Как автомобили будущего можно будет проектировать и делать как смартфоны

Похожие видео

Кевин Зингер считает, что автомобили можно проектировать и производить как смартфоны, при этом бренды разрабатывают необходимые продукты с помощью суперкомпьютеров с искусственным интеллектом и машинным обучением, а строительство отдают на откуп деглобализованному созвездию производителей-подрядчиков. Аддитивное производство, или 3D-печать, является ключом к его видению и миссии его компании Divergent 3D.

Когда я впервые рассказал об идее Чингера в 2017 году, архитектура его автомобиля включала напечатанные на 3D-принтере алюминиевые узлы, соединяющие обычные трубы из углеродного волокна, отрезанные по длине. Сегодня карбоновые трубки исчезли, а узлы превратились в гораздо более умные конструкции, такие как подрамники (для Aston Martin DBR22), компоненты подвески, картер трансмиссии (от Xtrac) и, возможно, вскоре блок двигателя.

Гиперкар Czinger 21C, на котором мы ездили, является блестящим доказательством концепции более широкого видения, согласно которому производство с низким уровнем инвестиций и низким уровнем выбросов углерода обеспечивает доступный транспорт. Среди наиболее впечатляющих разработок, сделанных с 2017 года, — алгоритмы компьютерного проектирования, разработанные фирмой Цингера и использующие двунаправленную эволюционную структурную оптимизацию (BESO). Этот итеративный процесс проектирования определяет не только форму компонента, который будет изготавливаться на 12-лазерном «принтере» для спекания порошкового металла, но и идеальный сплав, из которого он изготовлен.

Инженеры начинают с определения базовой геометрической формы детали или конструкции, мест ее крепления, нагрузок, которые она должна выдерживать в нормальных условиях, деформации, которую она должна допустить при аварии, требований к усталости, вопросов ремонтопригодности, условий эксплуатации окружающей среды (например, будут ли они подвержены воздействию агрессивных элементов или экстремальных температур?), и, наконец, целевые показатели веса и стоимости. После того, как все эти условия запрограммированы, алгоритмы Чингера подбирают для детали идеальный металлический сплав из 28 доступных и общедоступных элементов. Он также определяет идеальную форму, размещая материал только там, где это необходимо для структуры, потока жидкости или по другим причинам. Наконец, он программирует наиболее энергоэффективную стратегию 3D-печати детали.

При необходимости компьютер может разделить конструкцию или деталь на более мелкие части, которые помещаются в данный 3D-принтер, рекомендуя лучший подход для соединения отдельных частей — либо путем клеевого соединения, либо (для ремонтируемых деталей) механического крепления. Склеенные детали имеют выступы и прорези или окна, необходимые для нанесения и/или отверждения различных клеев. Один из них отверждается в духовке за 60 минут, а другой, запатентованный Czinger, отверждается за 2,0 секунды с использованием ультрафиолетового света. Последний используется для «прихватки» деталей, направляемых в печь. Цель состоит в том, чтобы каждая деталь получалась в результате этих процессов формования и склеивания, не требуя дальнейшей термообработки или мер по борьбе с коррозией, а лишь минимальную механическую и постобработку перед окончательной сборкой.

В результате получается легкая и прочная деталь, которая уменьшает общее количество деталей и исключает процессы подсборки, такие как гигакастинг Тесла, но без гигантских затрат на инструменты, связанных с покупкой гигантской литейной установки и формированием сложных штампов для нескольких деталей. Для производства каждой детали требуется гораздо меньше энергии, а внесение изменений в конструкцию продукта так же просто, как установка нового кода на принтер. Также существует минимальное препятствие для перехода от производства одной детали к производству другой на одном и том же станке.

Предлагаемая Чингером сборочная линия занимает шестиугольную площадь диаметром около 75 футов и может собирать 10 000 подвижных шасси или 100 000 подрамников в год. Установка и ввод в эксплуатацию этой линии занимает две-три недели, как и машины для 3D-печати, что делает это небольшое производственное предприятие очень быстрым в масштабировании и чрезвычайно адаптируемым.

При такой операции точка безубыточности для данного продукта практически исчезает, а последствия неудачного проектирования продукта практически исключаются, поскольку при минимальном использовании традиционных инструментов оборудование можно быстро запрограммировать на производство деталей для другого автомобиля или другой отрасли. Хранение громоздких запасных частей становится ненужным, поскольку замену можно распечатать по требованию.