sie die Unterschiede in Mikrostruktur, Oberfläche, Abmessungen und Eigenschaften und ermitteln Sie, welche Schlussfolgerungen in den Produktionswerkzeugen bestätigt werden müssen.
Fahrgestelle, Karosseriestrukturen und große Prototypen
Das wiederholte Modifizieren eines großen Metallwerkzeugs vor dem Einfrieren des Designs ist teuer. Ein Sandguss-Prototyp kann Verpackung, Bearbeitungsdaten, Montage und ausgewählte Strukturfunktionen überprüfen und dabei helfen, das Angusssystem für geschmolzenes Metall zu validieren. Es ist kein Ersatz für ein Hochdruck-Druckgusswerkzeug für die Produktion und kann allein keine Produktionszykluszeit oder -leistung ermitteln. Sehen Sie sich die Grenzen in unserem Sandform- und Kernprozess und dem Leitfaden zum Sanddruck in der Gigacasting-Entwicklung an.
Ältere Fahrzeuge und Service-Ersatzteile
Wenn Werkzeuge ausgemustert wurden, die ursprüngliche Lieferkette beendet ist oder die Nachfrage sehr gering ist, können Gussdaten manchmal aus archivierten CAD-Dateien, Zeichnungen oder Scans rekonstruiert und zum Drucken einer kleinen Auflage von Formen verwendet werden. Dies vermeidet für einige Teile ein komplett neues Werkzeug, erfordert aber dennoch eine Materialbestätigung, Dimensionswiederherstellung, Prozessüberprüfung und Erstmustervalidierung. Geistige Eigentumsrechte, Zeichnungsberechtigung, Sicherheitsverantwortung, Dateizugriff und Revisionskontrolle sind von wesentlicher Bedeutung.
Entwicklungswerkzeuge und Hilfsteile
Nicht jedes gedruckte Sandteil wird zur Gussform. Einige Programme nutzen die additive Fertigung auf Sandbasis für Opferkerne, Vorrichtungen oder Prozessversuche im Thermoformen und bei Verbundwerkstoffen. Festigkeits-, Temperatur-, Oberflächen- und Abtragsanforderungen bedürfen einer gesonderten Validierung.
Veröffentlichte Referenzen zu Automobilinvestitionen
Die Werkzeugausstattung stellt nach wie vor einen großen Kostenfaktor bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge dar. Im Quellenmaterial für diesen Artikel werden gängige Werkzeuge für Instrumententafeln für 100.000–150.000 USD, Stoßstangenwerkzeuge für 50.000–100.000 USD und motorbezogene Werkzeuge für 20.000–80.000 USD genannt. Eine größere Designänderung kann etwa 100.000 US-Dollar kosten, während ein großes einteiliges Unterbodenwerkzeug 1,5 Millionen US-Dollar kosten kann. Digitaler Sand ist daher für Versuche am wertvollsten, bevor teure Metallwerkzeuge eingefroren werden.
Ausgewählte Automobilprogramme haben berichtet, dass die Validierungskosten auf Sandbasis fast 3 % der Metallprototypenroute ausmachten, die Entwicklungszeit von etwa einem Jahr auf zwei oder drei Monate verkürzt wurde und die gesamten Entwicklungskosten um etwa die Hälfte gesenkt wurden. Behandeln Sie diese als Projektreferenzen und nicht als universelle Ergebnisse.
Das IDAM-Projekt von BMW startete 2019 mit zwei Pilotlinien für die additive Fertigung, die auf etwa 50.000 Produktionsteile und 10.000 Ersatzteile pro Jahr abzielen. Darüber hinaus investierte BMW im Jahr 2020 rund 15 Millionen Euro in sein Münchner Zentrum für additive Fertigung. Durch die Automatisierung sollen manuelle Vorgänge von etwa 35 % auf unter 5 % reduziert und die Stückkosten für Metall-AM-Teile halbiert werden. IDAM umfasst Metall-AM und ist kein Sanddruckprogramm, zeigt aber, wie sich die digitale Automobilfertigung in Richtung einer wiederholbaren, rückverfolgbaren Produktion bewegt.
Den richtigen Weg wählen
| Projektcharakteristik | Zuerst auszuwertende Route |
|---|---|
| Einmalig oder in geringem Umfang, komplex, häufig wechselnd | 3D-gedruckte Sandform oder Sandkern |
| Einfache äußere Form, komplexer innerer Kern | Konventionelle Form mit bedrucktem Kern |
| Stabiler Sandguss für mittlere oder große Volumina | Vergleichen Sie Werkzeuge, automatisierte Formgebung und Druckkapazität |
| Großer Teil für den Hochdruck-Kokillenguss vorgesehen | Bedruckter Sand für ausgewählte Entwicklungsprüfungen; Metallwerkzeuge für die Produktion |
| Nur Aussehen und Passform | Polymer-Prototypen können schneller und kostengünstiger sein |
| Funktionsnahe Validierung am Produktionsmaterial | Wählen Sie eine Gussroute, die den Legierungs-, Wärmebehandlungs- und Testanforderungen entspricht |
Das Sand-3D-Drucksystem SJ-1200 ist für industrielle Formen und Kerne gedacht. Um Prototypen-, Brücken- oder Ersatzteilrouten zu vergleichen, senden Sie ein repräsentatives Teil und die erwartete Menge.
Häufig gestellte Fragen
Welche Automobilteile sind häufige Kandidaten?
Antriebsstrang- und Getriebegehäuse, Motorgehäuse, Pumpenkörper, thermische Komponenten und ausgewählte Strukturen. Größe, Legierung, Innendurchgänge, Prüfziel und Menge bestimmen die Eignung.
Wie unterstützt das Drucken ältere Ersatzteile?
Mit gesetzlicher Genehmigung und zuverlässig rekonstruierten Daten können Kleinserien von Formen ohne das Originalwerkzeug hergestellt werden. Der erste Guss erfordert noch eine Material-, Maß- und Funktionsvalidierung.
Können aus gedruckten Sandformen große Strukturgussteile hergestellt werden?
Verschiedene Größen können innerhalb des Baubereichs eines Druckers oder durch technische Segmentierung hergestellt werden. Mit zunehmender Größe werden Verbindung, Handhabung, Festigkeit, Gießen und Verformung wichtiger.
Wie unterscheidet sich eine Prototypenroute von einem Produktionswerkzeug?
Beim Prototyping stehen Iteration und geringe Stückzahl im Vordergrund. Produktionswerkzeuge legen Wert auf Zykluszeit, Lebensdauer, Automatisierung und Stückkosten. Ein Sandguss-Prototyp reproduziert möglicherweise nicht die Mikrostruktur oder Leistung des Druckgusses.
Wie sollte sich ein Team zwischen bedrucktem Sand und Metallwerkzeugen entscheiden?
Vergleichen Sie Menge, Designreife, Größe, Komplexität, Zielprozess, Durchlaufzeit und Gesamtkosten. Drucken Sie vor dem Einfrieren des Designs oder mit geringer Lautstärke. Übergang zum geeigneten Produktionswerkzeug, wenn sich Nachfrage und Geometrie stabilisieren.