3D打印促進汽車行業(yè)加速“變身”

2017年6月23日，《變形金剛5：最后的騎士》正式登陸全國各個大院線,。雖然該部影片的口碑不盡如人意，但其巨大的影響力仍不容小覷,。從20世紀80年代風靡的動畫版《變形金剛》到如今的《變形金剛》系列科幻巨作，“汽車人”已成功激發(fā)了三代人對于未來汽車的想象,。

值得欣慰的是,，想象未曾停歇，科學創(chuàng)新亦沒有止步,。尤其是近年來，我國居民消費能力不斷提升,，汽車產銷量也逐年上漲，汽車生產制造行業(yè)進入了快速發(fā)展時期,。整個汽車行業(yè)的生產制造流程不斷優(yōu)化,，外觀設計及整體性能都在不斷提升,。而3D打印技術的采用,，更是為現代化汽車生產模式的建立提供了關鍵的技術支撐。

例如奧迪利用Stratasys的J750 3D打印機進行尾燈原型設計,，加速驗證過程，將原型制造時間縮短了50%,。較之傳統(tǒng)制造模式下的“減材制造技術”，3D打印的優(yōu)勢在于其無需機械加工或任何模具,，就能直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件,，從而極大地縮短產品的研制周期，提高生產率和降低生產成本,。

今天，小編為大家精選了幾則3D打印在汽車行業(yè)中的應用案例,，快來看一下吧！

案例一：Solaxis利用Stratasys 3D打印機大顯身手
Solaxis是北美地區(qū)一家專業(yè)的汽車配件供應商，采用3D打印技術制作汽車裝配夾具,，減輕了重量并提高了精度，可謂一舉兩得,。

輕松組裝
汽車裝配零部件的傳統(tǒng)夾具往往存在兩大缺點：難以維護,；金屬材質，重達150磅,，不易挪動,。然而，正如Solaxis Ingenious Manufacturing的工程師們所示,，夾具其實完全可以擺脫這些缺點。

借助Stratasys Fortus 3D打印機系列,，Solaxis為汽車供應商設計并制造了一款夾具,，用于組裝大批量塑料門封條。在對該夾具研發(fā)了數次迭代之后,，Solaxis不僅能夠生產出較傳統(tǒng)夾具輕100磅以上的3D打印夾具，而且設計和制造時間還比傳統(tǒng)工藝縮短了至少三分之二,。

隨需迭代
Solaxis設計工程師對門封條裝配夾具進行不斷優(yōu)化，過去的幾年里至少產生了十幾次迭代,。對其汽車客戶而言,，通過CAD軟件快速完成設計并利用Fortus 3D打印機系列進行快速打印的制造模式非常新穎,。

Francois Guilbault補充道：“我們可以對設計進行自由修改,，而無需再回過頭來對客戶說‘模具必須重新制作’,�,！�

這種敏捷性增加了設計靈活度,，使Solaxis工程師能夠集多種微小調整于一身,，包括按鈕與手柄的布局、滑槽的添加以及其他符合人體工程學的改進,。這也使Solaxis能夠對現有內部硬件進行集成,，倘若交換機或線路斷開，客戶則可以快速更換,，因此,，設計中的部件數量得以大幅減少,。

Guilbault表示,，工程師可以在8~20個小時內完成CAD迭代,，具體時間取決于部件的復雜程度,。Solaxis能夠與其客戶的工程師共享文件,，進而快速確認設計并在數日內生產出新夾具,。與利用數控機床所生產的夾具不同，Fortus 3D打印機可在任何時間段均可進行生產,，整個生產過程無需人工監(jiān)督,。

對客戶而言，產生的效益非常明顯,。Guilbault表示：“我們成功地將整個設計與制造周期從傳統(tǒng)制造模式下的16~20周壓縮至3~5周,。”


高效率,，低成本
Solaxis夾具的尺寸是34英寸x 22英寸,，重量僅為28磅，足夠輕便,，任何人都能挪動,。如今,，每個操作員都希望其工作臺上配備了這樣的夾具,。

另外，通過使用Solaxis夾具,，工人每個周期可平均節(jié)省4秒的時間,。一般而言，組裝密封條的員工每年可進行250,000個周期,，因此,，供應商節(jié)省了數百小時的勞動時間,。

Guilbault表示：“單憑周期的時間增益就足以證明3D打印夾具的價值所在。所以,，他們的投資回報率在短短12個月內就實現了,�,！�


合規(guī)性驗證
在與Solaxis合作之前，客戶經常遇到合規(guī)性問題,。交付給原始設備制造商（OEM）的夾具經常被退回,，不僅檢修時間冗長，而且檢修成本高昂,。

Stratasys 3D打印技術使Solaxis能夠不斷地改進夾具，節(jié)省了客戶的生產時間與成本,。反過來,，汽車供應商也大大提高了向其OEM客戶提供門密封條的可靠性,。過去兩年內,，未出現任何合規(guī)性問題,，這也就意味著Solaxis的獲利也大幅提升,。

案例二： 美國專業(yè)賽車隊Team Penske攜手Stratasys將3D打印引入賽車界
Stratasys通過其3D打印技術為Team Penske制造工具、賽車零件和工程原型,，并提供有關定制化賽車運動應用和材料工程方面的技術支持。

付出就會有回報
在賽車界,，Team Penske是勝利的代名詞，其傳奇歷程源自于創(chuàng)始人Roger Penske的卓越領導力與眾成員對于勝利的不懈追求,。迄今為止，該車隊贏得了440多場主要賽事的勝利和500次桿位（首發(fā)）,，并在29場國家錦標賽（其中涵蓋開輪式,、汽車和賽車項目）中獲得了優(yōu)異成績,，這更是凸顯了其追求卓越的高貴品質。但對于Team Penske而言,，要立于不敗之地,，就必須不斷地打破現狀，挑戰(zhàn)未來,，而技術正是實現這一目標的基石,。

走在科技最前沿
Team Penske總裁Tim Cindric表示：“在當今的比賽中，技術扮演著重要角色,�,！� Cindric認為,，賽道不是技術的發(fā)源地，而是技術的展示臺,。Team Penske已經完全采用的一項技術就是“增材制造”技術,。而Stratasys 3D打印解決方案加速了Team Penske將創(chuàng)意向現實的轉化。

Cindric補充道：“這項技術使我們得以用最少的時間來產生創(chuàng)意,，并以最可靠且最有效的方式將它實現,。它賦予了我們更多創(chuàng)意上的可能性�,！边@一點完全能夠理解,，因為對于Team Penske而言，增材制造解決方案涵蓋了很多領域,。

Team Penske生產經理Matt Gimbel表示：“我們于21世紀初首次開始使用3D打印,，當時主要用它來支持風洞模型項目。之后,，就將它用于制作治具和夾具,，以及我們復合材料部門的沖刷模具和賽車零部件等�,！�

增材制造最大的一個價值,，就是能夠通過打印和調整設計的方法來快速驗證創(chuàng)意的可行性。Team Penske復合材料工程師Andrew Miller表示：“我們正在盡可能快地實現汽車升級,。3D打印組件使我們可以快速進行多次迭代,，并且節(jié)省了大量時間�,！�

Matt Gimbel補充道：“如果我們不能加快實現進度,，那么就有可能輸給其他車隊。3D打印使我們能夠將這些創(chuàng)意轉化為那些可能無法用其他任何制造方法生產的零件,。”

除了速度以外,，FDM®和PolyJet™附加解決方案均還提供了所需的精確度及可靠性,。Andrew Miller表示：“生產組件時，我們對這些設計及其將實現的功能充滿信心,，這也使得我們能夠更快地將其落實到比賽現場,。”

從工裝到生產零件
IndyCar燃料探頭手柄的重新設計就是一個很好的例子,。這種探頭手柄以前都由鋁制的,，非常笨重，不易使用,，而且外形方面不具吸引力,。Team Penske構思了一種更輕巧,、更符合人體工程學的流線型設計。然而,，距離Indy500大賽只剩幾天的時間,，根本不可能通過采用傳統(tǒng)制造方法來實現。相反,，依靠3D打印的組合模具和自犧牲模板,，再加上Stratasys的通力合作，Team Penske及時為比賽產生出了六個全新的探頭手柄,。Miller表示：“我們所有組件的生產都沒有出現任何故障或任何問題,，這對我們的制造過程來說是一項重大壯舉�,！�

考慮到3D打印的使用范圍,，精準定位其最大價值對Team Penske而言極具挑戰(zhàn)性。Matt Gimbel認為,，3D打印的最大價值在于能夠使用由3D打印機直接為其賽車制作零件,，他以一種為駕駛員提供新鮮空氣的一氧化碳過濾器的開發(fā)為例：“新設計最初是打算由碳纖維來制造的，但我們把這些部件打印出來并做了測試之后才意識到,，那不僅是一個偉大的設計,，而且零件制造的材料非常好，完全適用于賽車,�,！�

盡管增材制造對Team Penske而言不算什么新技術，但Gimbel認為他們只不過才觸碰到了3D打印的冰山一角,。Gimbel 說：“未來,，3D打印在賽車行業(yè)里還有很長的一段路要走，而且它適用范圍極廣,。我認為,，目前還沒有人能夠真正知曉3D打印的全部潛力。

最后,，Tim Cindric總結道：“通常情況下,，我們的所有競爭對手最終都會在相同的時間點采取相同的解決方案。但我們需要采取下一代解決方案,，而Stratasys幫助我們更快地找到了下一代解決方案,。”

尼龍12碳纖維顯神威
在賽車快速迭代與最終零部件制造中,，Team Penske采用的Stratasys 3D打印技術就包括尼龍12碳纖維材料3D打印,，在制造IndyCar 和 NASCAR兩款賽車時都應用了Stratasys的尼龍12碳纖維材料3D打印技術。

Team Penske為其NASCAR賽車制造了尼龍12碳纖維3D打印后視鏡外殼,。該外殼不僅具有高抗沖擊性和高剛度,，并且重量輕盈,。這種碳纖維增強尼龍材料的剛度在制造薄壁零部件時有著特有優(yōu)勢，用它們制造的零部件在空氣動力載荷下不會彎曲變形,。


來源：Stratasys3D打印觀察