Втулки, крепеж и не только: что можно напечатать для машины на 3D-принтере

Не за горами тот день, когда мастер автосервиса будет спрашивать клиента – «ставим оригинальную запчасть, китайскую или печатаем у нас?». Пока же столь фантастическое будущее еще не наступило, давайте разберемся, как можно задействовать 3D-принтер в повседневном ремонте автомобиля своими руками и что на нем можно напечатать из деталей машины?

Когда-то в инструментальном ящике среднестатистического автолюбителя жил лишь простейший набор инструментов – рожковые ключи, пассатижи, несколько отверток и непременный молоток на килограмм-полтора. Узкозаточенные специнструменты для разборки тех или иных узлов слыли редкостью, ибо моторы, трансмиссии и подвески были простыми, а свободного места под капотами – с избытком.

С годами все поменялось… Увесистый повседневный ящик с инструментами жигулиста из 80-х зачастую можно заменить навороченным продвинутым мультитулом, зато для полномасштабного самостоятельного обслуживания и ремонта современного автомобиля требуется целый арсенал сложных средств, способных привести в ужас автолюбителя карбюраторной эпохи. И те, кто осознанно становятся владельцами немолодого бизнес-класса или даже премиума, видят отчетливый смысл в приобретении инструментов или софта, предназначенного для автосервисов, а вовсе не для любителей. Ибо частенько именно в руках любителей (например, купленная вскладчину в рамках интернет-автоклуба поклонников какой-либо модели) оснастка приносит куда большую пользу, нежели в кривоватых руках мастеров из дилерского центра.

Да, по-своему правы те, кто уверен, что приобретение, к примеру, специальных оправок для фиксации валов при замене ГРМ, нерационально – востребованы они весьма нечасто, и за эти же деньги процедуру вам проведут в сервисе, где такие оправки давно имеются, а небольшую разницу в деньгах покроет экономия времени и сил. Но многие резонно считают иначе: если автовладелец умеет и любит делать что-то своими руками, то он и сделает качественнее (ибо его не подгоняет план и график!), и стоимость инструмента впоследствии отобьет за счет помощи одноклубникам своего города или района с аналогичными машинами. В общем, правды тут, как всегда, две, и какая «правдивее» – вопрос индивидуальный…

Да, у суперпрофессионалов-реставраторов в наличии есть даже станки типа «английского колеса» с огромным ассортиментом оснастки, позволяющей самостоятельно изготовить сложнейшие кузовные детали из листового железа! Но если говорить о любителях-хоббийщиках, занимающихся некоммерческим ремонтом и восстановлением автомобилей для души, но на достаточно высоком уровне, то самый продвинутый на сегодняшний день инструмент в их арсенале – это, наверное, 3D-принтер. Категорически необходимым его, безусловно, назвать нельзя и едва ли целесообразно приобретать исключительно в расчете на ремонт авто. Но если он у вас УЖЕ есть и освоен/осваивается, то и в гараже ему найдется немало работы – во многих случаях принтер и ремонт облегчает изрядно, и деньги экономит!

Сам по себе 3D-принтер далеко не сегодня поселился в гаражах продвинутых ремонтников-любителей и даже профессионалов. Многим он уже хорошо известен в этом качестве, и в самом ближайшем будущем расширение его потенциала видится практически безграничным! К примеру, еще в 2015 году Toyota предлагала владельцам городских трициклов i-Road печатать пластиковые кузовные панели для придания индивидуальности мини-машинкам, а один из крупнейших производителей запчастей в мире, компания Mahle, совместно с Фраунхоферским институтом химических технологий совсем недавно представила пластиковый блок-корпус для распредвала!

Полимеры уже активно проникают даже в ответственные узлы моторов, а любительские «алишные» 3D-принтеры осваивают все новые виды пластиков и даже поглядывают в сторону металлов. Так что не исключено, что не за горами время, когда мы будем забивать в поисковую строку браузера запрос, типа «скачать файл для печати комплекта запчастей для капремонта двигателя Лада Гранта», а затем нажимать на кнопочку «отправить на печать»… «Количество копий: поршень – 4 штуки, вкладыш шатунный – 8 штук…» и так далее.

Шутки шутками, но уже сегодня многие автолюбители успешно печатают себе пластиковые детали, которые изготовить на принтере проще, быстрее и дешевле, чем заказывать в магазине и ждать. А частенько бывает так, что даже одна-единственная созданная технологией трехмерной печати пластиковая деталюшка экономит сумму, превышающую стоимость самого 3D-принтера начального уровня!

Взять, к примеру, фирменные болячки некоторых немецких авто «из первой тройки» – износ зубьев шестерней в электронной дроссельной заслонке, которые можно купить только в сборе с заслонкой, или направляющие стеклоподъемника, существующие только в составе механизма подъемника в сборе… Особо продвинутые «тридэшники» обладают 3D-сканерами, позволяющими не чертить деталь с нуля в программе-моделировщике, снимая размеры штангенциркулем с оригинала, а просто отсканировать ее. А у некоторых в арсенале имеются принтеры, размеры области печати которых позволяют напечатать даже колесный колпак R15-R17… Правда, это, скорее, исключение, и большинство «печатающих автомобилистов» располагают относительно скромными китайскими принтерами с областью печати, не превышающей 200х200х200 мм, плюс-минус…

О своих примерах использования 3D-принтера в практике любительского авторемонта «Колесам» рассказал один из наших читателей, Владимир из подмосковного Щелково, активно использующий его для реставрации своего старенького универсала Volvo 850 1995 года.

Крепление резинового уплотнителя двери

На стыке передней и задней дверей в Volvo 850 проложен резиновый уплотнитель. И там, где контур двери в районе стекла образует «ступеньку», уплотнитель поддерживает достаточно сложной формы пластиковая деталь. Со временем на ней от хрупкости отламываются фиксирующие лепестки, и уплотнитель начинает провисать и отходить. Найти отдельно этот элемент практически нереально, а вот «клонировать» по образцу-оригиналу – запросто!

Упоры для опускания ветровика в люке

Когда открывается электрический потолочный люк, перед ним поднимается полоска-«ветровик», защищающая салон от попадания пыли и насекомых на скорости. Поднимает «ветровик» пружина, а вот складывается он при движении люка на закрытие, упираясь в пластиковые скользящие упоры. Эти детали со временем приобретают хрупкость и разрушаются, а заказать и приобрести новые чрезвычайно сложно.

Пистоны крепления накладок порогов

Штатные верхние пистоны крепления фальш-порогов на Volvo 850 одноразовые: шляпки ломаются при снятии, а распорный штырь выдавливается внутрь порога. Стоят эти ерундовые детальки под 200 рублей штучка, а нужно их 14 штук… Изготовленные на 3D-принтере, новые пистоны имеют улучшенную конфигурацию (клин вместо цилиндрического распорного штырька) и обходятся очень дешево!

Втулка замка крышки бензобака

Простенькая цилиндрическая втулочка-направляющая, через которую выходит запирающий крышку бензобака язычок замка. Деталь ерундовая, но весьма ответственная. Изнашиваясь, она вызывает перекос язычка и риск в один прекрасный день не открыть бензобак… Отдельно в каталогах втулка не детализируется и не продается, но зато легко печатается.

Уплотнитель плафона подсветки номерного знака

Съемный плафон любого вспомогательного светового прибора защищается от проникновения влаги прокладкой из эластомера, повторяющей его контуры. Чаще всего эта прокладка идет в комплекте с фонарем и в виде самостоятельной детали не существует. Однако ее несложно напечатать из специального эластичного «резинопластика», и новая прокладка будет ничуть не хуже оригинальной.​

Это лишь несколько примеров полезных мелочей, которые владелец «850-й» изготовил себе на принтере. И пусть вас не смущает желтый цвет у некоторых – на фото попали пробные прототипы из дешевого филамента, а конечный вариант печатался из пластиков с другими свойствами.

Сейчас в работе у Владимира находится еще одна интересная деталь – часть корпуса выключателя кик-дауна. Этот выключатель располагается в пластиковом цилиндрическом корпусе непосредственно на самом тросе, и его наконечник склонен со временем трескаться и отламываться под воздействием внутренней достаточно тугой пружины и дополнительно сжимающих ее интенсивных движений педали. Продается пластиковая деталь только в сборе с тросом, и весьма недешева даже на разборках, где отлично знают о ее востребованности. Про цену новой и говорить страшно – для пожилого автомобиля никто ее в здравом уме не купит. Поэтому приходится снимать размеры оригинала и думать, как усилить или армировать деталь, чтобы изготовить клон, способный его заменить…

Впрочем, тех, кто обрадовался и размечтался, что уже завтра выпишет себе с Али принтер и наляпает на нем пол-машины, стоить слегка отрезвить… Полезность 3D-печати сложно переоценить в ряде случаев, но, к сожалению, нужно констатировать, что нынешний уровень развития индустрии принтеров и расходных материалов (во всяком случае, бюджетного сегмента) не позволяет «просто взять и напечатать» (с).

Рассчитывать на то, что модели всех нужных деталей вы найдете и скачаете в интернете, не стоит. Всякая экзотика (а редкие и неходовые детальки немолодых машин – это чистой воды экзотика) там, как правило, не встречается либо (гораздо реже!) продается за деньги. Поэтому вам в обязательном порядке придется осваивать рисование в программах трехмерного моделирования, а также владение штангенциркулем и микрометром. Важны также общие технические навыки, позволяющие разбираться в свойствах материалов и понимать: что можно сделать из пластиков с ограниченной прочностью, а что нельзя…

Плюс, несмотря на то, что по применению 3D-принтеров в сообществе любителей уже наработан достаточно большой опыт, практику реальной печати вам все равно придется «нащупывать» опытом, проходя по собственным граблям и ошибкам. Устранение огрехов сборки конкретных китайских моделей принтеров, настройки температурных режимов, умение разбираться в особенностях адгезии и усадки конкретных типов нити-филамента (которые могут различаться по качеству от партии к партии даже у одного бренда) и многое другое. 3D-принтер это не «нажми на кнопку – получишь результат!» (с), а большое и увлекательное хобби, и чтобы он помог вам в том числе и в гаражных делах, придется потратить немало времени на его освоение.

Первопечатники: кто и зачем выпускает машины на 3d-принтере

Будущее принадлежит вещам, сделанным на 3d-принтере – в этом уверены множество инвесторов по всему миру, которые вкладывают деньги в новую технологию. Если не углубляться в технические подробности, трехмерная печать подразумевает склеивание слоев материи между собой – так, что на выходе получается деталь заданного размера сколь угодно сложной формы. В этом заключается принципиальное отличие от метода, которое человечество использовало до сих пор: на протяжении столетий люди брали исходный материал и придавали ему желаемую форму, отсекая все лишнее. Новый способ экономит сырье, а также позволяет сразу получать большие и сложные конструкции без необходимости крепить друг другу мелкие детали.

На 3d-принтере уже печатают мебель, строительные блоки, протезы, летающие беспилотники и даже огнестрельное оружие. Несколько лет назад к списку присоединились автомобили: сразу несколько разработчиков из разных стран мира заявили о выпуске машин, сделанных по новой технологии. Autonews.ru собрал самые амбициозные проекты автомобильных первопроходцев: от электрических трициклов до настоящих гоночных болидов.

Urbee, Канада

Один из самых нашумевших проектов автомобиля из 3d-принтера затеял американец Джим Кор. В 2010 году бизнесмен основал компанию Kor Ecologic и напечатал свою первую машину, названную Urbee. На изготовление 50 деталей трицикла ушло 2,5 тысячи часов. Создатели обещали, что новинка сможет разгоняться до 64 км/ч, а для зарядки электрической силовой установки будет достаточно дневного запаса солнечной энергии, которую накопят батареи на крыше обычного гаража. Мощность силовой установки составила 10 л. с.: в комплекте с электромотором машина получила дизельный двигатель с расходом топлива в 1,18 литра.

Согласно букве закона, Urbee оказался мотоциклом: для того, чтобы называться автомобилем, конструкции с пластиковым кузовом не хватало жесткости и прочности. Поначалу Кор бравировал, что на его детище уже нашлись 14 покупателей, но в итоге прототип остался невостребованным: получить подтверждение реальной продажи трициклов не удалось.

В данный момент Джим Кор с помощью краудфандинга собирает деньги на модель Urbee 2: предприниматель намерен сделать машину самым экологичным двухместным автомобилем на земле. Канадец не скупится на обещания – на официальном сайте Kor Ecologic коммерсант грозится преодолеть путь от Нью-Йорка до Сан-Франциско за рулем Urbee 2, затратив всего 38 литров горючего. Машина должна быть готова в 2015 году.

StreetScooter, Германия

Немецкая компания StreetScooter GmbH появилась в качестве подразделения Университета Аахена. Коммерческую структуру возглавляют заслуженные профессора – ученые проектируют велосипеды и автомобили на электрической тяге, а помогают им более 80 компаний-поставщиков со всей Германии. Свою миссию StreetScooter видит в создании доступного электрокара для недолгих поездок по городу: первым клиентом фирмы уже стала немецкая почта, которая развозит корреспонденцию на готовых машинах.

Следующая технологическая ступень для StreetScooter – электромобиль, отпечатанный на 3d-принтере. Специально для этого Университет Аахена приобрел Objet1000 от фирмы Stratasys: по словам профессора Кампкера, это самый большой трехмерный принтер, приспособленный для выпуска изделий из разных материалов, среди всех устройств, доступных на мировом рынке.

Электрокар C16 существует пока только в виде виртуальной модели: по словам ученых, на изготовление первого экземпляра потребуется 12 месяцев. Всеядность 3d-принтера позволит компании не ограничиваться пластиковыми деталями – в теории новый StreetScooter сможет получить напечатанные элементы из металла. Технические подробности C16 пока держатся в секрете: увидеть новинку можно будет в конце года.

Ken Okuyama Design, Япония

Японский дизайнер Кен Окуяма получил известность в автомобильном мире задолго до того, как открыл персональную студию: на счету специалиста работа в General Motors, Porsche и ателье Pinifarina, где он отвечал за облик Ferrari Enzo, P4/5 Competizione и Maserati Quattroporte. В настоящее время Окуяма создает концепт-кары под собственным брендом Ken Okuyama Design.

На токийском автосалоне 2013 года дизайнер представил разработку под названием kode9. Производитель называет получившееся купе «наполовину спортивной и наполовину гоночной машиной» — впрочем, куда интереснее, что карбоновые части кузова этого автомобиля были получены на 3d-принтере. В качестве двигателя Окуяма задействовал двухлитровый четырехцилиндровый турбированный агрегат мощностью 370 л. с. японского производства – обозреватели полагают, что в виду имеется мотор Honda, однако открыто конструктор этого не признавал. Масса концепта – 890 килограммов.

Еще одна модель Ken Okuyama Design, напечатанная на трехмерном принтере, называется kode7 Clubman и представляет собой переосмысленный Lotus Seven. Родстер с улучшенными динамическими характеристиками стоит 8,5 миллиона йен (4 миллиона 600 тысяч рублей по текущему курсу). Более 50% деталей для kode7 Clubman Окуяма создал на 3d-принтере: по словам дизайнера, такой метод позволил ему облегчить кузов автомобиля и снизить итоговую цену.

Local Motors, США

Пожалуй, наиболее серьезная компания среди тех, кто занимается 3d-печатью машин: серийная версия автомобиля из принтера от американского производителя Local Motors поступит в продажу в 2015 году. Наиболее серьезным препятствием для этого служат бюрократические препоны: в данный момент в Соединенных Штатах невозможно зарегистрировать автомобиль из трехмерного принтера. Компания уже готовит документы для сертификации – без них легально ездить на машине не получится.

Первый готовый экземпляр компания сотворила на глазах у публики. Двухместный электрокар под названием Strati появился на свет в сентябре прошлого года на международной производственно-технической выставке (IMTS) в Чикаго – процесс создания занял 44 часа, на протяжении которых за печатью мог наблюдать любой гость экспозиции.

Прямо сейчас Local Motors кажутся единственными, кто на своем сайте честно упоминают конкурентов. По словам производителя, Urbee создал первый автомобильный кузов, отпечатанный на трехмерном принтере, в то время Local Motors напечатал кузов и шасси единым блоком – ради модели Strati компания отказалась от понятия «рама» и создала цельную конструкцию, которая объединяет большинство элементов машины, неподвижных друг относительно друга. Вместе с «кузово-шасси» из принтера вышли приборная панель, центральная консоль и даже сиденья – в общей сложности 49 деталей. В обычных автомобилях присутствует до 5 тысяч компонентов. О 3d-печати напоминает и название: в переводе с итальянского Strati означает «Слои».

Ходовую часть электрокар позаимствовал у Renault Twizy – французская машина выступила донором силовой установки, батарей, подвески и электропроводки. Впрочем, конструкция Strati предполагает, что при желании электромотор можно заменить на обычный двигатель внутреннего сгорания. В существующей модификации автомобиль способен разгоняться до 64 км/ч, запас хода на одном заряде составляет 193 километра. По словам основателя Local Motors Джея Роджерса, после начала массового производства стоимость Strati составит 18 тысяч долларов.

Свои первые километры электрокар проехал 13 сентября 2014 года. Примечательно, что в Local Motors вообще не занимались дизайном: вместо этого аризонская компания объявила конкурс, участие в котором приняли более 200 человек из 30 стран мира. Автором лучшего дизайна оказался Мишель Аноэ: победитель получил приз в 5 тысяч долларов, а также увидел, как нарисованная им модель печатается на 3d-принтере. «Внешний вид Strati был создан нашим сообществом, производство начнется на нашей Микрофабрике, а за рулем будете лично вы», — говорится в официальном пресс-релизе Local Motors. Важный момент: вся компания финансируется за счет краудфандинга, а в проектировании новых моделей может поучаствовать любой желающий – Local Motors открыто делится своими разработками и честно верит в свободный обмен информацией.

Maasaica, Швеция

История Maasaica – плод воображения шведа Эрика Мелдаля, утописта, визионера и мечтателя. Но эта история настолько красива и детально продумана, что заслуживает отдельного рассказа. Согласно концепции Мелдаля, к 2040 году в мире завершится новая индустриальная революция: лидирующим регионом на планете станет Африка, а все производство на планете станет локализованным. Вместо больших заводов, глобализации и логистических цепей товары массового спроса будут делать там же, где живет потребитель – с помощью 3d-принтеров. Это позволит улучшить экологическую обстановку на планете и нормализовать социо-культурное развитие стран, которые принято называть «развивающимися».

Символом нового мира станет автомобиль Maasaica: машина, которую, по мнению Мелдаля, компания BMW разработает специально для племени Маасаи, живущего в экосистеме Серенгети на севере Танзании. Собственную Maasaica сможет распечатать на 3d-принтере любой обитатель Серенгети – связь с серверами BMW машина будет поддерживать через облачную платформу.

Абсорбирующее покрытие кузова будет впитывать туман и выделять из него воду – так автомобиль поможет решить проблему нехватки жидкости. Энергию для движения машина получит от солнца, а в кузове расположатся мини-резервуары для сбора дождевой воды. Покрышки Maasaica снабдят узором, имитирующим отпечатки лап льва: преследователям машины будет казаться, что там, где проехал автомобиль Мелдаля, прошел царь зверей. Наконец, кузов концепта будет выполнен из смеси травы с мицелием: в живой природе машина сможет полностью разложиться без всякого ущерба для окружающей среды.

Гоночные автомобили NASCAR, США

Внедрить трехмерную печать в гонки придумали в американской серии NASCAR. Так, чемпионская команда Stewart Haas Racing начала с приобретения трехмерного принтера для изготовления масштабных макетов будущих деталей. В 2012 году инженеры рассчитывали использовать трехмерную печать всего для шести компонентов. Вскоре количество выпекаемых макетов перевалило за сотню, агрегат начал работать в круглосуточном режиме, а к окончанию прошлого сезона через принтер прошло четыре тысячи деталей. Сейчас в Stewart Haas Racing печатают на 3d-принтере готовые запчасти для боевых машин – к примеру, таким способом изготовлен воздухозаборник рядом с радиатором.

В коллективе Joe Gibbs Racing, участвующем в NASCAR на автомобиле Toyota Camry, трехмерную печать применяют уже больше десяти лет. В 2014 году компания Stratasys, снабжающая команду 3d-принтерами, даже стала спонсором пилота Joe Gibbs Racing Эллиотта Сэдлера. Технологию применяет и Ford – автопроизводитель использует трехмерные макеты при доработке двигателей для высшего дивизиона NASCAR.

В данный момент 3d-ассортимент в NASCAR ограничен пластиковыми деталями, но уже совсем скоро список материалов сможет расшириться: в продаже появились трехмерные принтеры, работающие с металлом. Команды пока присматриваются к дорогим устройствам и не решаются тратить миллионы долларов на новое изобретение. Впрочем, опыт показывает, что как только кто-то из лидеров решится соорудить машину по новой технологии, за первопроходцами немедленно потянутся остальные – проигрывать гонки из-за слишком консервативного подхода не любит никто.

Areion, Бельгия

Вслед за выпеканием отдельных деталей в 3d-принтере оказался весь гоночный автомобиль. Воспользовавшись агрегатом бельгийской компании Materialise, старшекурсники факультета инженерных технологий академии Group T из города Лёвен изготовили кузов болида целиком.

Будущие инженеры назвали получившуюся машину Areion – в честь сверхбыстрого говорящего коня Ариона из древнегреческой мифологии. Болид соорудили в 2012 году для конкурса Формула-Студент: в этом соревновании гоночные автомобили собирают студенты и аспиранты со всего мира. Напечатать свое творение на 3d-принтере отважилась только команда Group T. Задумку осуществили с помощью стереолитографии — на трассе Хоккенхаймринг получившийся болид разогнался до 141 км/ч, а первую сотню набрал за 4 секунды.

Увы, одержать победу с этим автомобилем у бельгийцев не получилось, и в дальнейшем студенты переключились на менее экстравагантные технологии.

EDAG, Германия

Компанию EDAG основал инженер Хорст Экард в 1969 году. Фирма начала работать под названием «Конструкторское бюро Хорста Экарда» и на долгие годы закрепилась на переднем крае немецкой науки: специалисты EDAG выполняли инженерные заказы крупных автомобильных фирм и развивали аэрокосмические технологии – на счету компании проектирование кабин для космических кораблей, работа с композитными материалами, электрические системы и программное обеспечение. С такой родословной совсем неудивительно, что фирма создала один из самых изощренных прототипов, отпечатанных на 3d-принтере.

Представленный на автосалоне в Женеве 2014 года концепт-кар EDAG Genesis на полном серьезе мимикрирует под черепаху. Кузов автомобиля представляет собой защитную капсулу, куда помещены водитель и пассажиры – также как тело черепахи спрятано в панцирь. При этом кузов отпечатан на трехмерном принтере как единая деталь: собрать аналогичную конструкцию из нескольких частей было бы невозможно, так как крепления для подобных форм просто не изобретены. Разработка обошлась без колес и стекол: похоже, на первом этапе EDAG было достаточно продемонстрировать свои возможности в 3d-печати, и фирма не стала затруднять себя излишними деталями.

Зато к следующему автосалону в Женеве немецкая компания подготовит новую модель – купе Light Cocoon, у которого есть и колеса, и двери. При этом машину также выпекут на трехмерном принтере, а затем покроют специальным водоотталкивающим материалом под названием Jack Wolfskin: заменитель краски весит не более 19 граммов на квадратный метр, а сам слой на Light Cocoon окажется в четыре раза тоньше копировальной бумаги. На сей раз источником вдохновения для EDAG послужили листья деревьев.

Источник Источник https://www.kolesa.ru/article/vtulki-krepezh-i-ne-tolko-chto-mozhno-napechatat-dlya-mashiny-na-3d-printere
Источник https://www.autonews.ru/news/58259f479a794747431203d5