Дослідники друкують 3D лінзи для фар, долаючи труднощі виробництва

3D-друк для лінз фар забезпечує більшу гнучкість і продуктивність, ніж традиційні технології. В автомобільному секторі часто використовується адитивне виробництво (AM), оскільки ця технологія цінується для виробництва деталей з оптимізованою топологією та вагою, нестандартних компонентів, прототипів і малих серій. Однак 3D-друковані лінзи для фар не є поширеними в промисловості.

Лінзи для фар мають вирішальне значення для системи освітлення автомобіля, оскільки вони забезпечують рівномірну передачу світла по дорозі, забезпечуючи безпечне водіння в темний час доби. Лінзи також захищають лампочки від таких факторів навколишнього середовища, як пил, сміття, сніг і дощ. Деталі також пропонують можливість персоналізації, тому що унікальні лінзи можуть додати естетичного компонента автомобілю.

Традиційно фари вироблялися масово, зосереджуючись на незмінній якості, але в міру того, як автомобільна промисловість розвивається, ринок бажає більш різноманітних продуктів, які відповідають унікальним потребам. Але цей перехід до більш персоналізованих рішень важко пристосувати до масового виробництва, оскільки витрати на традиційні форми для лінз потребують ретельної оцінки фінансових ризиків і вигод перед початком виробництва, створюючи довший процес прийняття рішень.

Керівник дослідницької групи Чіа-Хунг Йе пояснив: «Оскільки дизайн продукції стає все складнішим, конструкція прес-форм і виробничі процеси також стають складнішими, що сповільнює швидкість виробництва. Щоб залишатися конкурентоспроможним на ринку, що швидко змінюється, виробничі можливості повинні швидко відповідати цим вимогам».

Випробування передбачало виготовлення 14 лінз для фар протягом одного восьмигодинного циклу друку, а також лінз, виготовлених на станках з ЧПК, і лінз із зворотним проєктуванням. Потім дослідники виміряли ключові властивості лінз, включаючи пропускну здатність світла, профіль поверхні, радіус кривизни, діаметр, висоту та шорсткість поверхні. Результати? Надрукована на 3D лінза мала мінімальну похибку радіуса кривизни, виняткову шорсткість поверхні та пропускну здатність 93%. Ці результати були такими ж, як і для зразка, обробленого за допомогою ЧПУ, який мав 94-% коефіцієнт пропускання, і двох типів лінз із зворотним проектуванням (91 і 94 ідеальних), перевищуючи 90-% коефіцієнт пропускання комерційно доступних полікарбонатних лінз.

3D-друкована версія не тільки могла протистояти версіям традиційного виробництва, але використана смола коштувала близько 30 доларів, демонструючи економічну ефективність. Згідно зі звітом, дослідження показало, що 3D-друк підходить для створення прототипів, підвищення ефективності роботи та скорочення часу виробництва. 

Дослідження під керівництвом PI Chia-Hung Yeh і кандидата на докторську дисертацію Wei-Min Chen  було проведено в лабораторії цифрового проєктування Департаменту промислової інженерії та інформації про підприємства Тунхайського університету. 

Вей-Мін Чен, докторант, який допомагав керувати дослідженням разом із Йе, пояснив: «Технологія 3D-друку має значні перспективи для виробництва оптичних компонентів, дозволяючи швидко створювати прототипи дизайну продукту, дозволяючи дизайнерам та інженерам швидко перевіряти естетичні, структурні та функціональні аспекти своїх творінь. Крім того, це дає змогу втілити в життя складні та інноваційні проєкти, скорочуючи цикл розробки нових моделей транспортних засобів і підвищуючи загальну конкурентоспроможність на ринку».