Kompozit 3D nyomtatás az esztergomi Suzuki autógyárban
2024-ben lett 33 éves a Magyar Suzuki Zrt., Magyarország egyik vezető autóipari vállalata, amely kiemelkedő mértékben hozzájárul a hazai gazdaság teljesítményéhez. Az ország legnépszerűbb autóit előállító esztergomi gyárban 2020 óta támaszkodnak házon belüli 3D nyomtatásra a termelést támogató eszközök és berendezések fejlesztéséhez.
2024-ben piacvezető lett a Suzuki a Magyarországon értékesített új személyautók piacán. Az összes (121.607 db) forgalomba helyezett gépjárműből 15.732 regisztrált értékesítéssel 12,94 százalékos részesedést ért el. A márka elsősorban a két esztergomi gyártású modellnek, a Vitarának és S-Cross-nak köszönhetően végzett az értékesítési lista élén. A Suzuki ezzel az esztergomi gyártás 1993-as megkezdése óta 21. alkalommal végzett a magyar személygépkocsi piac első helyén. 93’ óta rengeteget változott a gyár, amely akkoriban mindössze napi 15 darab Swiftet gyártott, most minden nap 450 darab autót állít elő két műszakban 3000 munkavállalóval.
Meglátogattuk az esztergomi Suzuki gyártás szívét-lelkét, a szerelőüzemet, azon belül is a termeléstámogató mérnökséget, amely csapat fő feladata a gyártás változtatásainak lekövetése, új eszközök telepítése, a fejlesztést igénylő berendezések vagy célszerszámok megvalósítása. Feladataikat öt éve támogatja 3D nyomtató, köztük 2022 óta egy Markforged X7 kompozit nyomtató is. Karakó Gyula, termeléstámogató mérnökség vezető és Vas Tamás, termeléstámogató mérnök mesélt a 3D nyomtatás jelenlegi alkalmazásairól és eredményeiről az esztergomi autógyártásban.
Karakó Gyula és Vas Tamás (Suzuki), Szabó Diána (FreeDee)
A 3D nyomtatás első lépései az esztergomi Suzuki autógyárban
A termeléstámogató mérnökségi csapathoz tartozik minden projekt, amikor a termelésben használt eszközöket, berendezéseket módosítani kell vagy például új járműtípusokhoz igazítani. Míg egyes feladatok megvalósításához külső szolgáltatókra is támaszkodnak, addig másokat teljesen házon belül igyekeznek megoldani. Az utóbbi, házon belül megoldható projektek arányát és tempóját nagyban segített növelni a 3D nyomtatás, amely gyors és rugalmas reakciókészséget biztosít a csapatnak.
„A 3D nyomtatás fő előnyei számunkra a geometria szabadság és a gyorsaság. A házon belüli 3D nyomtatók lehetővé teszik, hogy a forgácsolóüzemet kihagyva, mindössze néhány óra alatt állíthassunk elő különböző pótalkatrészeket, jigeket, pozícionálókat és célszerszámokat közvetlen a mérnökségen. Az első 3D nyomtató beszerzését éppen a korábbi hosszú átfutási idők indokolták.” – Karakó Gyula, termeléstámogató mérnökség vezető, Magyar Suzuki Zrt.
Első 3D nyomtatójukat még viszonylag kevés tapasztalattal addigi szolgáltató partnerüktől szerezték be azzal a céllal, hogy a fejlesztések megvalósítását felgyorsítsák. Elindult a tapasztalatszerzés és számos alkalmazási lehetőséget teszteltek; burkolatokat, pozícionálókat, egyéb gyártóalkatrészeket nyomtattak főként ABS alapanyagból.
Markforged X7 nyomtató a termeléstámogató mérnökség műhelyében
Bővülő 3D nyomtató kapacitás
Az egyre intenzívebb használat, valamint a választott gép korlátai hamarosan új 3D nyomtató beszerzését tették indokolttá. Egyrészt azt vették észre, hogy az ABS alkatrészek túl törékenyek, nem elég tartósak a járműgyártásban. Másrészt a korábban előnynek gondolt oldható támaszanyagnak mégsem tudták igazi hasznát venni, mivel az oldáshoz szükséges vegyszert az EHS részleg nem engedélyezte, emellett a támaszoldás viszonylag macerás folyamatnak bizonyult.
A második 3D nyomtató kiválasztása előtt már más technológiákat, SLS-t, SLA-t, Polyjetet is mérlegeltek és teszteltek. Végül az ár-érték arány, a támaszanyag nélküli gyártás és az alapanyag választék alapján a Markforged X7 ipari kompozit 3D nyomtató beszerzése mellett döntöttek. A folyamatos szálerősítéssel elérhető szilárdság nagyon meggyőző volt. Többféle mátrixanyag és szálerősítés is a döntést alátámasztotta.
„A korábbi nyomtatónkkal összevetve a Markforged X7 sokkal jobb minőségű, pontosabb eredményt ad. A folyamatos szálerősítéssel elérhető szilárdság nagyon meggyőző, a többféle elérhető mátrixanyag és folyamatos szál pedig még jobban megalapozta a döntésünket.” – Vas Tamás, termeléstámogató mérnök, Magyar Suzuki Zrt.
Markforged alapanyagok szilárdsága
Az új nyomtatóval szintén elindult a tapasztalatszerzés, végül a Markforged kompozit nyomtatás minősége elnyerte a mérnökök tetszését és egyre nagyobb szeletet szakított ki az additív gyártással kivitelezett projektekből. Az ABS nyomtatást a nagyobb sérülékenység, ámde gyors gyártás miatt egyre inkább elkezdték prototípusokhoz használni. Ezzel szemben a végleges célszerszámokat már a nagyobb szilárdság, pontosság és jobb felületi minőség miatt inkább a Markforged X7 nyomtatóra szervezik. Elsősorban az ABS szilárdságát körülbelül 1,5x felülmúló Markforged Onyx mátrix alapanyagot (darabolt karbonnal töltött PA6), valamint 800 MPa szakítószilárdságú folyamatos karbonszálat használnak a nyomtatásokhoz.
„Nagyon szűken illeszkedő gyártóeszközöket, jigeket kell gyártanunk. Korábban ABS-ből reszelgetni kellett a nyomatokat a tizedes eltérések miatt, ezzel szemben most a Markforged X7 pontossága és felületi minősége egyből használható alkatrészeket eredményez.” – Vas Tamás.
ABS (bal) és Markforged Onyx kompozit nyomat (jobb) egymás mellett
A csapat elmondása szerint a 3D nyomtatók kezelését könnyű volt elsajátítani. Kiemelték, hogy a Markforged Eiger előkészítő szoftver nagyban segíti a csapatmunkát és a digitális raktározást is. Minden mérnök saját profillal, de csapatként dolgozik együtt az Eigerben, ahol rendszerezve, nyomtatási profilokkal együtt tudják digitálisan tárolni az alkatrészeket. Így pótalkatrész igény esetén egyszerűen elő tudják hívni és a korábbival megegyező minőségben legyártani a már bevált nyomatokat.
„Nagyon jó, hogy egyszerűen újra elő tudom hívni és ugyanazt kinyomtatni, amit előtte csináltam. Nem kell azon gondolkodnom, hogy esetleg valamit másképp állítok be, ezért nem ugyanazt az eredményt kapom. Nagyon fontos előny számunkra, hogy a validált alkatrészeink egyszerűen reprodukálhatók.” – Vas Tamás
Kompozit 3D nyomtatás alkalmazási példák a Suzuki szerelőüzeméből
Egy-egy új autómodell bevezetése számos átalakítást, fejlesztést igényel, amely projektek sikerében mára már a 3D nyomtatásnak is jelentős szerepe van, mivel segít gyorsan megoldani az egyedi gyártósori kihívásokat. Karakó Gyula az elektromos autógyártásra való áttéréshez kapcsolódóan emelt ki egy ilyen kihívást, amit a Markforged kompozit 3D nyomtatás nagy pontosságának hála tudtak gyorsan és hatékonyan áthidalni.
A csatlakozások ellenőrzésére szolgáló, nyomtatott eszköz beépített szenzorokkal és jeladóval
Az autók gyártása során új és nagyon szigorú csavarkötési szabvány jelölést kaptak a jármű, például a lámpa és a tolatószenzor csatlakozásai. Ezzel a jelöléssel a csatlakozások esetleges hibája kritikus kérdéssé vált. Meg kellett oldani, hogy tizedmilliméteres pontossággal ellenőrizhetővé váljon a kötés megfelelősége, valamint visszakereshető legyen minden ellenőrzés eredménye. Erre a célra végül olyan eszközöket terveztek és valósítottak meg 3D nyomtatással, amelyekbe fizikális érzékelőt és jeladót építettek. Az új céleszközök nemcsak ellenőriznek és adják a jelet az eredmény jegyzőkönyvezéséhez, hanem be is húzzák a csatlakozót, ha azt érzékelik, hogy nem megfelelő a kötés. A végtermékek mind a Markforged X7 nyomtatóval készültek.
„Két hónapunk volt a fejlesztésre és a tesztelésre. Ezt a határidőt 3D nyomtató nélkül biztos, hogy nem tudtuk volna tartani. Az eszköz geometriája és kialakítása pedig más eljárással nem is lett volna megvalósítható.” – Karakó Gyula.
Nyomtatott, kompozit jeladó házak a Suzuki termeléstámogató mérnökségén
A 3D nyomtatásnak hála kritikus alkatrészeket tudnak saját hatáskörben szinte azonnal pótolni. Erre egy példa a támasztóbakok 3D nyomtatása. Régen sok támasztóbakot forgácsoltattak házon belül hosszabb, akár több hetes átfutási időkkel. Egy fékcső előszerelésénél azonban kicserélték ezeket a bakokat nyomtatottra, majd hosszútávon meg is maradtak ennél a megoldásnál, mivel a nyomtatott bakok pótlása sokkal gyorsabbnak bizonyult.
„Az idő nekünk megfizethetetlen. Így a rugalmas reakciókészséggel elért gyorsabb megoldásoknak köszönhetően már egyértelműen megtérült a 3D nyomtató beruházás.” – Karakó Gyula.
Sok ellenőrző és pozícionáló sablont gyártanak, amiből a jövőben is egyre többre lesz szükség a Suzuki automatizálási céljainak eléréséhez. Egyre nagyobbak az elvárások az autóiparban a konzisztens minőséggel szemben, mivel a piaci verseny a rossz minőséget vagy az esetleges visszahívásokat nem tudja megengedni. Míg az ember tévedhet, addig ezek a nyomtatással gyárható ellenőrző sablonok képesek garantálni a mindig megegyező eredményt.
„Szükség volt egy mentális átállásra, annak tudatosítására, hogy szabadabban tervezhetünk, a régi geometriai korlátok pedig már nem érvényesek. Hatalmas könnyebbség számunkra, hogy sokkal összetettebb geometriákat tudunk létrehozni, mint korábban forgácsolással vagy más bonyolultabb eljárásokkal.” – Vas Tamás.
Régen például az emblémákat pozícionáló jigeket nagy üvegszáltáblákból hagyományos eljárással, közvetlen egy karosszéria elemre formázva állították elő. Ezt a régi, lassú és kosszal járó gyártási eljárást ki tudták váltani a pozícionálók közvetlen 3D nyomtatásával, amely sokat könnyített a munkán, valamint jóval pontosabb eszközöket is eredményez. Ezek a precízen illeszkedő eszközök nagyon egyszerűen megtervezhetők az autók CAD modelljére építve.
A belső butil fólia pozícióját ellenőrző nyomtatott eszköz
Az ajtókra ragasztott, belső butil fólia pozícionálását is nyomtatott eszközzel ellenőrzik. Ha ezt a fóliát nem jól helyezik fel, be tud folyni a víz a karosszériába. Az ajtó 3D modellje alapján tervezték meg a pontos ellenőrzősablont, ezzel a megoldással itt is ki tudtak zárni minden bizonytalanságot.
Nyomtatott védőelemek az alufelni szereléséhez
A 3D nyomtatás nemcsak egyszerűbb és gyorsabb alkatrész-előállítást tesz lehetővé a Suzuki szerelőüzemében, de segít a selejtköltségek csökkentésében is. Erre jó példák az olyan védőelemek, amelyek villámgyors szerelés közben is védik az autó sérülékeny részeit. Például az alufelniket is nyomtatott elemmel védik a csavarozás során.
„Itt termelni kell, gyorsnak kell lenni, percenként be kell szerelni azt az 5 csavart és a nagy sietség hibához vezethet. Nagyon sokat tudtuk a selejtköltséget csökkenteni az ilyen esetekre tervezett, nyomtatott védőelemekkel.” – Vas Tamás
Műszerfal soron a szervo szerelésnél használt védőelem
Összefoglalás
A Suzuki termeléstámogató mérnökei egyfajta megoldóközponti szerepet látnak el a gyárban. Ez azt jelenti, hogy minden változtatásban, átalakításban, kihívás megoldásában részt vesznek, amelyek megvalósításához számos egyedi eszközre van szükségünk. Ezek tervezését és előállítását jelentősen megkönnyítette és felgyorsította a házon belüli 3D nyomtatás, amelynek köszönhetően nemcsak gyorsabb, de okosabb és tartósabb megoldásokkal tudnak előállni. Mostanra el sem tudnák képzelni a hatékony munkát additív gyártás nélkül.
Még több autóipari additiv alkalmazási példáért látogassa meg dedikált aloldalunkat!
Találja meg az Ön vállalkozása számára legnagyobb értéket biztosító 3D technológiát!
Forduljon a FreeDee szakértő csapatához! Próbálja ki, nézze meg az 3D nyomtatókat és 3D szkennereket a FreeDee irodájában, kérjen tőlünk mintát vagy tesztelje saját modellel ezeket a világszerte népszerű berendezéseket!
