Studerende vækker "åndende" Audi-bilsæder til live med 3D-printning

Responsivt bilsæde muliggjort af 3D-print i stort format viser innovationspotentialet for additiv fremstilling i bilindustrien.

Mens fokus ofte er på motorkraft og udvendigt design, når man taler om biler, er der en anden bilfunktion, der er moden til innovation. Bilsædet, der fungerer som grænseflade mellem fører og køretøj, er et af de vigtigste elementer i en bil og skal tilbyde ergonomisk støtte, sikkerhedsfunktioner og komfort.

I de senere år har der været et stigende fokus på, hvordan man kan genopfinde og forbedre bilsæder ved hjælp af nye designkoncepter og avanceret produktion, såsom 3D-print. Et af disse projekter, "Concept Breathe", var resultatet af et samarbejde mellem studerende på Braunschweig University of Art, den tyske bilproducent Audi og 3D-printspecialisten BigRep.

En indsats fra flere partnere

Concept Breathe, som kulminerede i skabelsen af et "åndbart" bilsæde i fuld størrelse, blev født ud af en udforskning af fremtidens bil. De designstuderende fra Braunschweig, under ledelse af Dr. Manuel Kretzer, professor i materiale og teknologi, og Audis udviklings-/innovationsenhed under ledelse af Mike Herbig, blev inspireret af tanken om, at fremtidens bil kunne have en større forbindelse til føreren. Som de siger: "Hvad hvis den blev en partner, der reagerer og svarer på vores handlinger, en organisme, en ven, der lever og ånder?"

Interessant nok var Audi allerede begyndt at forfølge denne idé med udviklingen af Klaraen "følsom Audi A1" i 2017. Dette konceptstudie havde til formål at skabe større empati mellem bil og fører ved at skabe en følsom bil, der ser ud til at ånde. Åndedrætseffekten var resultatet af 39 elektriske motorer installeret under bilens metalværk og adskillige sensorer, der ville gøre Klara i stand til at trække vejret og reagere på sine omgivelser.

Concept Breathe-bilsædeprojektet, der blev gennemført i foråret 2017, var en udvidelse af det eksperimentelle Klara-initiativ, der forsøgte at kombinere forskellige teknologier og designprincipper for at skabe et mere menneskeligt bilsæde, der dynamisk kunne bevæge sig sammen med føreren.

"Hvad nu, hvis sædet blev en partner, der reagerer og reagerer på vores handlinger, en organisme, en ven, der lever og ånder?"

Konceptet bag 'Concept Breathe'

Siddepladsprojektet blev udført af en gruppe på 10 bachelorstuderende på Braunschweig University of Art som en del af deres Digital Crafting-modul. Kurserne i dette modul er specifikt rettet mod at udvikle "en eksperimentel forståelse af nye designmuligheder" ved at udnytte innovative algoritmiske og parametriske designprincipper samt digitale fremstillingsteknologier, såsom 3D-print, der bringer designkoncepter til live.

I sidste ende var bilsædets design inspireret af organiske former og systemer og bestod af flere aktive komponenter integreret i en letvægtsramme. På grund af det endelige designs komplekse geometri - som var resultatet af flere parametrisk designede iterationer - besluttede studenterteamet og deres partnere at 3D-printe 1:1-sædeprototypen. BigRep, der er kendt for sine store 3D-printere, var mere end klar til opgaven.

Sædestrukturen blev 3D-printet ved hjælp af BigRep ONE maskine, som har en stor byggevolumen på op til en kubikmeter, og BigRep's PRO HT filamenten biopolymer, der er nem at printe med forbedret temperaturbestandighed sammenlignet med traditionel PLA. Printprocessen tog næsten 10 dage at gennemføre, hvilket på det tidspunkt markerede BigReps længste print.

På den 3D-printede ramme blev der monteret 38 skræddersyede aktive komponenter, som skabte en haptisk og visuel åndedrætseffekt, sammen med en række specialdesignede puder lavet af et højtydende tekstil for optimeret komfort og støtte. Som designteamet udtrykte det: de aktive komponenter (vist i rødt) "er designet til at øge sædets evne til at reagere på skiftende kørselsforhold, men især til at øge brugerens identifikation med det levende objekt gennem åndedrætsbevægelser."

Baner vejen for innovation

BigReps 3D-printteknologi var afgørende for realiseringen af projektet. Ikke alene var virksomhedens 3D-printer i stort format udstyret til at håndtere størrelsen på bilsædets struktur i fuld størrelse (hvilket reducerede behovet for samling efter printning), den var også i stand til at gengive produktets komplekse organiske form. Desuden tilbød 3D-print projektpartnerne en omkostningseffektiv måde at skabe en stor prototype direkte på uden at skulle investere i værktøj eller anvende komplekse forsyningskæder.

På samme måde som 3D-print i stort format var afgørende for at bringe dette konceptdesign til live, bruges teknologien nu i hele bilindustrien til at udforske nye designideer og bringe nye innovative løsninger på markedet, fra hurtige prototyper til dele til slutbrug. Især inden for sæder til biler har der været en række projekter, der udnytter teknologiens evne til at skabe komplekse designs, der er optimeret til ydeevne og komfort, samt tilpassede produkter i stor skala.

På samme måde lancerede den tyske bilproducent Porsche for nylig en 3D-printet sæde med fuld skålform som integrerer 3D-printede gitre, der kan tilpasses, og som giver overlegen støtte og åndbarhed. Ligesom Concept Breathe lægger det 3D-printede sæde vægt på forbindelsen mellem menneske og teknologi for at skabe en forbedret køreoplevelse, især i højtydende køretøjer.

3D-printning er fremtiden for bilindustrien

I sidste ende ville Concept Breathe-projektet ikke have været muligt uden additiv fremstilling, især BigReps 3D-printning i stort format. Teknologien viste sig at være afgørende for hurtigt og omkostningseffektivt at bringe en innovativ idé til live.

For den bredere bilindustri har evnen til at 3D-printe store strukturer og produkter i et enkelt stykke enorme fordele. For det første giver det mulighed for designkonsolidering, så store strukturer kan printes på én gang, hvilket minimerer monterings- og efterbehandlingstiden. Det har betydelige tids- og omkostningsmæssige konsekvenser, uanset om brugerne printer et designkoncept, en funktionel prototype eller en del til slutbrug.

Teknologien gør det også muligt for produktdesignere at skabe tidligere umulige designs, hvilket åbner op for ubegrænsede muligheder for innovation. Med den kan fremsynede individer og teams (som de designstuderende fra Braunschweig og deres partnere hos Audi og BigRep) virkelig dykke ned i nye ideer og omdanne dem til noget virkeligt, noget der kan forme fremtiden.

Hvis du vil vide mere om, hvordan 3D-print hjalp med at bringe Concept Breathe-artiklen til live, kan du tjekke følgende video og den oprindelige dækning af projektet.

Er du interesseret i, hvordan BigRep ONE kan åbne op for din innovation? Læs mere om print i stor skala her.