來(lái)源:增材制造技術(shù)前沿
盡管3D打印汽車(chē)已經(jīng)有了顯著的發(fā)展,,但要進(jìn)入量產(chǎn)時(shí)代可能還需要一點(diǎn)時(shí)間,。大多數(shù)3D打印汽車(chē)項(xiàng)目要么是原型車(chē),,要么是3D打印的汽車(chē)零件,。而且盡管在優(yōu)化、設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展,,但3D打印技術(shù)仍然無(wú)法打印出整輛汽車(chē),。這種情況下,有人認(rèn)為3D打印只是個(gè)噱頭,,在汽車(chē)工業(yè)的整套生產(chǎn)體系中存在的意義并不大,,然而事實(shí)并非如此。
汽車(chē)行業(yè)已是3D打印主要的應(yīng)用市場(chǎng)
如今,,汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)成為3D打印技術(shù)最為重要的市場(chǎng),。雖然仍舊不能大批量、低成本,、高效率的制作出類(lèi)似汽車(chē)三大件的核心零部件,,但在其他方面,3D打印確實(shí)能起到很好的替代作用,,在整車(chē)的生產(chǎn)鏈條中屬于錦上添花一樣的存在,。
縱觀所有應(yīng)用,3D打印主要在三個(gè)方面發(fā)揮作用,,分別是原型制作,、輕量化、復(fù)雜最終用途部件以及工裝夾具,。
采用3D打印進(jìn)行原型制作在今天仍然被廣泛使用,它可以快速開(kāi)發(fā)和測(cè)試不同的零件,。因?yàn)榭梢灾圃於喾N具備不同機(jī)械特性的材料,,這一優(yōu)點(diǎn)被許多制造廠商應(yīng)用到汽車(chē)內(nèi)飾部件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及研發(fā)階段的評(píng)估中。方向盤(pán),、儀表板,、空調(diào)排氣扇、汽車(chē)操縱桿等多種材料和工藝組成的零件,,都可借助3D打印技術(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)原型制造,。
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2024-1-25 14:29 上傳
聚合物3D打印材料可用于各種類(lèi)型的汽車(chē)零件(來(lái)源:BASF Forward AM)
由于材料和技術(shù)的進(jìn)步,3D打印近幾年也被用于最終零件的生產(chǎn),,尤其是具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的輕量化部件,、因車(chē)輛停產(chǎn)導(dǎo)致的缺失備件以及定制化部件。根據(jù)Sculpteo的最新調(diào)研報(bào)告,,在去年使用3D打印的公司中,,有50%的公司是為了生產(chǎn)最終用途零件,。
2017年,梅賽德斯-奔馳在制造業(yè)轉(zhuǎn)型中邁出了重要一步:使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)金屬部件,,其中就包括采用鑄鋁合金3D打印的奔馳卡車(chē)的恒溫器,。不僅如此,梅賽德斯-奔馳表示該環(huán)節(jié)通過(guò)了所有嚴(yán)格的質(zhì)量測(cè)試,。
日系企業(yè)也已經(jīng)把3D打印作為王牌武器添加到他們的生產(chǎn)線里,。本田的研發(fā)部門(mén)就與軟件公司Autodesk展開(kāi)合作,雙方設(shè)計(jì)了一款曲柄軸部件并采用3D打印技術(shù)制造樣品,,從而實(shí)現(xiàn)車(chē)輛輕量化并提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性,。因?yàn)榍S部件的材料及制造工藝特殊性,曲軸整體結(jié)構(gòu)自發(fā)動(dòng)機(jī)誕生以來(lái)都沒(méi)有發(fā)生太大的變化,。如今,,隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用,本田的設(shè)計(jì)方案相較前述產(chǎn)品減重30%,,可以說(shuō)是一項(xiàng)新的突破,。此外,本田一直致力于使用3D打印技術(shù)及智能設(shè)計(jì)方案來(lái)優(yōu)化汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì),。迄今為止,,本田對(duì)座椅安全帶支架、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元及車(chē)架等多類(lèi)汽車(chē)零部件都進(jìn)行了升級(jí),,也利用3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車(chē)身零部件的輕量化,。
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奔馳3D打印的卡車(chē)恒溫器
3D打印技術(shù)的采用可以提高產(chǎn)量并降低成本,同時(shí)也為大規(guī)模定制打開(kāi)了大門(mén),。如今,,OEM也可以提供個(gè)性化的零件,同時(shí)能夠?yàn)槠?chē)提供定制零件,。保時(shí)捷利用3D打印技術(shù)制造了全新形態(tài)的全桶式座椅,,不僅更加符合人體工程學(xué),還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性,,可為量產(chǎn)車(chē)客戶(hù)提供體驗(yàn)賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì),。保時(shí)捷計(jì)劃在2020年限量生產(chǎn)40個(gè)3D打印定制座椅,用于保時(shí)捷911和718系列車(chē)型當(dāng)中,,搭配用于賽道的六點(diǎn)式安全帶,。保時(shí)捷收到這些客戶(hù)的反饋后,將在2021年年中在個(gè)性化定制服務(wù)中推出,。
工裝夾具,,是3D打印技術(shù)在汽車(chē)領(lǐng)域的另一個(gè)重要應(yīng)用。相較于數(shù)控機(jī)床加工,,3D打印夾具和固定裝置所需的生產(chǎn)時(shí)間減少了75%,,浪費(fèi)的材料更少且不會(huì)增加操作復(fù)雜性,,而且?guī)缀蹩蓪?shí)現(xiàn)無(wú)勞力生產(chǎn)。2014年,,大眾集團(tuán)葡萄牙工廠采購(gòu)了7臺(tái)FDM打印機(jī)進(jìn)行工裝夾具直接制造,,將傳統(tǒng)制造商完全甩開(kāi)。現(xiàn)場(chǎng)制造的特點(diǎn)規(guī)避了很多不確定性,,打印機(jī)的投資在兩個(gè)月內(nèi)快速回籠,,并且制造成本大幅降低,也不再需要備件庫(kù)存,。更為關(guān)鍵的是,,采用3D打印制造的夾具完全符合使用要求。2016年,,葡萄牙工廠3D打印了約1000個(gè)工裝零件,,已成為整個(gè)大眾集團(tuán)的最佳實(shí)踐。目前該工廠93%的工裝夾具采取內(nèi)部按需制造,,節(jié)省時(shí)間并極具成本優(yōu)勢(shì),。因原型和工裝夾具采用內(nèi)部3D打印,該工廠在2016年節(jié)省了16萬(wàn)歐元的開(kāi)發(fā)成本,,2017年這一數(shù)據(jù)達(dá)到32.5萬(wàn)歐元,,成本降低比例達(dá)91%;與此同時(shí),,其開(kāi)發(fā)時(shí)間也減少了95%,,大大加快了產(chǎn)品上市速度。
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3D打印的機(jī)器人終端夾持器
將3D打印技術(shù)融入汽車(chē)生產(chǎn)制造過(guò)程中,,這些案例只是冰山一角,。寶馬、大眾,、福特,、本田等車(chē)企都在各自的設(shè)計(jì)中心探索著3D打印對(duì)汽車(chē)生產(chǎn)制造帶來(lái)的更多可能性,相比于傳統(tǒng)造車(chē)過(guò)程,,3D打印技術(shù)可以為車(chē)企節(jié)省更多的成本,縮短研發(fā)到上市的時(shí)間,。3D打印機(jī)可以24小時(shí)全天候工作,,并且可以通過(guò)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向生產(chǎn),讓整個(gè)汽車(chē)制造過(guò)程變得更加靈活多變,,使汽車(chē)制造業(yè)變得更加高效,。
3D打印改變電動(dòng)車(chē)行業(yè)的“游戲規(guī)則”
對(duì)于電動(dòng)車(chē)行業(yè)來(lái)說(shuō),3D打印或?qū)?改變游戲規(guī)則",。目前,,在電動(dòng)車(chē)的推廣上來(lái)說(shuō),,消費(fèi)者對(duì)于有限續(xù)航里程的擔(dān)憂(yōu)是一大障礙,而車(chē)輛變輕不僅能夠改善燃油經(jīng)濟(jì)性,,還能夠延長(zhǎng)車(chē)輛續(xù)航里程,。
輕量化制造已經(jīng)成為了汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向,而3D打印技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用,,讓汽車(chē)輕量化制造的目標(biāo)變得更容易實(shí)現(xiàn),。以特斯拉為例,作為電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)絕對(duì)的領(lǐng)軍企業(yè),,特斯拉似乎使用了一種多軸聚合物DED工藝將材料沉積在注塑成型零件的表面上,,從而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中,,零件修復(fù)的類(lèi)似做法在某種程度上很常見(jiàn),,但在聚合物零件生產(chǎn)中尚未見(jiàn)到。Stratasys和西門(mén)子(以及波音和福特)一直在研究這種3D打印硬件,,主要用于沉積復(fù)合材料,。
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特斯拉Model Y一體成型車(chē)架,將原來(lái)70個(gè)零部件合為2個(gè)大件
在此基礎(chǔ)上,,特斯拉汽車(chē)公司希望更廣泛地采用3D打印技術(shù)來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)效率,。日前,特斯拉發(fā)布了最新的招聘啟事,,為美國(guó)內(nèi)華達(dá)州超級(jí)工廠招聘增材制造技術(shù)員,,其中提及到了快速發(fā)展增材制造業(yè)務(wù),可以看出特斯拉看好3D打印技術(shù)的潛力,,未來(lái)將可能會(huì)投入更多的應(yīng)用,。
然而,特斯拉對(duì)自己使用的3D打印技術(shù)嚴(yán)格保密,,但結(jié)構(gòu)一體化與輕量化的結(jié)合是新能源汽車(chē)搶占技術(shù)發(fā)展前沿的一大努力方向,。新能源汽車(chē)設(shè)計(jì)迭代快,產(chǎn)量大小存在波動(dòng),,制造商對(duì)于創(chuàng)新生產(chǎn)理念的追求,,使得新能源汽車(chē)的生產(chǎn)要在靈活性和生產(chǎn)率之間取得平衡。而采用3D打印技術(shù)制造整車(chē),,在人們覺(jué)得瘋狂的同時(shí),,卻已經(jīng)走下生產(chǎn)線。
意大利XEV是全球增材制造(3D打�,。┑念I(lǐng)頭羊,,是一家“互聯(lián)網(wǎng)+工業(yè)4.0+智能電動(dòng)汽車(chē)”的新興造車(chē)公司。團(tuán)隊(duì)由來(lái)自寶馬、大眾等知名車(chē)企,。XEV開(kāi)創(chuàng)性的將3D打印技術(shù)應(yīng)用到汽車(chē)研發(fā)和生產(chǎn)中,,以達(dá)到降低造車(chē)成本,滿(mǎn)足高度定制化需求的目的,。
XEV創(chuàng)新型汽車(chē)工廠的核心為智能增材生產(chǎn)解決方案,,通過(guò)多臺(tái)汽車(chē)級(jí)智能3D打印機(jī)的配合,達(dá)到環(huán)保高效以及低成本的汽車(chē)3D打印生產(chǎn)線,。XEV創(chuàng)新型汽車(chē)工廠相比傳統(tǒng)的汽車(chē)生產(chǎn)線,,可將成本和新車(chē)研發(fā)時(shí)間減少多達(dá)90%。
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XEV旗下LSEV電動(dòng)汽車(chē)的每個(gè)部件采用3D打印需要花費(fèi)的時(shí)間
XEV的產(chǎn)品YOYO,,全身采用3D打印技術(shù)制造,,盡管只是首批試制車(chē),YOYO目前已獲得多項(xiàng)認(rèn)證,。作為全球首臺(tái)量產(chǎn)化3D打印新能源汽車(chē),,其最大的特點(diǎn)就是安全性。3D打印的復(fù)雜結(jié)構(gòu)可提升零件的強(qiáng)度,,同時(shí)也會(huì)提升整車(chē)的安全性和可靠性,。
XEV 的目標(biāo)是改變用戶(hù)城市內(nèi)出行的通勤方式,通過(guò)創(chuàng)新的增材制造方式,,達(dá)到產(chǎn)品的個(gè)性化定制,,最終改變用戶(hù)的出行習(xí)慣以及生活方式。XEV在香港,、上海均設(shè)有研發(fā)中心和商務(wù)機(jī)構(gòu),,旨在于2025年成長(zhǎng)為中國(guó)年出口量最大的新能源汽車(chē)企業(yè)。
使用3D打印技術(shù),,可以更好地滿(mǎn)足車(chē)企的需求,。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車(chē)制造行業(yè),已經(jīng)有越來(lái)越多的制造商采用3D打印技術(shù)在大批量生產(chǎn)前低成本的測(cè)試產(chǎn)品和制造定制化的配件,。雖然現(xiàn)今階段主流的3D打印技術(shù)只停留在樣品生產(chǎn)階段,,還不能進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié),但僅在樣品試制階段,,就已經(jīng)為企業(yè)節(jié)省了不少成本及時(shí)間,。相信在未來(lái),3D打印勢(shì)必會(huì)給造車(chē)行業(yè)帶來(lái)重大突破,,類(lèi)似YOYO這樣的量產(chǎn)型3D打印新能源車(chē)將越來(lái)越普遍的出現(xiàn)在購(gòu)車(chē)清單之中,。
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