Metalowe komponenty silnika z drukarki 3D – lżejsze i wydajniejsze jednostki napędowe.
13 października 2025
Silnik to serce każdego pojazdu – klucz do osiągów i sukcesu samochodu. Dzięki drukowi 3D z metalu producenci mogą tworzyć komponenty silników o parametrach dotąd nieosiągalnych tradycyjnymi metodami. Ta technologia pozwala na produkcję skomplikowanych kształtów z lekkich, wytrzymałych stopów, co zmniejsza masę części, poprawia ich chłodzenie i zwiększa moc jednostek napędowych.
Druk 3D z metalu rewolucjonizuje podejście topowych marek do konstruowania.
Przykładem jest Ford, który zastosował druk 3D do produkcji głowic cylindrów w modelu Mustang Shelby GT500. Tradycyjne metody okazały się zbyt wolne i drogie, więc firma sięgnęła po technologię przyrostową. W efekcie Ford skrócił czas wytwarzania głowic oraz zminimalizował ryzyko błędów produkcyjnych. Wydrukowane z metalu głowice cechują się wysoką wytrzymałością oraz odpornością na temperaturę dzięki zastosowaniu specjalnego stopu aluminium.
Podobny sukces odniosło Porsche, drukując z metalu tłoki do silnika 911 GT2 RS. Dzięki ażurowej, zoptymalizowanej konstrukcji tłoki są o 10% lżejsze od standardowych i zawierają wewnętrzny kanał chłodzenia niemożliwy do wykonania tradycyjnymi metodami. Lżejsze tłoki pozwoliły zwiększyć prędkość obrotową i obniżyć obciążenie cieplne, co przełożyło się na dodatkowe 30 KM mocy. To duży wzrost wydajności osiągnięty bez zmiany pojemności czy liczby cylindrów, a jedynie dzięki nowatorskiej metodzie wytwarzania.
-> Redukcja masy: Drukowane komponenty mogą zawierać struktury kratownicowe, zmniejszając masę bez utraty wytrzymałości.
-> Wyższa moc i efektywność: Lżejsze, lepiej chłodzone części przekładają się na większe osiągi i wyższą efektywność pracy silnika.
-> Szybszy rozwój produktu: Bez potrzeby budowy form i narzędzi można szybciej wprowadzać innowacje konstrukcyjne.
Metalowy druk 3D rewolucjonizuje podejście do konstruowania silników. Pozwala projektować części „szyte na miarę” obciążeń, a następnie wytwarzać je od ręki jako prototyp lub nawet element produkcyjny. Rezultat to mocniejsze, lżejsze jednostki napędowe, dające producentom przewagę konkurencyjną w branży motoryzacyjnej.
W dniach 25/26 września 2025 roku mieliśmy przyjemność uczestniczyć w wyjątkowym wydarzeniu pt. Droniada Future Forum by Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa , które odbyło się w Warszawie. Wydarzenie to miało charakter dwudniowego cyklu konferencji, skupiając przedstawicieli świata nauki, biznesu, administracji i technologii, a także pasjonatów nowych rozwiązań w obszarze bezzałogowych statków powietrznych (BSP) i bezpieczeństwa cyfrowego. Innowacje, bezpieczeństwo i przyszłość dronów Hasłem przewodnim tegorocznej edycji była odpowiedzialna i bezpieczna transformacja technologiczna w erze automatyzacji i cyfryzacji . W programie znalazły się aż 4 panele dyskusyjne, a także wystąpienia ekspertów oraz liczne prezentacje rozwiązań technologicznych , m.in. w zakresie ochrony transmisji danych, cyberbezpieczeństwa, wykrywania zagrożeń czy nowoczesnych materiałów dla systemów bezzałogowych . Pierwszy dzień konferencji, pod hasłem IDEE, poświęcony był zagadnieniom prawnym, strategicznym i rynkowym, od wpływu unijnej dyrektywy NIS2 na branżę dronową, po wizję rozwoju rynku BSP w perspektywie najbliższych 5 i 10 lat. Dyskusje prowadzone przez uznanych ekspertów z sektora publicznego i prywatnego ukazały, jak istotną rolę odgrywają dziś technologie bezzałogowe w budowaniu bezpieczeństwa państwa i infrastruktury krytycznej. Drugi dzień, pod hasłem TECHNOLOGIE, pozwolił uczestnikom przyjrzeć się praktycznym aspektom rozwoju branży. Wystąpienia specjalistów z Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa, NASK, Politechniki Łódzkiej czy Akademii Marynarki Wojennej pozwoliły spojrzeć szerzej w przyszłość inżynierii dronowej. Począwszy od druku 3D i nowych materiałów, przez zaawansowane systemy nawigacyjne, aż po zastosowania sztucznej inteligencji w misjach ratunkowych i rolnictwie precyzyjnym. Nie zabrakło również okazji do zwiedzania laboratoriów badawczych Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa, które stanowią jedno z najnowocześniejszych centrów badawczych w Polsce. To tam teoria spotyka się z praktyką, a wizje inżynierów przeradzają się w rzeczywiste rozwiązania wspierające rozwój bezpiecznego lotnictwa przyszłości. Networking i wymiana doświadczeń Droniada Future Forum to nie tylko wiedza i technologie, ale także ludzie, otwarci, zaangażowani i pełni pasji. W trakcie wydarzenia mieliśmy okazję nawiązać wiele inspirujących kontaktów, wymienić się doświadczeniami i spojrzeć na przyszłość sektora dronowego z nowej perspektywy. Podziękowania Serdecznie dziękujemy Łukasiewicz - Instytutowi Lotnictwa za zaproszenie, profesjonalną organizację oraz inspirującą atmosferę wydarzenia. Cieszymy się, że mogliśmy być częścią tej wyjątkowej inicjatywy, która konsekwentnie łączy naukę, technologię i biznes w budowaniu innowacyjnej przyszłości polskiej branży dronowej.
W ostatnich latach wytwarzanie addytywne wyszło z roli ciekawostki w branży zbrojeniowej i stało się pragmatycznym narzędziem projektowym oraz produkcyjnym. Tłumiki (suppressors) są jednym z tych komponentów, na których szczególnie dobrze widać, jak zmiana paradygmatu - od klasycznej obróbki ubytkowej do druku metalu - przekłada się na parametry funkcjonalne, niezawodność i łańcuch dostaw. W skrócie: druk 3D nie jest „magiczny”, ale w pewnych obszarach daje przewagę, której nie da się „odtoczyć” na tokarce. Subtraktywne vs. addytywne: o co w tym naprawdę chodzi? Tradycyjny tłumik to zestaw precyzyjnie obrabianych elementów metalowych (korpus, komory, przegrody), które następnie spawa się lub skręca. Mamy więc „rzeźbienie” z litego materiału i nieuniknioną stratę surowca na wióry. W addytywnym podejściu (np. DMLS/SLM) detal powstaje warstwa po warstwie z proszku metalicznego spiekanego/ topionego wiązką lasera. Różnica nie sprowadza się do „metody wykonania” - to inny budżet swobody projektowej: można realizować kanały, komory, perforacje i topologie, których nie da się ekonomicznie uzyskać skrawaniem. Ta swoboda wprost przekłada się na kluczowe cechy tłumika, jak redukcja ciśnienia wstecznego, kontrola przepływu i odkształceń cieplnych. Dlaczego druk 3D ma sens akurat w tłumikach? Złożona geometria bez „kary” za obróbkę. Współczesne konstrukcje korzystają z wewnętrznych struktur i kanałów kierujących strumień gazów, aby ograniczyć efekt „gas to face” i zużycie mechanizmów broni. W podejściu addytywnym takie układy powstają „przy okazji” procesu nakładania warstw, a nie serii wieloosiowych operacji skrawania i spawania. Efekt: łatwiej jest zbalansować redukcję dźwięku z niskim back-pressure i powtarzalnością punktu trafienia. Metale trudnoskrawalne stają się „zwykłymi” proszkami. Stopy niklu klasy superalloys (np. Haynes 282) czy Inconel, typowe dla zastosowań wysokotemperaturowych, w AM przestają być problematyczne „dla narzędzia”. Wydajemy energię na spiekanie proszku, a nie na walkę z oporem skrawania. To ułatwia projektowanie rozwiązań do pracy w ciężkich warunkach termicznych i dynamicznych. Krótka pętla rozwoju. Iteracja „model → wydruk → test → poprawka” skraca czas dojścia do optymalnego kompromisu między akustyką, ciśnieniem zwrotnym, masą i trwałością. W praktyce umożliwia to mikro-aktualizacje projektu między seriami bez zamrażania kapitału w partiach prefabrykowanych komponentów. Materiały i środowisko pracy: perspektywa „mission readiness”. W ujęciu systemowym AM rozwiązuje trzy bolączki: długie czasy realizacji, wąskie gardła łańcuchów dostaw i ograniczenia geometryczne. W obszarze obronności przekłada się to na: Produkcję na żądanie / części powstają tam, gdzie są potrzebne Wsparcie systemów legacy / zamienniki komponentów bez oryginalnych narzędzi Odporność łańcucha dostaw / dzięki decentralizacji Po stronie materiałowej standardem są stale nierdzewne (np. 316L) i stopy tytanu o wysokim stosunku wytrzymałości do masy; istotną rolę w innych klasach komponentów odgrywają również miedź i stopy Cu-Ni (zarządzanie ciepłem, odporność korozyjna).
Drony są obecnie wykorzystywane na całym świecie w szerokim spektrum zastosowań, od operacji wojskowych i obronnych, poprzez badania, pomiary i nadzór np. w branży rolniczej, po rekreację i rozrywkę. Wydaje się, że liczba nowych zastosowań rośnie wykładniczo. Pozwala to, na mocno zatłoczonym już rynku producentów dronów, konkurować mniejszym firmom, które do wytwarzania dronów wykorzystują technologie addytywne, stawiając przede wszystkim na innowacyjność i szybkość wdrażania rozwiązań. Druk 3D, a w szczególności drukarki i materiały opracowane w ciągu ostatnich 5 lat, umożliwiły małym firmom szybsze wejście na konkurencyjny rynek. Technologie wytwarzania z filamentu (FDM), żywicy (SLA) i polimerowego proszku (SLS) idealnie nadają się do szybkiego projektowania i produkcji dronów (podwodnych, powietrznych lub podziemnych). 7 czynników, które należy uwzględnić przy wyborze odpowiedniej metody produkcji dronów. Waga i ładowność Drony powinny łączyć wysoką wytrzymałość konstrukcyjną z minimalną masą. Lżejsze modele charakteryzują się większym zasięgiem operacyjnym, jednak redukcja masy często odbywa się kosztem trwałości. Dzięki technologii druku 3D i materiałom takim jak nylon możliwe jest uzyskanie konstrukcji o wysokiej wytrzymałości przy zachowaniu niskiej masy. Złożone geometrie, których nie da się wykonać tradycyjnymi metodami, pozwalają na tworzenie dronów o zoptymalizowanej wytrzymałości i zredukowanej masie Trwałość i integralność strukturalna Rama drona musi wytrzymać uderzenia i ciągłe obciążenia podczas lotu, przenosząc kamery, źródło zasilania i inne elementy. Przepływ powietrza wokół źródła zasilania jest niezbędny do utrzymania odpowiedniej temperatury i funkcjonalności elektroniki oraz łączności radiowej z operatorem. Drukowanie 3D SLS dronów umożliwia tworzenie złożonych geometrii, zapewniających optymalny przepływ powietrza przy zachowaniu integralności strukturalnej. Odporność na warunki środowiskowe Drony są narażone na działanie trudnych warunków klimatycznych - konstrukcje muszą więc zapewniać wodoodporność elektronice, być odporne korozyjnie i niewrażliwe na ekstremalne temperatury. Koszty i elastyczność Druk 3D jest idealnym rozwiązaniem od prototypowania aż po produkcję średnioseryjną, pozwalając zoptymalizować koszty wytwarzania, zmiany w produkcji można w szybki sposób wdrożyć co dodatkowo sprawia, że linia produkcyjna jest bardziej elastyczna i uniwersalna. Ekranowanie zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) i przezroczystość RF Juz na etapie projektowania trzeba podjąć decyzję, które elementy wymagają ekranowania, a które wymagają otwartych linii komunikacyjnych między odbiornikami. Następnie należy odpowiednio dobrać materiały i metody produkcji. Proszek kompozytowy PA 11 CF wydaje się najlepszym wyborem do ekranowania elementów EMI, dzięki występowaniu w nim włókien węglowych. Łatwość montażu, możliwość naprawy w terenie Drony z założenia są urządzeniami działającymi w terenie. Operatorzy muszą mieć możliwość łatwej i szybkiej wymiany/naprawy/modyfikacji poszczególnych części - druk 3D bardzo ułatwia dostawy tych części „na żądanie”. Personalizacja Do produkcji korpusów tradycyjnych dronów FPV wykorzystywane są laminowane arkusze włókna węglowego, które zapewniają dobry stosunek wytrzymałości do masy, ale równocześnie ograniczają złożoność konstrukcji i elastyczność ze względu na ograniczenia produkcyjne. Jedynym sposobem na ekonomiczną personalizację drona jest wydrukowanie większości jego kluczowych komponentów w technologii 3D. 3 główne technologie druku 3D w produkcji dronów. FDM Zastosowanie: Szybkie prototypowanie, drony docelowo przeznaczone do ćwiczeń obronnych (materiały eksploatacyjne), modele do sprawdzania dopasowania SLA Zastosowanie:Szybkie oprzyrządowanie do elementów z włókna węglowego, szybkie prototypowanie, niestrukturalne komponenty końcowe, wodoodporne uszczelki SLS Zastosowanie:Produkcja małoseryjna i średnioseryjna, wsporniki, obudowa, łopatki wirnika Podsumowując, nieograniczona dostępność technologii addytywnych oraz coraz niższe koszty systemów i materiałów do druku 3D, umożliwiają uzyskanie niezależności produkcyjnej, co jest kluczowe w przypadku tak dynamicznej i tak szybko rozwijającej się branży bezzałogowych statków powietrznych.
