Nissan Motor решила усилить свои позиции в разработке технологий для автомобилей нового поколения и объявила о создании совместного исследовательского подразделения с Институтом науки о склеивании Университета Осаки. Новая структура будет заниматься тем, что сегодня особенно важно для автопрома: ускорением внедрения передовых методов 3D-печати, сварки и склеивания, а также повышением эффективности привычных производственных и инженерных процессов.
Почему возникла необходимость в новом подразделении
Автомобильная промышленность быстро меняется: материалы становятся прочнее, сложнее по составу и разнообразнее по назначению. Вместе с этим усложняется и задача их соединения. Чтобы качественно «подружить» между собой разные металлы и сплавы, а также обеспечить стабильный результат на конвейере, требуются новые подходы к склеиванию и сварке. В Nissan рассчитывают, что совместные исследования укрепят технологическую базу компании и добавят ей конкурентных преимуществ.
Два ключевых направления работы
В рамках подразделения акцент сделают на двух разработках, созданных в Объединенном исследовательском институте Университета Осаки:
- высокоскоростная 3D-печать металлов по технологии AFSD (метод нанесения присадок трением с перемешиванием);
- технология наблюдения за процессами сварки и соединения: «4D-визуализация» с применением высокояркого рентгеновского просвечивания.
AFSD: 3D-печать без расплавления металла
В чем слабость классической 3D-печати
Традиционные методы аддитивного производства часто заставляют выбирать между качеством и скоростью. Например, лазерная печать металлическим порошком способна дать высокий уровень точности и свойств, но скорость наращивания слоев остается невысокой, из-за чего массовое внедрение идет не так быстро, как хотелось бы промышленности.
Как работает фрикционный способ и чем он интересен
AFSD относится к твердофазному ламинированию: металл не плавят, а формуют в твердом состоянии за счет тепла трения. Подаваемый материал вращают, прижимают к подложке под давлением, и он «укладывается» слоями благодаря выделяемому теплу. По заявленным данным, такой подход способен ускорить процесс более чем в 10 раз по сравнению с привычными вариантами 3D-печати.
Отдельно подчеркивается важный плюс: поскольку материал нагревается, но не доводится до расплава, его прочность и относительное удлинение не ухудшаются.
Какие проблемы решает AFSD нового поколения
У фрикционного аддитивного производства есть и слабые места. Если ограничиться только вращением и давлением, появляются лишние заусенцы, а внутри «пирога» могут формироваться полости и дефекты, что бьет по эксплуатационным характеристикам детали.
AFSD, развиваемая в рамках проекта, описывается как первая в мире технология, которая снижает образование заусенцев и пустот за счет кольцеобразного груза, размещенного вокруг подаваемого материала. Цель — совместить высокую скорость с высоким качеством.
Что это даст разработке автомобилей
При создании новых моделей обычно приходится готовить пресс-формы, делать прототипы и тратить время на изготовление опытных деталей. Nissan ожидает, что AFSD заметно сократит сроки разработки. Кроме того, малотиражные компоненты для нескольких изделий можно будет выпускать без изготовления пресс-форм, а это способно серьезно изменить привычную структуру затрат.
Рентгеновская «4D-визуализация»: сварку можно увидеть изнутри
Второе направление — система диагностической визуализации, которая использует два комплекта рентгеновского оборудования. Она позволяет получать высокоскоростные изображения: за одну секунду фиксируется 1000 кадров. Иными словами, инженеры получают возможность с высокой точностью наблюдать, как внутри материала ведут себя процессы во время сварки и соединения.
Зачем это нужно именно автопрому
Соединение железа и алюминия — один из ключевых и неизбежных этапов при производстве автомобилей. Но раньше «заглянуть» внутрь металла в момент сварки было невозможно, поэтому оптимизация режимов держалась на опыте, многочисленных пробах и ошибках.
Сейчас же требования растут: ради углеродной нейтральности, улучшения динамики и повышения безопасности производители все активнее используют новые материалы. В список входят:
- высокопрочные стали;
- алюминиевые листы с разными характеристиками поверхности и внутреннего качества;
- медь, которая, как ожидается, будет применяться чаще на фоне электрификации.
На этом фоне сложность сварки и склеивания резко увеличивается, а значит, возрастает ценность инструментов, которые позволяют быстрее и точнее подбирать оптимальные условия соединения.
Какие практические выгоды ожидает Nissan
Используя рентгеновскую систему, можно напрямую понять, что происходит внутри материала при разных методах соединения. Это дает возможность логически оценивать:
- оптимальные режимы для каждой пары материалов;
- плюсы и минусы различных способов соединения;
- области, где тот или иной метод наиболее уместен.
В Nissan рассчитывают, что такой подход ускорит разработку, поможет быстрее выводить новые модели и усилит позиции компании на мировом рынке.
Итог: ставка на скорость, качество и устойчивое будущее
Сотрудничество с Университетом Осаки Nissan рассматривает как практический путь к внедрению новых технологий в проектирование и производство. По ожиданиям компании, сочетание высокоскоростного ламинирования AFSD и «прозрачной» диагностики сварочных/клеевых процессов с помощью рентгеновской визуализации будет работать сразу на несколько целей:
- инновации в конструировании и разработке;
- снижение затрат;
- уменьшение воздействия на окружающую среду;
- повышение безопасности;
- формирование новых стандартов выбора материалов и проектирования автомобильных конструкций.
В более широком смысле такие исследования должны поддержать не только конкурентоспособность отдельных брендов, но и движение к устойчивому обществу. Снижение массы, рациональное использование материалов и надежные технологии соединения названы незаменимыми на фоне электрификации и экологических требований. Nissan, в свою очередь, намерена и дальше развивать инновации и углублять взаимодействие промышленности и науки, делая упор на более безопасные, производительные и экологичные автомобили (источник: global.nissannews.com).
