Met 3D-printer nu thuis je eigen supercar maken

Er is een goede reden om een 3D-printer op je verlanglijstje te zetten. De technologie kan nu worden ingezet om thuis een aantal van de meest populaire auto’s van Ford te printen, onder andere de Ford GT, de Ford Mustang en de Focus RS. Het is dan ook niet meer dan logisch dat 3D-printen bij de ontwikkeling van de definitieve versie van deze drie auto’s een belangrijke rol heeft gespeeld.

Ford zet 3D-printen in om prototypeonderdelen te maken en daarmee de ontwikkeltijd aanzienlijk te verkorten. Zo kunnen designers en technici snel een groot aantal verschillende invalshoeken testen en verbeteren. Het traditioneel vervaardigen van prototypen van onderdelen is erg tijdrovend. Ford kan een 3D-onderdeel printen in slechts een paar uur, voor maar € 1.000. Dat maakt experimenteren een stuk makkelijker, en het maakt de weg vrij voor radicalere, innovatieve ontwerpen.

Bij het ontwikkelen van de Ford GT hebben ontwerpers 3D-printtechnieken gebruikt voor het van de Formule 1 afgeleide stuurwiel met geïntegreerde rijmodischakelaars en schakelflippers. Technici hebben ook belangrijke lichtgewicht structurele componenten geprint voor de naar boven openende portieren.

Voor klanten met een eigen 3D-printer biedt de Ford 3D Store de eerste officiële ‘one-stop’ onlinewinkel voor het 3D-printen van auto’s. Klanten kunnen niet alleen hun eigen Ford GT printen; er zijn ook sjablonen voor 1000 andere modellen, zoals de Focus ST, Fiesta ST en de Amerikaanse F-150 Raptor.

“Het gebruik van 3D-printtechnologie heeft de manier waarop we nieuwe auto’s ontwerpen en ontwikkelen volledig veranderd. We kunnen creatiever zijn bij het bedenken van mogelijke oplossingen, en voor de klant heeft dat het voordeel dat de laatste trends op ontwerp- en technologisch gebied sneller worden verwerkt in onze auto’s,” aldus Sandro Piroddi, Supervisor Rapid Technology bij Ford Europa.

Ford heeft zelfs de derde 3D-printer ooit gekocht, die in 1988 is gemaakt, en heeft sindsdien wereldwijd het 500.000e 3D-geprinte onderdeel gemaakt: een motorkap voor de geheel nieuwe Ford Mustang. Vandaag de dag zijn printers sneller, zuiniger en ongelooflijk accuraat. Prototypes worden overal voor gebruikt, van motoronderdelen tot velgen en complex detailwerk.

Om een ontwerp tot leven te brengen, maakt het Ford-designteam eerst een schets. Vervolgens maken kleimodelbouwers een schaalmodel van de auto en later een model op ware grootte om de afmetingen te beoordelen en het ontwerp verder te ontwikkelen. Tegelijkertijd maken grafisch ontwerpers een model met behulp van CAD (computer-aided design). De twee modellen worden samen ontwikkeld, zodat er optimaal kan worden geprofiteerd van de sterke punten van beide disciplines. Sommige onderdelen worden uitgewerkt in klei, maar complexere en gedetailleerde onderdelen worden meestal digitaal ontwikkeld en vaak 3D-geprint. Op dat moment komt het Rapid Prototype-team, dat is gevestigd op het Europese hoofdkantoor van Ford in Keulen, in actie.

Afhankelijk van of de behoefte technisch van aard is of te maken heeft met het ontwerp, evalueert het Rapid Prototype-team het ontwerp en gebruikt het een van de beschikbare technieken, zoals 3D-printen, om het onderdeel te maken waaraan op dat moment wordt gewerkt. Voor 3D-printen is CAD-software nodig die onderdelen in flinterdunne lagen ‘snijdt’ om een 3D-geprint prototype te maken.

Het resultaat is een sjabloon voor de 3D-printer. Hoe robuust het prototypeonderdeel moet zijn, bepaalt van welk materiaal het wordt gemaakt. Mogelijke materialen zijn bijvoorbeeld plastic, zand en metaal. Laag voor laag worden de materialen met behulp van een laser samengelast tot ze de gewenste vorm hebben. Na het printen wordt overtollig materiaal afgevoerd en wordt het onderdeel indien nodig afgewerkt, bijvoorbeeld door het te schuren of te verven. Het uiteindelijke onderdeel kan vervolgens worden geleverd aan de ontwerpstudio of testfaciliteit en kan direct worden gebruikt.

Nieuwe Ford GT en Mondeo Vignale

Een belangrijke reden om 3D-geprinte onderdelen te gebruiken bij het ontwikkelen van de nieuwe Ford GT-supercar was dat de afwerking zo nauwkeurig en snel verloopt. De Ford GT-raceauto, die volgend jaar meedoet in Le Mans in het kader van de FIA World Endurance Championship, profiteerde ook van de technologie, die werd ingezet voor de ontwikkeling van het inlaatspruitstuk van de EcoBoost-racemotor.

3D-printen heeft Ford in staat gesteld om honderden verschillende ontwerpen uit te proberen voor de nieuwe Mondeo Vignale, de eerste in een reeks Ford Vignale-auto’s die klanten een product in een hogere prijsklasse levert met een persoonlijke eigendomservaring. Verschillende prototypeonderdelen zijn geproduceerd met behulp van 3D-printen, bijvoorbeeld het unieke achtkantige Vignale-ontwerp in de bovenste voorgrille, met aluminium sierlijst, een donkere, matte metaallakafwerking en gepolijste aluminium omlijsting. Hetzelfde geldt voor de hoogglans benedengrille met verchroomde balken en portierafwerking.

Ontwerpers hebben 3D-printen ook ingezet voor de Vignale-logo’s en de accenten in het exterieur, die van nylon zijn gemaakt. De speciale 19” Vignale lichtmetalen velgen van glanzend nikkel en de dubbele verchroomde uitlaten met gepolijste aluminium omlijsting zijn eveneens geprint.

Van prototype tot productie

Ford doet samen met Carbon3D in de Verenigde Staten onderzoek naar de toekomst van rapid prototyping en de capaciteit van kleine productieprogramma’s. Het partnerschap loopt voorop bij de ontwikkeling van toekomstige 3D-printmaterialen die bestand zijn tegen de lading, de hoge temperaturen en de zware trillingen die komen kijken bij het testen van auto’s.

CLIP (Continuous Liquid Interface Production technology), een 3D-printtechnologie die in de filmindustrie wordt gebruikt voor special effects, maakt 25 tot 100 keer zo snel onderdelen van UV-materialen dan conventionele 3D-printprocessen. Deze onderdelen beschikken over de mechanische kwaliteiten die vereist zijn voor veel Ford’s. Ontwerpers van Ford in de Verenigde Staten gebruiken de technologie om kleine onderdelen voor het interieur van de Ford Focus Electric en de Transit Connect te maken.

“3D-printen bestaat al 25 jaar, hoe ongelooflijk dat ook klinkt, en is een technologie die sneller vooruitgaat dan ooit, wat allerlei nieuwe mogelijkheden voor het ontwikkelen van toekomstige auto’s creëert,” zegt Piroddi.