В производствената си система BMW Group разчита все повече на индивидуални роботи-грайфери създадени с 3D печат

С над 30 години опит, BMW Group е пионер в областта на Additive Manufacturing, по-известно като 3D принтиране. След като отделни части и компоненти на превозни средства се произвеждат от 3D принтери от 1991 г. насам, първоначално за концептуални автомобили, прототипи и състезателни автомобили, а по-късно и за серийни модели, BMW Group произвежда и многобройни работни помощни средства и инструменти за собствената си производствена система, използвайки различни процеси на 3D печат. От първоначално изработени по поръчка ортези за служители до измервателни уреди и производствени помощни средства, сега това се разпростира до големи захващащи устройства за роботи с оптимизирано тегло, например за CFRP покриви и цели подови групи на каросерията. В „Additive Manufacturing Campus“ в Обершлайсхайм, където BMW Group обединява производство, изследвания и обучение за 3D принтиране под един покрив, през 2023 г. са „отпечатани“ над 300 000 части. Към тях през последните години се добавят и над 100 000 печатни части във всички заводи в глобалната производствена мрежа, от Спартанбург до локациите в Германия и Азия.

„Увеличеното използване на Additive Manufacturing в производствената система на BMW Group носи множество предимства. Например, ние сме в състояние да произвеждаме наши собствени помощни средства за производство и манипулационни грайфери бързо, рентабилно, гъвкаво и с помощта на устойчиви материали, които можем да адаптираме индивидуално към нашите нужди по всяко време и да ги проектираме така, че да бъдат оптимизирани по отношение на теглото. По-малкото тегло позволява по-високи скорости на линията, съкратено време на цикъла и намалени разходи. Освен това в средносрочен план могат да се използват по-малки роботи, което също намалява емисиите на CO₂ и разходите“, каза Йенс Ертел, ръководител на „Additive Manufacturing Campus“.

„В допълнение към директните Additive Manufacturing процеси, BMW Group от много години използва 3D печат с пясък за създаване на леярски форми в своята локация в Ландсхут. Тази технология традиционно се използва за производство на ляти прототипи, както и в крупносерийното производство на компоненти за High Performance двигатели. Друга изключително привлекателна област на приложение е използването на широкоформатни помощни средства за производство,” каза Клаус Замер, ръководител на продуктовото и процесното планиране за леене на леки метали.

Печатни форми за отливане на алуминиеви цилиндрови глави в големи серии

Процесите на адитивно производство се използват отдавна в завода на BMW Group в Ландсхут. В продължение на дълги години това включва  формите за производство на алуминиеви цилиндрови глави, които се отпечатват триизмерно чрез процеса на пясъчно леене. Пясъкът се нанася многократно на тънки слоеве и се свързва с помощта на свързващо вещество. Това означава, че могат да бъдат създадени и леярски форми за производство на много сложни конструкции, които след това се пълнят с втечнен алуминий.

Производство на широкомащабни робот и-грайфери за покриви от CFRP чрез 3D принтиране

От няколко години Центърът за леки конструкции и технологии на BMW Group в Ландсхут също използва особено голям елемент за захващане, който е създаден чрез процес на 3D принтиране. Грайферът за робот, който тежи около 120 килограма, може да бъде произведен само за 22 часа и след това се използва на пресата при производството на всички CFRP покриви за моделите на BMW M GmbH. Първо, пресата се зарежда със суровината CFRP. За да се извадят готовите покриви, грайферът просто се завърта на 180 градуса. В сравнение с конвенционалните грайфери, версията, произведена с помощта на 3D печат, е с около 20 % по-лека, което удължава полезния живот на роботите и намалява износването и интервалите на поддръжка на системите. Комбинираното използване на две работни стъпки също съкращава цикъла. Уникално качество на робота-захващач е идеалната комбинация от два различни процеса на 3D печат. Докато вакуумните захващащи устройства и държачите на иглените захващащи устройства за задържане на CFRP суровината са създадени чрез селективно лазерно синтероване (SLS), голямата покривна черупка и носещата конструкция се произвеждат чрез широкомащабен печат (LSP). При LSP компонентите с голяма площ могат да бъдат произвеждани рентабилно и устойчиво. Използват се гранули за леене под налягане и рециклирани пластмаси, а остатъците от CFRP също могат да се използват и рециклират. В сравнение с използването на първични суровини, емисиите на CO₂ по време на производството на грайфера са по-ниски с над 60%.

Допълнително понижаване на теглото чрез ново поколение бионични грайфери  

През лятото на 2023 г. е представено ново, още по-леко поколение грайфери. За тази цел предишната концепция за захващане е анализирана и топологично оптимизирана –  така се ражда бионичния робот за захващане. Той съчетава покривната обвивка от LSP принтера със SLS вендузи и бионична оптимизирана поддържаща структура. За целта при пясъчното леене се използва калъп с отпечатани ядра, с които се отлива филигранната алуминиева конструкция. Новият грайфер спестява допълнителни 25 % от теглото в сравнение с предшественика си, което означава, че целият производствен процес за CFRP покрив за BMW M3 може да се извърши само от един робот вместо с предишните три. Заводът на BMW Group в Ландсхут сега използва двойни грайфери за всички CFRP покриви, които са произведени индивидуално с

Нови грайфери, създадени с помощта на 3D печат, и при производството на каросерии

BMW Group също така вече използва захващащи устройства, създадени чрез 3D принтиране, и при производството на каросерии, например захващащи устройства, отпечатани с помощта на процеса LSP за управление на врати в завода на BMW Group в Регенсбург. „Чрез използване на оптимизирана носеща структура от 3D принтиране, ние успяхме да увеличим твърдостта на ръкохватката при боравене с елементите на вратата в завода в Регенсбург и в същото време да намалим теглото. Това означава, че роботи с ниска товароносимост могат да се използват в последващи проекти, което спомага за намаляване на разходите“, обяснява Флориан Рийбел, ръководител производство на врати и капаци в Регенсбург.

В завода на BMW Group в Мюнхен компанията отива една крачка напред. Наскоро в основния завод бяха въведени първите екземпляри на бионичен робот-грайфер, който може да хваща и движи цялото дъно на BMW i4. За захващащото устройство на дъното се създава леярска форма в пясък с помощта на 3D печат, която се пълни с течен алуминий. Носачът е оптимизиран по отношение на теглото и максималната си товароносимост и с всички допълнителни елементи тежи само 110 килограма. Това го прави около 30 % по-лек от предишния конвенционален модел. Производството с пясъчно леене и алуминий дава възможност за производство на оптимизирани филигранни структури, оптимизирани по отношение на натоварването. Това води до максимално намаляване на теглото и в средносрочен план позволява използването на по-малки и по-леки тежкотоварни роботи, които изискват по-малко енергия и по този начин намаляват емисиите на CO₂.

Маркус Леман, ръководител на отдела за системно инженерство и роботика в завода на BMW Group в Мюнхен, каза: „В завода в Мюнхен ние непрекъснато разширяваме използването на адитивно произведени спомагателни средства за производство. В областта на системите за захващане и манипулиране ние използваме 3D печат, за да оборудваме нашите наложили се захващащи устройства с индивидуални, отпечатани допълнителни елементи и вече сме заменили цялостни системи за захващане с високо интегрирани и оптимизирани по отношение на теглото опорни структури. При обработката на цялото дъно на каросерията на BMW i4 успяхме да намалим теглото с 30 %, а за целия грайфер с над 50.“

Използване на иновативни софтуерни решения при Additive Manufacturing

Проектирането и изчисляването на филигранни и бионични структури се извършва с помощта на специални, генерични софтуерни инструменти, например Synera. BMW iVentures са инвестирали стратегически в този софтуер, по-рано наречен Elise. Synera позволява бърза и ефективна оптимизация и сега се използва в много развойни области на BMW Group. Използването на софтуера е особено полезно при 3D принтиране, тъй като топологично оптимизираните бионични структури могат да бъдат отпечатани почти едно към едно благодарение на високата степен на свобода на 3D принтирането. Това означава, че може да се използва пълният потенциал за олекотяване на конструкцията. В Additive Manufacturing Campus на BMW Group екип от специалисти по дизайн и конструиране сравнява голямо разнообразие от софтуерни решения и ги използва за проектиране на компоненти. Опитът по отношение на 3D принтиране се преподава от Additive Manufacturing Campus в цялата компания. В конкретния случай на приложение при дизайна на грайферите бяха разработени и приложени специални работни процеси, които до голяма степен автоматизират изчисляването и проектирането на носещата конструкция и благодарение на това го реализират бързо и ефективно. 

BMW Group България Корпоративни комуникации:

Христина Пейчева, Мениджър Корпоративни комуникации BMW Group България

T:  +359 2 80 60733

Прес портал: https://www.press.bmwgroup.com/bg.html

E-mail:  Hristina.Peycheva@bmwgroup.com 

---

BMW Group

С четирите си марки BMW, MINI, Rolls-Royce и BMW Motorrad BMW Group е най-успешният премиум производител на автомобили и мотоциклети и доставчик на премиум услуги за мобилност и финансиране в света. Производствената мрежа на BMW Group включва 30 предприятия за производство и сглобяване в 15 държави; компанията има мрежа за продажби в над 140 държави.

През 2022 г. BMW Group е реализирала над 2.4 млн. автомобила и над 202 000 мотоциклета в целия свят. Печалбата преди облагане с данъци за финансовата 2022 г. е приблизително 23,5 млрд. евро при приходи от 142,6 млрд. евро. Към 31 декември 2022 г. работната сила на BMW Group възлиза на приблизително 149 475 служители.

Успехът на BMW винаги се е градил на дългосрочно мислене и отговорни действия. По тази причина компанията е изградила екологична и социална устойчивост по цялата верига, пълна отговорност за продуктите и ясен ангажимент за опазване на околната среда като неделима част от стратегията си.