يمكن أن تستخدم شركة Automaker Tesla سبيكة فولاذية جديدة مطبوعة بتقنية ثلاثية الأبعاد لبناء سيارات كهربائية في المستقبل.
من بين جميع شركات صناعة السيارات ، يبدو أن Tesla بلا شك هي الأكثر ابتكارًا. من أجل تقليل التكاليف وزيادة إنتاج المصنع ، بذلت الشركة الكثير من الجهد لتبسيط عملية التصنيع.
أحد ابتكاراتهم التصنيعية العديدة هو استخدام ما يُعرف باسم "مطبعة جيجا". هذه آلة صب كبيرة. الفكرة هي صب عدة أجزاء كبيرة جدًا بدلاً من صنع العشرات أو المئات من الأجزاء الأصغر ثم تجميعها. يقلل هذا المفهوم بشكل كبير من العمالة المطلوبة لبناء مركبة حيث يتم التخلص من العديد من الأجزاء. كما أنه يبسط الصيانة ويقلل من جهود إدارة الأجزاء ويزيد من موثوقية السيارة.
مع كل هذه الفوائد ، قد يتساءل المرء لماذا لم تفعل شركات صناعة السيارات هذا عاجلاً.
هناك سبب: التبريد. عندما يدخل المعدن السائل شديد السخونة إلى آلة الصب ويشكل الشكل المطلوب ، فإنه يحتاج إلى التبريد ، الأمر الذي يستغرق وقتًا. هذه ليست مشكلة عادة لأن الأجزاء الصغيرة لها نسبة منخفضة من الحجم إلى السطح وتبرد بسرعة. ومع ذلك ، إذا قمت بتكبير الجزء ، تتغير النسبة ويستغرق الجزء وقتًا أطول ليبرد. إذا لم يتم تبريدها بشكل كافٍ ، فإنها تتشوه عند سحبها من آلة الصب. ومع ذلك ، إذا بقيت الأجزاء في الماكينة لفترة أطول ، يكون العائد أقل بكثير وتصبح العملية غير اقتصادية. لذلك ، كان الصب محجوزًا مسبقًا لأجزاء أصغر.
تتكون طريقة gigacasting من تبريد الجزء بشكل نشط في أسرع وقت ممكن. يتم تحقيق ذلك من خلال تضمين قنوات التبريد في القالب. توفر هذه القنوات المبرد الذي يزيد من معدل تبريد الجزء ، وبالتالي زيادة إنتاجية الجزء من خلال GigaPress. لا يمكن صنع هذه الأشكال إلا باستخدام تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد. تتمثل عملية الطباعة الرئيسية في أن القنوات المعقدة المضمنة في مسار سطح القالب يمكن رسمها بسهولة في CAD وإعادة إنتاجها باستخدام طابعة معدنية ثلاثية الأبعاد
ومع ذلك ، كانت هناك مشكلة إضافية: كان يجب أن يكون القالب نفسه مصنوعًا من الفولاذ شديد الصلابة لتحمل الاستخدام المتكرر. لذلك تم تطوير أدوات الصلب الخاصة خصيصًا لهذا الغرض.
تم تطوير المعدن الجديد باستخدام طريقة متطورة لمحاكاة المواد والتنبؤ تسمى "CALPHAD" ، وفقًا لتقرير معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وأوضح معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أن "الفريق شرع في تصميم معادن جديدة باستخدام CALPHAD ، وهي طريقة لحساب خصائص المواد. وباستخدام نماذج المواد الديناميكية الحرارية ، تمكن الفريق من التنبؤ بكيفية تصرف المادة الجديدة في ظل ظروف مختلفة".
يوضح الباحث فلوريان هينجسباخ: "لقد كان ذلك ناجحًا للغاية". "لقد صممنا أداة واعدة جدًا من الفولاذ بخصائص ممتازة من حيث التوصيل الحراري والصلابة والمتانة التي يمكن طباعتها بالفعل."
الملخص: تطوير تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لصناعة السيارات لتبسيط عملية التصنيع وتقليل التكاليف وزيادة الإنتاج.