Fotele samochodowe zazwyczaj nie należą do najwygodniejszych, choć bywają chlubne wyjątki. Producenci mają w tej dziedzinie jeszcze wiele do zrobienia. Dzisiejsze fotele samochodowe konstruowane są z wykorzystaniem dość starych technologii. Prawdziwy skok jakościowy wymaga zupełnie nowego podejścia.

Toyota oraz firma Materialise prowadzą wspólne prace nad stworzeniem fotela samochodowego drukowanego w drukarce 3D. Efektem jest prototyp o bardzo lekkiej konstrukcji oraz znakomitych własnościach cieplnych.

lightweight-car-seat_fottoyota_central_rd_labs_inc

Firma Materialise zajmuje się opracowaniem cyfrowym i drukiem 3D projektów technologicznych przy użyciu ich autorskiego oprogramowania. Aby przygotować się do współpracy z Toyotą nad stworzeniem lekkiego fotela samochodowego, zespół programistów dodał nowe funkcje do opracowanego przez firmę programu 3-maticSTL. Specjaliści obu firm zaprojektowali cyfrowy model o złożonej topologii, z uwzględnieniem faktury materiału i jego własności fizycznych. Chodziło o uzyskanie optymalnej struktury przy wyeliminowaniu strat materiału.

toyota-car-seat-design-1-e1441971690313

W wyniku pierwszych przymiarek zespół szybko uzyskał niezbędne do sterowania drukarką pliki 3D STL, były one jednak zbyt duże i złożone, by nadawały się do praktycznego wykorzystania. Obie firmy nie uznają jednak słowa „niemożliwe”. Programiści oznaczyli pożądaną gęstość struktury w poszczególnych częściach fotela przypisanym jej odcieniem szarości. Następnie odcienie szarości zostały zinterpretowane przez program Mimics, który pierwotnie powstał jako narzędzie do przetwarzania obrazów wykorzystywanych w medycynie. Za pomocą programu Materialise 3-maticSTL wzbogaconego o nowe funkcje opracowane specjalnie na potrzeby projektu, wygładzono krawędzie fotela i dodano do niego strukturę z elastycznych belek, aby poprawić komfort użytkowania.

pattern-of-elastic-beams_fot_toyota_central_rd_labs_inc

Dużą zaletą projektu są miejsca o obniżonej gęstości struktury, które przyniosły dwojakie korzyści. Jedną z nich jest lepsze rozpraszanie ciepła, co sprawia, że pasażer mniej się grzeje i poci. Druga to ogromne zmniejszenie ilości materiału potrzebnego do wydrukowania – aż o 72%, czyli 18 kg.

Cyfrowy projekt uwzględniający teksturę i rozmieszczenie elastycznych wstawek był zbyt duży, żeby dało się go skutecznie przetworzyć na potrzeby druku. Obliczanie geometrii 3D dla całego fotela na raz uniemożliwiłoby jego produkcję. Rozwiązaniem okazała się technika plastrów, która pozwoliła ograniczyć obliczenia tylko do tej konkretnej warstwy, która miała być właśnie drukowana. Technologia ta ma ogromny potencjał rozwojowy. Pozwoli także w przyszłości w dużo prostszy sposób opracowywać bardzo złożone modele.