3D-печать ускоряет производство тормозных колодок: быстрое прототипирование сокращает время разработки новых приложений

Вывод на рынок новых тормозных колодок традиционно был медленным и трудоемким процессом. Для каждой новой модели автомобиля или формы колодки заводу необходимо было вводить в эксплуатацию прецизионные стальные формы — цикл, который обычно занимал от четырех до восьми недель и стоил тысячи долларов за номер детали. Изменения в дизайне означали начало заново. Сегодня все большее число заводов по производству тормозных колодок внедряют 3D-печать (аддитивное производство) для быстрого прототипирования форм и приспособлений, сокращая сроки разработки с месяцев до дней. Этот технологический скачок позволяет заводам быстрее реагировать на новые модели автомобилей и предлагает покупателям большую гибкость.

Узкое место в традиционных инструментах

В традиционном производстве тормозных колодок используется компрессионное формование. Полость, изготовленная из инструментальной стали, определяет внешнюю форму колодки, рисунок пазов, углы фасок и гнездо опорной пластины. Для создания новой формы требуется программирование на станке с ЧПУ, закупка стали, механическая обработка, термообработка и ручная отделка — линейный процесс с небольшим пространством для ускорения. Если первые тестовые площадки выявят проблемы с размерами или шумом, модификация стальной формы будет дорогостоящей и медленной. В результате многие заводы ограничивают использование новых инструментов крупносерийными приложениями, оставляя нишевые или недавно выпущенные модели необслуживаемыми в течение года или более.

Как 3D-печать меняет игру

Аддитивное производство создает детали слой за слоем из смолы или металлического порошка. В производстве тормозных колодок 3D-печать используется двумя способами:

1. Быстрые формы прототипов. Используя высокопрочные полимерные или композитные материалы, фабрика может напечатать функциональную форму за 24–48 часов. Несмотря на то, что печатная форма не так долговечна, как сталь, для длительных производственных циклов (обычно рассчитана всего на 100–500 прессов), она идеально подходит для разработки, проверки установки и начальных тестовых партий. Если геометрия колодки требует корректировки, завод просто изменяет файл САПР и печатает исправленную форму в одночасье.
2. Напечатанные приспособления для контроля. Датчики годности/негодности, устройства для проверки глубины пазов и инструменты для выравнивания опорной пластины могут быть напечатаны с небольшими затратами. Эти приспособления гарантируют, что каждая испытательная площадка соответствует заданным размерам до того, как будет использована стальная оснастка.

Один завод в провинции Чжэцзян недавно применил 3D-печать для всех новых разработок по номерам деталей. Завод сообщает, что время от запроса клиента до первых тестовых образцов сократилось с 10 недель до всего 14 дней. Затраты на оснастку на этапе разработки снизились более чем на 70%. А поскольку печатные формы допускают быструю итерацию, показатель успеха первого прохода на заводе (колодки, прошедшие испытания на динамометрическом стенде и автомобильные испытания без изменения конструкции) увеличился с 55% до 85%.

За пределами прототипирования – мостовая оснастка и небольшие партии

Для очень небольших объемов производства — классических автомобилей, гоночных автомобилей или моделей, снятых с производства — иногда можно использовать формы с 3D-печатью для всего производственного цикла. Фабрика может распечатать несколько копий пресс-формы и запустить их на стандартных печатных машинах, производя сотни или даже несколько тысяч комплектов, не инвестируя в стальную оснастку. Это имеет экономический смысл, когда годовой объем составляет менее 5000 комплектов. Покупатели, обслуживающие реставрационные или специализированные рынки, теперь могут приобрести колодки, которые ранее были недоступны или непомерно дороги.

Что это значит для покупателей тормозных колодок

Для дистрибьюторов и импортеров фабрика с возможностью 3D-печати предлагает:

· Более быстрое освещение новых моделей. Когда выходит на рынок новый популярный автомобиль (например, новейший электромобиль от Tesla, BYD или Volkswagen), завод с поддержкой 3D может подготовить тестовые площадки в течение недель, а не месяцев.
· Снижение затрат на разработку. Сокращение расходов на оснастку означает снижение минимального объема заказа и большую готовность производить медленно оборачивающиеся партии деталей.
· Более простая корректировка конструкции – если в форме колодки есть незначительная ошибка (например, угол фаски, вызывающий шум), завод может быстро исправить ее, не споря о том, кто платит за новую стальную форму.
· Индивидуальные проекты. Для покупателей с собственными эксклюзивными номерами деталей или дизайном частных торговых марок 3D-печать обеспечивает экономичную разработку с низким уровнем риска.

Что спросить у фабрики

При оценке поставщика тормозных колодок спросите:

· Используете ли вы 3D-печать для разработки прототипов пресс-форм?
· Каково обычное время выполнения заказа от файла САПР до первых тестовых образцов?
· Можете ли вы производить небольшие партии продукции (например, 200 комплектов) с использованием печатных форм или вам требуется стальная оснастка?
· Могу ли я увидеть примеры печатных форм и изготовленных из них тестовых площадок?

Заводы, которые внедрили аддитивное производство, будут рады продемонстрировать свои 3D-принтеры и образцы деталей. Те, кто с первого дня все еще полностью полагается на стальные инструменты, будут иметь более медленные сроки разработки и более высокие минимальные объемы производства.

Перспективы на будущее

3D-печать не заменит стальные формы для крупносерийного производства — стоимость детали и время цикла печати остаются выше, чем при обычном литье. Однако, будучи инструментом разработки и мелкосерийного производства, аддитивное производство трансформирует завод по производству тормозных колодок. Заводы, которые примут его, будут обслуживать клиентов быстрее, с меньшим риском и меньшими первоначальными затратами. Для покупателей партнерство с фабрикой с поддержкой 3D означает вывод на рынок новых продуктов, пока спрос еще высок, что является решающим конкурентным преимуществом.