從東風(fēng)汽車3D打印應(yīng)用看砂模3D打印在輕量化領(lǐng)域的應(yīng)用

2018年1月5日,，東風(fēng)公司汽車輕量化鋁合金低壓鑄造研究中心四方合作共建簽約儀式，在湖北十堰的東風(fēng)汽車東風(fēng)汽車有限公司通用鑄鍛廠內(nèi)舉行,。此舉旨在通過產(chǎn)學(xué)研共建,，為新能源、動(dòng)力總成,、車身部件提供輕量化解決方案,，并滿足客戶同步開發(fā)需求及輕量化“產(chǎn)品貨架”開發(fā)需求。

東風(fēng)汽車公司通用鑄鍛廠,、湖北汽車工業(yè)學(xué)院、沈陽(yáng)鑄造研究所,、廣東峰華卓立科技有限公司4家單位簽署企校研四方戰(zhàn)略合作框架協(xié)議,。四方將利用各自優(yōu)勢(shì)，建立產(chǎn)學(xué)研全面合作關(guān)系,，共建汽車輕量化鋁合金低壓鑄造研究中心,，共同在汽車用鑄造鋁合金材料、鋁合金鑄件輕量化設(shè)計(jì),、鋁合金鑄造技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用等方面開展全方位合作,。

該低壓鑄造研究中心致力于提供鋁合金輕量化解決方案，將具備“先期開發(fā)能力”,、“先進(jìn)制造技術(shù)”,、“精益制造能力”和“高效服務(wù)能力”四大核心能力，以及“建立汽車輕量化的技術(shù)貨架”,，“提供差異化解決方案”,，“構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化,、信息化,、智能化的制造系統(tǒng)”，“形成具有關(guān)鍵技術(shù),、核心技術(shù)的鋁合金零部件”等六大功能,。

據(jù)介紹，鑄造中心主要開展有色低壓鑄造業(yè)務(wù),，構(gòu)建鋁合金低壓鑄造產(chǎn)品全價(jià)值鏈開發(fā)核心能力,，加強(qiáng)汽車新材料、新工藝,、新技術(shù)的研究開發(fā),，促進(jìn)科研成果和生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化,，共同提升汽車輕量化技術(shù)制造水平。同時(shí),，提升東風(fēng)汽車公司通用鑄鍛廠的研發(fā)能力和輕量化低壓鑄造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能力,。

據(jù)了解，2016年1月,，通用鑄鍛廠在東風(fēng)裝備工業(yè)園成立殼體車間,，在U401變速箱殼體項(xiàng)目帶動(dòng)下，初步建成殼體鑄造,、機(jī)加全工序生產(chǎn)能力,，形成了東風(fēng)汽車公司低壓鑄造中心的雛形。未來,，將全力構(gòu)建數(shù)字化智能制造示范線,，包括生產(chǎn)自動(dòng)化術(shù)、工業(yè)機(jī)器人（含物流機(jī)器人）,、智能數(shù)字化測(cè)量和采集,、智能識(shí)別、智能物流,、信息化集成等,。

通用鑄鍛廠黨委書記盧偉說，通過四方合作可以快速提升通用鑄鍛廠的研發(fā)能力和輕量化低壓鑄造的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用能力,，為客戶提供產(chǎn)品的輕量化解決方案,，這符合國(guó)家新能源和輕量化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，是通用鑄鍛廠實(shí)現(xiàn)有色鑄件小巨人目標(biāo)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),。

通用鑄鍛廠廠長(zhǎng)袁三紅說,，汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心將整合國(guó)內(nèi)輕量化產(chǎn)品先期開發(fā)資源平臺(tái)，再通過項(xiàng)目管理將優(yōu)勢(shì)資源進(jìn)行整合,，以實(shí)現(xiàn)輕量化技術(shù)和產(chǎn)品的快速開發(fā),，這是該中心3—5年內(nèi)的核心作用。通用鑄鍛廠預(yù)計(jì)每年開發(fā)5個(gè)“技術(shù)貨架”供整車單元選用,，為東風(fēng)的輕量化事業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)和服務(wù),。

據(jù)了解，下階段,，后處理支架輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),、電驅(qū)動(dòng)框架和后處理支架輕量化快速試制等3個(gè)項(xiàng)目將在汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心首批推進(jìn)。

以上來源：東風(fēng)集團(tuán),、蓋世汽車

從東風(fēng)汽車的布局上看到了兼顧新能源汽車布局的跡象,，包括電驅(qū)動(dòng)框架的快速試制準(zhǔn)備。因?yàn)殡妱?dòng)汽車需要全新車身結(jié)構(gòu),，而決不僅僅是由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替內(nèi)燃機(jī),。汽車的電動(dòng)化要求對(duì)整個(gè)車身進(jìn)行大范圍的改進(jìn),，因?yàn)殡妱?dòng)驅(qū)動(dòng)組件對(duì)結(jié)構(gòu)空間有全新的要求。對(duì)于電動(dòng)汽車而言,，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)意義重大,。

電動(dòng)車的市場(chǎng)正在迎來量變到質(zhì)量的飛躍，根據(jù)亞琛大學(xué)的預(yù)測(cè),，電動(dòng)車的年產(chǎn)量2020年有望發(fā)展到410萬臺(tái)（約占4%的汽車市場(chǎng)）,，2025年達(dá)到2490萬臺(tái)（約占22%的汽車市場(chǎng)），2030年則達(dá)到5040萬臺(tái)（約占42%的汽車市場(chǎng)）,。但是從2020年到2025年這5年來說,，增量將是6倍。

雖然對(duì)于傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)來說,，在制造技術(shù)的引入方面,，無法從一個(gè)山峰直接跳到另一個(gè)山峰，需要有一個(gè)下山的過程,。然而,，在3D科學(xué)谷看來，像東風(fēng)汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心是一個(gè)很好的嘗試與過渡,。關(guān)于鑄造在交通工具領(lǐng)域的輕量化應(yīng)用，一個(gè)現(xiàn)實(shí)的例子是歐特克位于 San Francisco的9號(hào)碼頭創(chuàng)新工廠嘗試通過3D打印熔模來鑄造鎂合金,，從而實(shí)現(xiàn)飛機(jī)座椅的輕量化,。這種座椅結(jié)構(gòu)件適合任何標(biāo)準(zhǔn)的商用噴氣式飛機(jī)，預(yù)計(jì)可以通過減重為航空公司節(jié)約數(shù)百萬美元的成本,。

雖然,，金屬3D打印在推動(dòng)制造業(yè)跨越式發(fā)展，并能夠生產(chǎn)非常復(fù)雜的產(chǎn)品,，但目前材料選項(xiàng)仍然有限,。目前增材制造支持的材料只有幾十種，但鑄造可以在成千上萬種的金屬和復(fù)合材料中進(jìn)行選擇,。因此,，該項(xiàng)目利用了3D打印的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，而不完全依賴于3D打印技術(shù),。

利用3D打印和鑄造,，使兩種方法相互補(bǔ)充來生產(chǎn)飛機(jī)座椅骨架。鑄造提供了更實(shí)惠的方式生產(chǎn)座椅框架,，不僅僅是單件成本更低,，從生產(chǎn)效率看適合生產(chǎn)更大的數(shù)量。最終,，飛機(jī)座椅骨架減重了56%,，減重來自于創(chuàng)成式設(shè)計(jì),，以及輕量化鎂合金材料。如果以100架A380飛機(jī)服役20年來計(jì)算,，航空公司將節(jié)省2億多美元的燃料費(fèi)用,。這好比8萬輛汽車一年減少的126000噸的二氧化碳排放量。

從這個(gè)邏輯出發(fā),，飛機(jī)上可以通過3D打印精密鑄造模具或者砂型模具的方式來獲得輕量化的結(jié)構(gòu)零件,，那么汽車上同樣有著一定的應(yīng)用空間。而3D打印砂型鑄造模具方面,，國(guó)內(nèi)品牌包括峰華卓立,，寧夏共享，Raplas ,安徽恒利等等,，國(guó)外品牌包括德國(guó)voxeljet-維捷,，美國(guó)exone, 日本CMET等（排名不分先后）

來源：3D科學(xué)谷

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