Jedním ze zásadních a široce diskutovaných témat v rámci úvah o dalším vývoji elektromobility je celkové odlehčování vozidel a prodlužování jejich dojezdu. Baterie elektromobilů jsou, jak známo, velmi těžké, a proto je třeba tuto hmotnost kompenzovat odlehčením ostatních částí vozu. Ušetřená hmotnost, resp. optimalizace jejího rozložení na nápravy může nezanedbatelně přispět k prodloužení dojezdu. Klíčové přitom je, aby výroba lehčích vozidel nebyla na úkor kvality dílů nebo bezpečnosti. V tomto ohledu dnes může velmi pomoci 3D tisk, resp. aditivní výroba.
Aditivní výroba umožňuje vytvářet komplexní struktury, které jsou často běžnými výrobními technikami nedosažitelné. Mnohdy při tom nachází inspiraci v přírodních tvarech, které se osvědčily během milionů let evolučních procesů. Výsledkem jsou pak díly, na které je potřeba méně materiálu, které však mají vlastnosti srovnatelné s díly vyráběnými konvenčně, nebo je v tomto ohledu dokonce předčí.
Velkou předností aditivní výroby je také to, že skýtá možnost integrovat více komponentů do jediného bezešvého dílu, který je díky tomu méně náročný na montáž. Montáž více dílů do jednoho nebo jejich svařování vytváří strukturálně slabá místa, která výroba 3D tiskem eliminuje.
Kvalita 3D tisku se v posledních letech rapidně zvýšila i díky vývoji na straně materiálů, z nichž se tiskne. Vedle řady nových a vysoce kvalitních polymerových materiálů lze dnes tisknout i z kovových prášků, takže variabilita aditivní výroby dokáže uspokojit opravdu širokou škálu zákaznických požadavků.
Aditivní výroba může přispět nejen ke snížení celkové hmotnosti vozidel, ale i ke zlepšení provozních podmínek samotných baterií elektromobilů, konkrétně ke zkvalitnění jejich teplotní regulace. Ta je totiž pro životnost li-ion baterií důležitým faktorem. Ideální teplota baterie před nabíjením a jízdou je podle vědeckých zjištění kolem 25 °C. V nečinnosti je pro ni nejlepší teplota kolem 10 °C. Pokud je baterie nabíjena a provozována při nízkých teplotách, způsobuje jí to „stres“. Použije-li se tedy k výrobě bateriových pouzder a tepelných výměníků 3D tisk a termicky vhodný materiál, mohou být provozní podmínky baterie výrazně zkvalitněny. Tímto způsobem lze též snížit riziko vznícení baterie, například použijí-li se k výrobě pouzdra polyamidy zpomalující hoření.
Posouvat hranice
Neznamená to však, že by 3D tisk měl klasické výrobní postupy zcela vytlačit, to jistě ne. Mnoho firem se dnes snaží v rámci svých produktových inovací kombinovat aditivní výrobu s klasickým obráběním, aby využilo předností obou technologií. Činí tak například i britská firma Vital Auto, která je subdodavatelem automobilového průmyslu. Mezi její zákazníky patří mnoho velkých automobilek, jako je Volvo, Nissan, Lotus, McLaren, Geely či Tata.
„Zákazníci k nám často přicházejí s vizí posunout hranice toho, co je vůbec možné vyrobit,“ říká Shay Moradi, viceprezident společnosti Vital Auto. „My 3D tisk používáme od prvního dne. Chtěli jsme jej začlenit do našeho výrobního procesu nejen za účelem snížení nákladů, ale i proto, abychom zákazníkům poskytli větší pestrost, pokud jde o návrhy a nápady,“ doplňuje Anthony Barnicott, konstruktér, který je ve Vital Auto zodpovědný za aditivní výrobu. Dnes vede velké oddělení 3D tisku, které disponuje deseti velkoformátovými FDM tiskárnami, třemi velkoformátovými SLA tiskárnami (Form 3L) a pěti SLS tiskárnami (Fuse 1) od firmy Formlabs.
Například technologii SLA používá Vital Auto k výrobě dílů, u nichž zákazník požaduje vysoce kvalitní povrch. Jedná se tedy zejména o interiérové prvky. Zákazníci také často přicházejí inspirováni produkty jiných výrobců. Ty chtějí předefinovat a začlenit do svých vlastních návrhů. Zákazník si například může přát instalovat určitý typ ventilačního otvoru použitý ve vozidle cizí značky do svých vlastních modelů. Ventilace je tedy naskenována ve 3D a vytvoří se její přesný digitální model. Poté Vital Auto zkonstruuje produktový prototyp ze SLA, aby se otestoval design a zákazník si jej mohl zkontrolovat. Pokud jsou testy v souladu se zákazníkovými požadavky, přikročí se k 3D tisku finálního produktu, případně se zahájí i sériová výroba.
Přes noc
Až dosud bylo možné většinu plastových interiérových dílů – například různé interiérové vzduchové kanály, ventilační otvory nebo těsnění dveří – vyrábět pouze pomocí tradičního vstřikovacího procesu. Často nejsou tyto díly ani vidět, ale obecně platí, že jejich výroba je poměrně drahá. To nyní může aditivní výroba změnit. Díky ní odpadají nejen vysoké náklady na nástroje, tedy v tomto případě lisovací formy, ale také dlouhé doby zpracování. Pomocí 3D tiskárny lze v podstatě přes noc začít vyrábět zbrusu nový díl a okamžitě je začít testovat. Klasické, tzv. subtraktivní postupy se ale, jak již bylo naznačeno výše, zcela neztrácejí, své místo si uchovávají například tam, kde je třeba dotvořit vytištěných dílů velmi jemné detaily.
Pokrok v aditivní výrobě je zejména v posledním desetiletí skutečně mimořádný a těží z toho zvláště malosériová nebo vysloveně kusová výroba výrazně specializovaných produktů. To platí i pro automobilový průmysl. O některých současných vozidlech a konfiguraci jejich vybavení lze říci, že bez 3D tisku by byly bez nadsázky nerealizovatelné. Díky 3D tisku dnes mohou řadu i poměrně náročných dílů vyrábět i menší nebo zcela malé firmy. Aditivní výroba je navíc i cosi jako trend a sama o sobě přitahuje nové zákazníky. Mnoho zájemců přichází například do zmíněné Vital Auto právě proto, že chtějí mít kontakt s nejnovějšími technologiemi a materiály s velmi specifickými vlastnostmi.
„Existuje několik mladých technologií, které již nelze klasifikovat jako pouze rozvíjející se. A 3D tisk je jednou z nich. Dostali jsme se již do bodu, kdy všechna naše produkce je natolik kvalitní, že ji můžeme prezentovat jako finální a plně funkční produkty. Aditivní výroba se změnila ze zajímavé novinky na něco, bez čeho se již v běžném životě neobejdeme,“ dodává Shay Moradi.
