Rendőrautók és más különleges járművek SLS 3D nyomtatással
A MOSOLF Special Vehicles GmbH a németországi Kippenheimben székhellyel rendelkező speciális járműgyártó. A közel 50 alkalmazottat foglalkoztató társaság évente mintegy 1000 speciális és sürgősségi járművet gyárt. Ügyfeleik között megtalálhatók a német állami és szövetségi rendőri erők, a védelmi szektor, a katasztrófavédelmi és műszaki segélyszervezetek, az önkormányzatok és ipari ügyfelek is, akik mindegyike magas fokú testreszabással és fejlett teljesítménnyel rendelkező járműveket igényel.
Az autóiparban a legtöbb alkatrészt tömeggyártási eljárásokkal, például fröccsöntéssel gyártják, amelyek költséghatékonyak a több százezer darabos sorozatok esetén. A MOSOLF ügyfelei azonban sokféle egyedi és kis mennyiségű alkatrészt igényelnek, ahol a hagyományos gyártási módszerek a szerszámköltségek miatt gazdaságilag nem életképesek. A MOSOLF számára ezért a 3D nyomtatás az ideális megoldás.
„Becslésem szerint [Németországban] ma már minden harmadik rendőrségi furgon tartalmaz additív gyártással előállított alkatrészeket. A MOSOLF-nál mára annyira előrehaladott a 3D nyomtatás alkalmazása, hogy nincs olyan jármű, amely additívan gyártott alkatrész nélkül hagyná el az udvarunkat. Jelenleg évente körülbelül 5000 alkatrészt nyomtatunk 3D-ben, miközben ez a szám növekvő tendenciát mutat, ami azt is jelenti, hogy jelenleg minden járművünkben legalább három nyomtatott alkatrész van, ha nem több.”
– Carsten Busam, a MOSOF Special Vehicles GmbH projekttervezési vezetője.
Olvasson tovább a részletekért, hogy a MOSOLF hogyan alkalmazza a szelektív lézerszinterezéssel (SLS) dolgozó Form Fuse 1+ SLS nyomtatót az egyedi igények szerint kialakított, beépítésre kerülő járműalkatrészek széles körének előállításához!
Egyedi megoldások 17 különböző rendőri egység igényei szerint
„A legnagyobb kihívásunk a változatosság” – mondja Busam. A rendőrség minden egyes ága több különböző típusú járművet vásárol – miközben minden egyes jármű egyedi rendeltetésű funkciókat igényelhet. A beépítendő alkatrészek is változnak – például a különböző erők különböző gyártók rádió- vagy jelzőrendszereit használják. Ez azt jelenti, hogy minden járműhöz nagy mennyiségű egyedi alkatrészre van szükség.
„Németországban 17 rendőri erő számára gyártunk járműveket és mindnek megvan a maga elképzelése arról, hogy hogyan nézzen ki az ergonómia és hogyan szeretné majd működtetni. Ennek megfelelően a mennyiségek viszonylag magasak, ha az alapkialakításról van szó, de ha hozzáadjuk a testreszabás igényét, akkor ismét kicsik.” – mondta Busam.
A MOSOLF csapata a kereskedelemben kapható személygépkocsikat, teherautókat és kisteherautókat alakítja át az előírásoknak megfelelően. A csapatnak minden igényelt funkcióhoz meg kell találnia a megfelelő telepítési helyet és meg kell győződnie arról, hogy az ergonomikus, tartós és esztétikus. A régebbi járműmodellekben egyszerűbb volt megtalálni a telepítési helyeket – jellemzően több üres hely volt egy műszerfalon vagy konzolon. Az újabb modellek azonban kihívásnak bizonyultak.
„A járművek egyre zsúfoltabbak a kijelzőkkel. Már nincs hely kialakítva a szerviznek. Van néhány tárolórekesz és egy töltő a mobiltelefon számára, de kihívást jelent olyan beszerelési pontokat találni, ahol minden kezelőszerv elfér. Különösen az álcázott járművekben, ahol nem szabad látszania, hogy valójában egy rendőrségi járműről van szó.” – mondta Busam.
A MOSOLF 2016-ban kezdett el a 3D nyomtatással foglalkozni, amikor a bajor rendőrség megrendelést adott le, hogy teljes jármű- és motorparkjukat új, digitális rádiókkal szereljék fel.
„Minden járműre és minden motorkerékpárra egyedi megoldást kellett találnunk. Ha minden alkatrészt fémlemezből alakítottunk volna ki, hihetetlenül időigényes lett volna vagy a megoldások nem lettek volna különösebben szépek, így megtettük az első lépést a 3D nyomtatás felé.”
Egyedi rögzítés a rendőrségi furgonok első LED-es vakujához. A csapat korábban fémlemez kialakítást használt erre a célra. Az SLS 3D nyomtatás most lényegesen gyorsabb, egyszerűbb és költséghatékonyabb megoldást kínál.
A csapat először műanyagszál-olvasztásos (FFF/FDM) 3D nyomtatással készített alkatrészeket, amely akkoriban a leginkább hozzáférhető technológia volt, de hamar korlátokba ütköztek. Az FDM technológiát nehéz volt a megrendelések teljesítéséhez szükséges mértékben skálázni és maguk az alkatrészek sem voltak nekik igazán megfelelő minőségűek.
Az SLS 3D nyomtatás lett volna a logikus következő lépés, de a körülbelül 200 000 eurós befektetést igénylő akkori megoldásokkal ez egy kisvállalkozás számára elérhetetlen volt – egészen a Formlabs Fuse SLS 3D nyomtató megjelenéséig.
„Az SLS nyomtatás ideális megoldás a MOSOLF számára, mert kiváló minőséget, nagy pontosságot, nagy alapanyag-teljesítményt kínál és egyszerre több alkatrészt is képes termelékenyen előállítani. Költséghatékony is, mert az egész rendszer nagyon-nagyon megfizethető.”
– mondta Gerhard Duda, a 3D-WERK Black Forest GmbH, a MOSOLF csapatával dolgozó Formlabs viszonteladó partner vezérigazgatója és alapítója.
„A Form Fuse SLS nyomtató volt a megfelelő megoldás számunkra, mert a munkafolyamat és kezelés szempontjából ez a leginkább jól menedzselhető rendszer számunkra.” – tette hozzá Busam.
Ezt a hangszóróburkolatot úgy tervezték meg, hogy a telepítési előzetes költségeinek 70%-át megtakarítsa. A hangsugárzó test egyszerűen bepattan a helyére, ragasztás vagy mechanikus rögzítés nélkül.
Egyedi, beépítésre kerülő járműalkatrészek SLS 3D nyomtatással 24 órán belül
A hagyományos tömeggyártási folyamatokhoz, például fröccsöntéshez, hőformázáshoz vagy lemezalakításhoz képest az additív gyártás legnagyobb előnye, hogy költséges szerszámok nélkül tud egyedi vagy kis mennyiségű végfelhasználásra szánt alkatrészeket előállítani.
„Az SLS technológiát és elsősorban a Form Fuse 1+ 30W-ot használjuk a különböző alkatrészekhez, a legkisebb, legegyszerűbb kiviteltől a járműre szerelhető bonyolult konzolokig. Kiterjedten használjuk ezt az additív technológiát és a Fuse 1 a szükségleteink körülbelül 80%-át kielégíti.” </spany
– mondta Tiberiu Morariu, a MOSOLF prototípus-készítési, tervezési és műszaki részlegének vezetője.
A MOSOLF csapata több tucat egyedi terv előállításához használ SLS 3D nyomtatást, a legkisebb burkolatoktól a nagy, több darabból álló szerelvényekig és műszerfal-alkatrészekig.
„A követelmények [németországi] államonként, rendőrőrsönként eltérőek. Egyszerűen könnyebb ezt 3D nyomtatással teljesíteni. Gyorsan módosíthatjuk a terveket járműről járműre. Ha ugyanaz az autótípus, akkor a kontúr ugyanaz marad, azonban maguk, az utólag beépített rendszerek nagyon eltérőek.” – mondta Morariu.
A rádiótartó nagyszerű példa a testre szabásra. A konzolhoz való rögzítés minden Mercedes kisteherautónál ugyanaz, míg a teljes összeállítás könnyen hozzáigazítható a különböző gyártók rádióihoz.
Az egyszerű adaptálhatóság lényegesen gyorsabbá teszi mind a prototípusok készítését, mind a gyártást, különösen mivel a prototípusok és a végfelhasználói alkatrészek is előállíthatók ugyanazon az eszközön.
„Nekem, mint tervezőnek, nincs is jobb dolog annál, minthogy a ma felmerülő ötleteket lerajzolhatjuk és akár már másnap a kezünkbe véve megvizsgálhatjuk azokat.” – mondta Morariu.
„A 3D nyomtatás legnagyobb hatása a házon belüli gyártásra az, hogy számos területen lényegesen gyorsabbak lettünk. A hagyományos gyártóeljárásoknál négy-hat hét szállítási határidőink vannak, különösen, ha az alkatrészeket bevonatolni is kell. 3D nyomtatással azonban gyakorlatilag egyik napról a másikra létrehozhatunk alkatrészeket. Ha nem lenne 3D nyomtatónk, a munkafolyamataink valószínűleg sokkal hosszabbak és bonyolultabbak lennének.”
– Carsten Busam, a MOSOF Special Vehicles GmbH projekttervezési vezetője
„A járművek manapság egyre szebb, áramvonalasabb belsővel rendelkeznek. A tárolóhelyek egyre dinamikusabbak és bonyolultabbak. A 3D nyomtatás nagyon fontos a tervezés és ergonómia szempontjából, mivel ezt más technológiákkal, például hőformázással vagy lemezalakítással nem mindig lehet elérni. Magához a járműhöz való, bonyolult formájú kapcsolódás szintén 3D nyomtatással oldható meg a legjobban. 3D nyomtatással szabadabban tervezhetek, teljes mértékben kibontakoztathatom a kreativitásomat.” – Tiberiu Morariu, prototípuskészítés, tervezés és műszaki részleg, MOSOLF Special Vehicles GmbH.
Ez a légterelő egy egyirányú szelep, amely elválasztja a feketét a fehér rekesztől egy speciális, gyújtogatások kivizsgálására szolgáló járműben. Ez egy viszonylag összetett szerelvény, amely három összecsavarozott alkatrészből áll. A csapat kezdetben FDM 3D nyomtatással próbálta előállítani, de a lekerekített forma és a vékony falak miatt kihívásokba ütköztek és SLS 3D nyomtatásra tértek át, mivel az nagyobb tervezői szabadságot kínál.
Az SLS 3D nyomtatás egyik legfontosabb előnye, hogy a mérnökök ismerik a rendelkezésre álló anyagok mechanikai tulajdonságait, például a nejlont, amelyet az autóiparban általában belső és külső alkatrészek gyártására használnak. A MOSOLF csapata jól ismeri az SLS 3D nyomtatott nejlon alkatrészek teljesítményét, így a funkcionalitást szem előtt tartva tervezhetnek, sőt néhány eredetileg fémből készült alkatrészt is kicseréltek.
Kivehető vészvilágítás bepattanó rögzítése a raktérben.
Ház és tartó a mennyezeti lámpa számára.
Az autóipari alkalmazásoknál a tartósság mellett az egyik legfontosabb kritérium a hőállóság. Az FDM anyagok közül a PLA szóba sem jöhet, mivel hőállósága (HDT) csak 50 ºC körül van 0,45 MPa mellett. Az ABS HDT-je 90 ºC 0,45 MPa mellett, ami jobb, de sok alkalmazásnál még mindig a határértéken van vagy alatta. A 171 °C-os HDT-vel 0,45 MPa-on a Formlabs Nylon 12 Powder lényegesen jobb hőállóságot kínál, ami azt jelenti, hogy nem áll fenn annak a veszélye, hogy a funkcionális alkatrészek, például a rádiótartó meghibásodnak, amikor az autó nyáron felmelegszik a parkolóban.
Elektromos csatlakozó ház.
Védőburkolat a véletlen sérülések elkerülése érdekében.
Eseti jelleggel bizonyos járműveket csak bérbe adnak a rendőrségnek vagy a sürgősségi erőknek, majd használati idejük után eladják civileknek vagy az állam más ágainak. Ezekben az esetekben a MOSOLF csapatának anélkül kell felszerelnie ezeket a járműveket, hogy bármit is károsítana vagy véglegesen megváltoztatna, így könnyen visszaállíthatók eredeti állapotukba élettartamuk végén. Az additív gyártás ezt is megkönnyíti – a meglévő komponensek végleges módosítása helyett a csapat 3D nyomtatott alkatrészekre cseréli azokat, majd később visszaszereli az eredetiket.
Felkeltette érdeklődését a Form Fuse 1+ SLS nyomtató rendszer?
Kérjen tőlünk ingyenes SLS mintadarabot!
Tapasztalja meg személyesen a Formlabs SLS nyomtatás minőségét!
A Fuse 1+ 30W-tal nyomtatott SLS mintadarabot ingyenesen szállítjuk irodájába. Emellett személyes gépbemutatóra és tesztnyomtatásokra is lehetőséget biztosítunk.
Kattintson ide ingyenes SLS mintanyomat rendeléséhez! >>
Még több 3D nyomtatott alkatrész a jövő rendőrjárműveiben
Az SLS 3D nyomtatással elért sikerükre építve a MOSOLF és a 3D-WERK csapatai most azt vizsgálják, hogyan lehetne más anyagokat és további nyomtatókat hasznosítani a speciális járművek alkatrészeinek még szélesebb körének cseréjében.
„Még most is megtörténik velem, annyi év additív gyártás területen végzett munka után, hogy ámulattal töltenek el olyan termékek, amelyeket magunk terveztünk, mi magunk nyomtattunk, a 3D nyomtatás által kínált összes funkcióval és lehetőséggel.” – mondta Michael Ringwald, a MOSOF ügyvezető igazgatója.
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!