增材制造如何推動奧迪公司的電動汽車轉(zhuǎn)型?

導(dǎo)讀：在汽車行業(yè),，增材制造這一革命性技術(shù)的應(yīng)用在不斷得到鞏固,，而且在原型設(shè)計、工具,、賽車和一次性產(chǎn)品方面蓬勃發(fā)展,，但在直接數(shù)字化大規(guī)模生產(chǎn)方面，它的影響依然非常有限,，或者說不存在,。

為此，奧迪增材制造中心負(fù)責(zé)人 Erhard Brandl 博士具體解釋了為什么增材制造革命在汽車的初期開發(fā)階段已經(jīng)發(fā)生,，他表示："增材制造硬件制造商希望汽車公司將增材制造的使用擴大到直接生產(chǎn),，但成本與傳統(tǒng)制造業(yè)相比仍有很大差距。盡管如此,，隨著我們向全面電氣化過渡,，增材制造在開發(fā)新一代汽車方面所提供的可能性，在奧迪公司產(chǎn)生了對3D打印部件的巨大需求,。"

Brandl博士清楚地了解增材制造能真正帶來好處的地方,。他從2007年開始從事增材制造工作，當(dāng)時他是空中客車公司金屬增材制造的博士生,。2012年,，他轉(zhuǎn)到奧迪公司，在生產(chǎn)部門工作,，直到2019年,，他接任增材制造中心負(fù)責(zé)人,。他解釋說："在我在奧迪的角色中，我開始從最終用戶的角度來看待增材制造,。因此,，推動技術(shù)的發(fā)展不再像實際使用它來制造零件那樣重要。"

位于奧迪英戈爾施塔特總部的奧迪增材制造中心,，是為整個奧迪進(jìn)行幾乎所有零件（包括所有金屬零件）3D打印的地方,。Brandl博士的團隊滿足開發(fā)和生產(chǎn)部門的所有增材制造需求，確保他們及時得到3D打印的零件,。他們還充當(dāng)內(nèi)部顧問,，在新材料和應(yīng)用方面緊跟快速增材制造市場的發(fā)展。

奧迪是如何使用3D打印的,？

奧迪在生產(chǎn)過程中使用數(shù)字3D打印已經(jīng)超過20年了,。最初，該工藝主要用于生產(chǎn)視覺模型,。近年來,，使用該技術(shù)為公司自己的生產(chǎn)工具和車輛模型創(chuàng)建的部件的份額已大大增加。同時,，塑料和金屬已經(jīng)能夠生產(chǎn)越來越大的部件,。

Brandl博士澄清說："在增材制造中，有一些物理邊界,，因為雖然你可以一次性制造更大的零件,，但這樣做可能并不總是有效的。我們確實在制造非常大的零件,，甚至是保險杠,，主要是通過將不同的部件組裝在一起�,！�

在增材制造中心所在的英戈爾施塔特,，匯集了技術(shù)研發(fā)和生產(chǎn)方面的許多不同能力和資源。這里是與各部門一起進(jìn)行技術(shù)偵察和開發(fā)新應(yīng)用的地方,。在內(nèi)卡蘇爾姆（Neckarsulm）基地,，還有一個主要使用塑料長絲擠出的3D打印卓越中心。通過與生產(chǎn)部門的密切合作,，那里的3D打印專家設(shè)計了定制的裝配輔助工具,，使工作更符合人體工程學(xué)。如果員工有優(yōu)化的想法,，他們可以直接聯(lián)系內(nèi)部3D打印中心,。

△通過多射流模型打印的門把手

△通過多重噴射建模打印的適配器

奧迪與柏林的一家初創(chuàng)公司一起開發(fā)了軟件，將設(shè)計預(yù)裝設(shè)備的時間減少了80%,。通常只需要一張草圖,，只需幾個小時就能得到所需的零件,。3D打印首次被納入奧迪e-tron GT1大批量生產(chǎn)的準(zhǔn)備工作中。今天,，有超過160種不同的打印輔助設(shè)備在該地點使用,。例如，其中一個用于空調(diào)壓縮機以及冷卻管的預(yù)裝,。這種帶有內(nèi)置夾子的裝配輔助裝置是內(nèi)部設(shè)計的,，可以將所有的部件固定在準(zhǔn)確的位置上。

汽車開發(fā)的未來

Brandl博士表示：“到目前為止,，除了這些工具,，原型設(shè)計業(yè)務(wù)代表了最大的需求。這是我們的一個主要關(guān)注領(lǐng)域,，因為我們正在經(jīng)歷向電氣化,、數(shù)字化和可持續(xù)性的過渡。這些都是重大的變化,，意味著我們必須迅速開發(fā)整個系列的新車。每一個被制造出來的零件都要經(jīng)過幾次迭代,，因為它必須在最終確定之前經(jīng)過多個版本的優(yōu)化,。增材制造是一個工具箱，可以幫助我們更快地創(chuàng)建新零件,。在過去,，人們并不真正了解增材制造。現(xiàn)在他們真的渴望使用這項技術(shù),，因為他們真的覺得這項技術(shù)可以解決他們在日常業(yè)務(wù)中面臨的真正挑戰(zhàn),。"

位于英戈爾施塔特的金屬3D打印中心專門生產(chǎn)復(fù)雜的鋼和鋁零件，以及重達(dá)數(shù)噸的成型工具的插入件,，例如用于壓制車身零件或壓鑄,。這些都是使用激光熔化工藝從金屬粉末中制造出來的。這使得實現(xiàn)不尋常的設(shè)計更加容易,，因為3D打印比任何其他制造工藝支持更大的幾何自由,。這對于靠近邊緣有冷卻通道的工具插件等零件來說是一個主要優(yōu)勢。

Brandl博士確認(rèn)："增材制造的工具,，特別是用于塑料部件熱成型的金屬工具,，代表著真正的挑戰(zhàn)。我們開始在幾個不同的金屬PBF機器上使用鋼和鋁,，包括EOS和SLM解決方案,。我們還開發(fā)了自己的參數(shù)。這是一個正在運行的業(yè)務(wù),，有成熟的商業(yè)案例,，因為最終,，這都是為了業(yè)務(wù)。如果沒有附加值,，沒有成本降低或其他明顯的時間和質(zhì)量收益,，那么，我們就不會做,。"

例如,，在可預(yù)見的未來，奧迪不會使用增材制造的東西是客戶驅(qū)動的定制,。Brandl博士表示："我們現(xiàn)在知道,，客戶不需要3D打印的零件，他們需要的是解決方案,。3D打印是最終的定制工具,，但我們知道，最終,，客戶并不想成為一個設(shè)計師：他想配置不同的選項,，這意味著個性化，但不是在結(jié)構(gòu)層面,，增材制造可以做到,。即使在輕量化方面，增材制造的好處也不足以證明零件成本的合理性,�,！�

△通過選擇性激光燒結(jié)技術(shù)打印的部件

加速生產(chǎn)

因此，直接增材制造并不是奧迪近期戰(zhàn)略的目標(biāo),，盡管Brandl博士證實,，像大眾這樣的大型集團共同制定增材制造的平臺戰(zhàn)略，使不同的公司能夠從集團內(nèi)其他公司的進(jìn)展中學(xué)習(xí),�,？偟膩碚f，這導(dǎo)致了在幾種不同的增材制造技術(shù)中生產(chǎn)了大量的零件,，雖然批量生產(chǎn)還很遙遠(yuǎn),，但增材制造正在使整個集團開發(fā)越來越復(fù)雜的零件。

在奧迪生產(chǎn)的每一批次可以達(dá)到300或400個零件,，它們被用于特殊項目,，從概念模型到賽車運動，奧迪最近宣布它將進(jìn)入日益增材制造密集型的一級方程式賽車世界,。"賽車運動是重度用戶,，但增材制造仍然過于昂貴，無法在更廣泛的汽車工業(yè)中用于最終零件,。Brandl博士說："每個零件的價格必須大幅下降,，而在金屬領(lǐng)域,，由于去除支撐結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的額外復(fù)雜情況，它甚至離我們更遠(yuǎn),。"

△用MultiJet Fusion打印的表面光滑的固定裝置的外殼

雖然塑料可能會帶來更直接的機會,，但Brandl博士認(rèn)為，聚合物增材制造也需要大幅降低成本才能獲得采用,。他說："如果我們把它與注塑成型相比,，增材制造零件的價格需要降低100到200倍。一些優(yōu)化可以通過改進(jìn)工作流程和自動化來實現(xiàn),，但即便如此,，它離大規(guī)模生產(chǎn)水平仍然非常遙遠(yuǎn)。"

最后,，Brandl博士表示："這不是奧迪能單獨做到的,，這也正是該公司作為合作伙伴加入增材制造TC會議和作為創(chuàng)始成員加入巴伐利亞增材制造集群的原因。"我們需要建立強大的伙伴關(guān)系和網(wǎng)絡(luò),，以解決增材制造的所有這些限制,，在我們過渡到汽車行業(yè)的新時代時，我們需要建立在德國和歐洲在增材制造行業(yè)的領(lǐng)先地位,。"