A GM elektromos jövője az additív gyártás jövőjét is jelenti

Tavaly májusban a General Motors (GM) olyan bejelentést tett, amellyel bekerült a hírekbe. Az autóóriás „többéves szövetségre” lépett az Autodesk szoftverfejlesztő vállalattal, és a két vállalat mérnökei közösen kialakítottak egy koncepció ellenőrzésére szolgáló, 3D nyomtatással készült üléstartót, amely az eredeti alkatrésznél 40 százalékkal könnyebb és 20 százalékkal erősebb lett.

Az üléstartó nemcsak erősebb és könnyebb lett a hagyományosan gyártott párjánál, hanem a GM mérnökei – az Autodesk Fusion 360 felhőalapú generatív tervezési technológiájával felfegyverkezve – egyetlen darabba vonták össze a korábban nyolc részegységből álló alkatrészt.

Ehhez az autóipari üléstartóhoz a General Motors és az Autodesk mérnökei az Autodesk felhőalapú generatív tervezési technológiáját alkalmazták, hogy egyetlen darabba vonják össze a korábban nyolc részegységből álló alkatrészt. Ez a koncepció ellenőrzésére szolgáló, 3D nyomtatással készült üléstartó az eredeti alkatrésznél 40 százalékkal könnyebb és 20 százalékkal erősebb lett.

Mindezen innovációk ellenére nehéz figyelmen kívül hagyni, hogy a GM 3D nyomtatott üléstartója még mindig csak egy koncepció ellenőrzésére szolgáló alkatrész. Most a tervváltozatok második körébe lép (a még nagyobb súlycsökkentés érdekében), és az alkatrészt feltehetően csúcskategóriás sportautókban tesztelik majd, mielőtt a GM fogyasztói flottájába kerülnének.

Egy új munkafolyamat az autóipar számára

még ha az additív gépek képesek is volnának kezelni az autóipar mennyiségi követelményeit, napjaink mérnökei akkor is nehezen tudnának megszabadulni a munkafolyamat megszokott rutinjától. Az Autodesk tervezőcsapatának munkája, hogy a GM mérnökeivel együttműködve finomítson a CAD-modellek tervezési folyamatán, kialakítsa az additív gyártáshoz szükséges beállításokat, majd ezt a modellt konvertálja a szimulációba való importáláshoz.

A generatív tervezésű alkatrészek szimulációja még mindig nagy kihívás elé állítja a csapatot. A vezető tervezőmérnök szerint: „Nagyszerű szerkezeteket tudunk alkotni. Képesek vagyunk gyönyörű, rácsozott, könnyű termékeket létrehozni, de az ütközésszimulációban való elhelyezésük nagyon trükkös – mondja. – És ez nem egy Autodesk-probléma, hanem a teljes iparágat érintő, nagyrészt fizikai és matematikai probléma. A repülőgépiparban jellemzően statikus feszültségelemzéseket futtatnak, mert egy repülőgép nem ütközik, legalábbis ideális esetben.”

Ez a nyitja annak, hogy a repülőgépipar miért vette át az additív és generatív tervezést gyorsabban, mint az autóipar. „Egy autóban több olyan tehereset is előfordul, amellyel a repülőgépipar nem számol. Ha az ütközésszimulációról, a hatósági követelményekről vagy a zajkövetelményekről van szó, a munkafolyamat során létrehozott összes tervnek készen kell állnia arra, hogy átmenjenek a szimulációs teszteken – magyarázza. – Ez nagyon megnehezíti számunkra az olyan munkafolyamatok kialakítását, amelyeket az OEM-gyártók integrálhatnak. A Fusion 360 új additív gyártási és szimulációs funkcióinak jelentősen fel kell gyorsítaniuk a munkafolyamatot. Ez az a terület, ahol a két vállalat együtt tanulja és finomítja a folyamatokat.”

A GM üléstartójának generatív tervezési folyamata során 150 tervváltozatot hoztak létre az alkatrészhez. Ezek a tervváltozatok úgy jöttek létre, hogy kényszerekkel meghatározták a bemenő adatokat, amelyek alapján az Autodesk-szoftver geometriát javasolt. Ez az üléstartóterv „felfüggesztési pontjaival” kezdődött – az alkatrész azon régióival, ahol az anyagnak meg kell felelnie a specifikus követelményeknek. Emellett meghatározták a statikus terhelési követelményeket, az alkatrész körüli részegységeket (vagyis a kizárt zónákat, ahol nem lehet anyag), és magára az additív beállításra vonatkozó adatokat. Elsősorban ide tartoznak az építési tájolásra, a támaszszerkezetre és az esetleges utófeldolgozáshoz szükséges további anyagra vonatkozó beállítások.

 „Most azt csináljuk, hogy fogjuk a GM mintaterveit, és átfuttatjuk ezeket egy új algoritmuson. Beállítjuk a generatív alkatrészt, létrehozzuk az első generatív eredményt, majd azt az additív gyártási folyamathoz optimalizáljuk. Ezután ismét fogjuk az alkatrészt, és nemlineáris vagy ütközésszimulációt futtatunk rajta.” Az Autodesk és a GM mérnökei számos anyagot és biztonsági tényezőt is megvizsgálnak, beleértve a terhelési kényszerek helyét és nagyságát. „Amit a tervezésről tanulunk a GM-től, segít nekünk, hogy optimalizálhassuk a munkafolyamatot a szoftverünkben. A GM mérnökei is hasznot húzhatnak belőlünk, mert megtanulják, hogyan működnek a szoftvereink. Ez valójában a közös munkafolyamat folyamatos fejlesztése. Egy szimbiózis.”

Egy közelebbi kép a GM 3D nyomtatással készült üléstartójának néhány tervváltozatáról a 150-ből. 

Rövidtávon a generatív tervezéssel és additív gyártással végzett súlycsökkentés eredményei a sportautókban jelenhetnek meg. Tehát mikor áll majd készen a generatív tervezés és additív gyártás a fogyasztói autóipari gyártásra?

„Nem kell találgatnunk, már készen áll. A legtöbb esetben egyetlen dolog fogja vissza a folyamatot: annak a folyamatnak a hatékonysága, amellyel eljuthatunk odáig. Mindeddig a tervezési és a szimulációs folyamatok sok időt vettek igénybe. Rengeteg manuális munkát igényeltek a mérnökök részéről. Amíg az additív gyártás még kialakulóban van, a szoftvernek adaptálnia és alakítania kell a folyamatot. De mérnökök vagyunk. Meg tudjuk csinálni.”

A GM hagyományos üléstartója és a generatív tervezéssel készített, 3D nyomtatással készült üléstartó egymás mellé helyezve. Generatív tervezés és 3D nyomtatás használatával a GM a nyolc részegységből álló üléstartót egyetlen darabba vonta össze. Az üléstartó most a tervezés második körébe lép (a még nagyobb súlycsökkentés érdekében), és feltehetően csúcskategóriás sportautókban tesztelik majd, mielőtt a GM fogyasztói flottájába kerülnének.

Tekintse meg az alábbi angol nyelvű videót a fenti témában, ITT :

Forrás: Autodesk / Autopro

Amennyiben szakmai ismereteit bővítené és elsőként szeretne hozzáférni a legfrissebb újdonságokról szóló hírekhez vagy cikkekhez, elég egyetlen lépés. Legyen tagja Facebook közösségünknek vagy iratkozzon fel Hírlevelünkre!

Szerezze meg azt a tudást, amivel szintet léphet munkájában: tanuljon specialistáinktól! Rendszeres időközönként meghirdetett tanfolyamainkon az alapoktól, egészen a speciális haladó szintig eljuthat. Részletek és további információ ITT.