10 Inovasi Cetak 3D Terkini yang Merevolusi Produksi Otomotif pada Tahun 2021

Artikel ini diperbarui pada Mei 2021.

Sektor otomotif berada di bawah tekanan tak henti-hentinya untuk menyampaikan kendaraan berperforma tinggi sambil sekaligus menyederhanakan produksi, rantai pasokan, dan logistik. Manufaktur aditif—disebut juga cetak 3D—telah muncul sebagai sekutu kuat dalam menghadapi tantangan ini.

Di luar prototipe cepat, cetak 3D kini menjadi bagian integral dari produksi tooling dan, dalam beberapa kasus, manufaktur bagian akhir. Seiring berkembangnya teknologi, dampaknya pada desain, fabrikasi, dan layanan pasca penjualan kendaraan terus tumbuh.

Contoh-contoh sepuluh berikut menggambarkan bagaimana produsen mobil dan pemasok terkemuka telah memanfaatkan cetak 3D untuk mendorong batas inovasi, efisiensi biaya, dan kustomisasi.

1. Kursi Kustom yang Dicetak 3D Porsche

Konsep kursi mobil sport terbaru Porsche menggabungkan arsitektur selang dengan poliuretana yang dicetak 3D untuk menciptaki bantal duduk yang ringan dan bernapas. Desain menawarkan tiga opsi kekakuan—keras, sedang, dan lunak—yang mencerminkan pemasangan kursi personal yang ditemukan dalam balap motor.

Selama musim balap 2020, Porsche memproduksi 40 prototipe kursi untuk sirkuit Eropa, mengumpulkan data dunia nyata untuk menyempurnakan model jalan raya yang direncanakan untuk pertengahan 2021. Iterasi masa depan bertujuan untuk menyesuaikan geometri kursi dengan kontur tubuh setiap pelanggan, tingkat kustomisasi yang hanya dapat dicapai melalui manufaktur aditif.

Bracket yang Dicetak 3D untuk Desain Ringan dan Kaya Fitur

Tradisionalnya, bracket dibatasi oleh kendala pemesinan konvensional, namun cetak 3D membuka geometri kompleks yang mengurangi bobot dan meningkatkan performa. Rolls Royce telah menunjukkan ini dengan batch besar bracket yang dioptimalkan desain-untuk-manufaktur-aditif (DfAM), beberapa dengan logo merek, kode QR, dan pengidentifikasi bagian unik—semua disematkan selama proses cetak.

Fitur-fitur ini tidak dapat ditambahkan menggunakan metode subtraktif, menyoroti nilai manufaktur digital untuk bagian kecil bernilai tinggi.

Komponen yang Dicetak 3D Ford untuk Mustang Shelby GT500

Pusat Manufaktur Canggih Ford, yang didirikan satu dekade yang lalu, kini mengintegrasikan cetak 3D di seluruh siklus pengembangan produknya. Mustang Shelby GT500 tahun 2020—Mustang yang aerodinamis canggih—bermanfaat dari pengujian desain virtual yang mengevaluasi lebih dari 500 konsep pendingin dan aerodinamis.

Desain yang menjanjikan dengan cepat diprototipe menggunakan cetak 3D, termasuk lebih dari sepuluh variasi splitter depan yang diuji secara paralel. Selain itu, dua komponen struktural rem diproduksi dengan teknologi Digital Light Synthesis (DLS) Carbon dan EPX epoxy, memenuhi semua standar performa yang ketat Ford.

Pemimpin teknis AM Ford, Harold Sears, mencatat bahwa manufaktur aditif akan beralihi dari alat nich menjadi bagian inti dari produksi sehari-hari.

Revolusi Tooling yang Dicetak 3D Volkswagen Autoeuropa

Pilot jangka panjang Volkswagen dengan printer desktop Ultimaker telah berkembang menjadi strategi cetak 3D skala penuh untuk tooling. Produksi internal tooling mengurangi biaya 90% dan memotong waktu produksi dari minggu menjadi hari.

Misalnya, badge liftgate yang sebelumnya memerlukan 35 hari dan €400 sekarang membutuhkan empat hari dan €10 untuk dicetak. Pada 2017, pendekatan ini menghemat hampir €325.000 untuk Volkswagen sambil meningkatkan ergonomi dan kepuasan operator.

Analis industri memprediksi pergeseran yang semakin besar menuju jig dan fixture yang dicetak 3D seiring lebih banyak OEM yang mencari fleksibilitas produksi.

Segel Roda yang Dicetak 3D untuk Roda Tahan Mencuri

Inisiatif Eropa Ford mengatasi pencurian roda dengan mencetak 3D segel roda kunci unik yang menggabungkan pola yang berasal dari gelombang suara—mirip dengan sidik jari—membuatnya hampir tidak mungkin untuk dikloning.

Menggunakan printer 3D EOS, setiap kunci diproduksi sebagai satu bagian stainless steel bersama dengan kuncinya. Runcing yang tidak merata dan renda dalam mencegah pencuri membuat cetak lilin yang akurat.

Di luar keamanan, pendekatan ini menunjukkan bagaimana manufaktur aditif memungkinkan komponen fungsional yang sangat dipersonalisasi dalam skala besar.

Local Motors dan XEV: Menuju Kendaraan yang Sepenuhnya Dicetak 3D

Local Motors, startup berbasis Arizona, telah mendorong batas dengan Strati 2014 dan Olli 2016—shuttle listrik otonom. Memanfaatkan printer 3D terbesar di dunia, seperti BAAM ORNL dan LSAM Thermwood, perusahaan memproduksi sebagian besar komponen Olli dalam waktu sekitar 10 jam.

XEV, produsen mobil Italia, menggunakan FDM format besar untuk membangun kendaraan listrik kecepatan rendah (LSEV) berukuran 450 kg yang ringan dalam waktu hari-hal, mengurangi biaya produksi 70%. Dengan 2.000 printer ekstrusi internal, XEV siap untuk meningkatkan skala produksi dengan cepat.

Proyek-proyek ini menggambarkan kelayakan manufaktur terdistribusi dan kustomisasi massal melalui manufaktur aditif.

Memperluas Kustomisasi dengan Cetak 3D

Seiring pelanggan menuntut kendaraan yang dipersonalisasi, cetak 3D menawarkan jalur hemat biaya untuk kustomisasi volume rendah. Proyek Copen Daihatsu tahun 2016 memungkinkan pemilik merancang panel bumper dalam lebih dari 15 pola dan 10 warna, dicetak dalam ASA oleh mesin Fortus Stratasys.

Volkswagen mengeksplorasi HP’s Metal Jet untuk logam kustom trim, termasuk tailgate dan kunci, yang berpotensi diperluas ke komponen struktural dalam tiga tahun ke depan.

Dengan menghilangkan kebutuhan akan tooling bespoke, cetak 3D mengurangi waktu produksi dan biaya produksi untuk bagian individual, memungkinkan aplikasi yang lebih luas di luar trim dekoratif.

Cetak 3D dalam Balap Motor: Dari Model Wind Tunnel hingga Balangan Balap

Tim Formula One menggunakan replika yang dicetak 3D untuk pengujian wind tunnel, memproduksi komponen seperti sayap depan, saluran rem, dan cakupan mesin dengan teknologi SLA dan SLS. Waktu putaran yang cepat—hari alih-alih minggu—mempercepat siklus desain iteratif.

Volkswagen Motorsport’s I.D. R Pikes Peak menggunakan cetak 3D untuk memproduksi 2.000 bagian untuk model wind tunnel skala 50%, memungkinkan mobil yang mencatat rekor untuk dibangun tepat waktu.

Seiring berkembangnya manufaktur aditif, diharapkan akan beralihi dari prototipe ke bagian produksi, menawarkan tim balap manfaat performa nyata.

Bagian Cadangan yang Dicetak 3D sesuai Permintaan untuk Kendaraan Klasik

Porsche Classic kini memproduksi bagian cadangan langka, volume rendah sesuai permintaan menggunakan cetak logam dan plastik 3D. Pencairan laser atau sinterisasi menghilangkan kebutuhan akan tooling usang, secara dramatis mengurangi biaya penyimpanan dan tooling.

Produsen lain—termasuk Mercedes-Benz Trucks, Volkswagen, dan BMW—mengadopsi strategi serupa untuk menyederhanakan inventaris dan meningkatkan efisiensi operasional.

Masa Sepeda Motor yang Dicetak 3D

Sementara sepeda motor yang sepenuhnya dicetak 3D belum mencapai produksi massal, beberapa prototipe menyoroti potensi teknologi. Light Rider APWORKS, diperkenalkan pada 2016, menggunakan Scalmalloy untuk mencapai pengurangan bobot 30%, sementara prototipe NERA BigRep menunjukkan bahwa sepeda motor utuh dapat dicetak dalam 12 minggu menggunakan campuran PLA, TPU, dan filamen teknik.

Proyek-proyek ini menyoroti manfaat manufaktur aditif—ringanan, prototipe cepat, dan biaya produksi yang lebih rendah—meskipun kelayakan komersial masih menjadi hambatan untuk saat ini.

Mendorong Masa Depan Produksi Otomotif

Studi kasus sepuluh ini hanya menggores permukaan potensi manufaktur aditif dalam ekosistem otomotif. Seiring OEM mengenali keunggulan kompetitif yang ditawarkan cetak 3D, adopsi akan menyebar di seluruh desain, produksi, rangkaian, dan manajemen rantai pasokan.

Akhirnya, manufaktur aditif akan memungkinkan desain yang lebih inovatif, model bisnis yang fleksibel, dan kendaraan yang memberikan performa dan keberlanjutan yang lebih unggul.