捷豹路虎3D打印專家解密：如何借助增材制造提升40萬輛汽車的生產(chǎn)效率

2024年10月8日,，南極熊獲悉,，在最近舉行的英國增材制造協(xié)會(AMUK)會員論壇上，捷豹路虎(JLR)的增材制造技術(shù)專家Luke Fox詳細闡述了3D打印如何提升英國豪華汽車的生產(chǎn)效率,。

△Luk Fox在AMUK論壇上發(fā)言

Fox強調(diào),，增材制造在捷豹路虎的工作流程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,。他指出，雖然3D打印并不用于大規(guī)模生產(chǎn)最終部件,，但在滿足日益增長的定制需求和加速功能原型測試方面展現(xiàn)出巨大潛力,。他表示：“我們在增材制造中心(AMC)內(nèi)部制造的絕大多數(shù)部件都是為了測試功能。沒有3D打印,，我們無法如此迅速地完成測試,。”

在論壇上,，F(xiàn)ox還探討了增材制造如何應(yīng)對汽車行業(yè)面臨的可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn),。隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴格，汽車制造商正在努力降低碳足跡,。

△GKN Aerospace的全球技術(shù)中心,，AMUK會員論壇在此舉辦

捷豹路虎的增材制造

本次論壇在航空航天制造商GKN Aerospace位于布里托爾的全球技術(shù)中心舉辦，旨在探討英國增材制造的現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向,。

Fox詳細介紹了捷豹路虎的全球業(yè)務(wù)布局,，指出公司在英國設(shè)有三家汽車制造廠，并在斯洛伐克,、巴西,、中國和印度設(shè)有生產(chǎn)基地。作為塔塔汽車的全資子公司,，捷豹路虎致力于生產(chǎn)高端汽車品牌,，如攬勝、衛(wèi)士和捷豹等,。

2018年,，捷豹路虎曾承諾每年生產(chǎn)100萬輛汽車。但Fox解釋說,，隨著戰(zhàn)略的調(diào)整,，公司現(xiàn)在優(yōu)先考慮質(zhì)量而非數(shù)量，預(yù)計到2023年將生產(chǎn)約40萬輛汽車,。增材制造在實現(xiàn)這一質(zhì)量目標方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,。

捷豹路虎的增材制造中心位于蓋登高級產(chǎn)品創(chuàng)造中心，配備20臺工業(yè)3D打印機,，涵蓋HP Multi Jet Fusion (MJF),、EOS系統(tǒng)、SLA,、FDM和PolyJet等六種增材制造技術(shù),。其中，聚合物粉末床熔合技術(shù)占公司增材制造能力的87%,。Fox補充道：“目前我們僅專注于聚合物業(yè)務(wù),，暫未開展金屬3D打印,。”

作為公司內(nèi)部的卓越中心,，AMC承擔著從早期設(shè)計模型到功能部件等多種角色,。Fox指出，捷豹路虎各部門的工程師均可申請3D打印組件,，促進了跨部門的協(xié)作與創(chuàng)新,。

此外，捷豹路虎在哈利伍德工廠等生產(chǎn)基地的工程師也擁有約十幾臺工業(yè)級FDM 3D打印機,，其它制造和工程站點則配備小型桌面FDM系統(tǒng),。這些系統(tǒng)用于快速原型設(shè)計和測試，隨后再將復(fù)雜部件送至AMC進行生產(chǎn),。這種分散式的增材制造方法有助于保持靈活性和響應(yīng)速度,。

△位于蓋登的捷豹路虎增材制造中心的EOS 3D打印機

3D打印助力汽車開發(fā)

捷豹路虎正積極利用增材制造技術(shù)來改善汽車零部件的生產(chǎn)和替換。以2019款捷豹XE SV Project 8為例,，該車型采用了多個增材制造零部件,，如前車牌支架和座椅頭枕支架，盡管該車限量生產(chǎn),，僅有300輛,。更為實際的應(yīng)用則圍繞遺留部件的替代，例如1999款路虎發(fā)現(xiàn)2的座椅把手,，因原制造公司關(guān)閉且模具遺失,，客戶希望從經(jīng)銷商處訂購替換件。捷豹路虎通過3D打印這些零部件,，且在設(shè)計中進行輕微改動以提高耐用性,，每年打印大約50個，客戶對此通常并不知情,。

大規(guī)模定制也是增材制造在汽車領(lǐng)域的重要應(yīng)用,。捷豹路虎正在研究如何通過3D打印實現(xiàn)個性化油箱蓋和儀表板的定制，確保該技術(shù)在未來得到廣泛應(yīng)用,。

該公司的增材制造工作主要集中在功能原型設(shè)計上,。Fox表示，3D打印原型部件加快了測試過程,，使設(shè)計更改和評估更加迅速,。例如，針對路虎衛(wèi)士SUV后座狗抓傷保險杠的問題,，
團隊利用3D掃描技術(shù)對狗爪進行掃描，生成其數(shù)字模型,，然后通過3D打印技術(shù)制作出與真實狗爪相同或相似的復(fù)制品,。這一過程幫助團隊更好地理解狗爪對路虎衛(wèi)士SUV后座保險杠的影響,，從而設(shè)計出有效的保護條，減少因狗爪造成的損壞,。

△3D打印的路虎發(fā)現(xiàn)2替換座椅把手

未來,，捷豹路虎計劃進一步擴展增材制造的應(yīng)用，特別是在金屬3D打印方面,。該公司已經(jīng)開始利用外部金屬3D打印為豪華車型Range Rover SV 460生產(chǎn)后桌組件,，年產(chǎn)約40個。隨著技術(shù)的進步,，該公司致力于將金屬3D打印技術(shù)應(yīng)用于更多的大批量制造中,。

在一個正在進行的項目中，捷豹路虎通過激光粉末床熔合技術(shù)進行初步概念驗證,，未來計劃生產(chǎn)數(shù)百個金屬部件,，以實現(xiàn)更嚴格的測試和改進。Fox指出,，采用粘合劑噴射技術(shù)與金屬注射成型（MIM）相結(jié)合的方式,，將使零部件的機械性能更接近目標要求，從而在大規(guī)模生產(chǎn)前更有效地微調(diào)設(shè)計,。

Fox強調(diào),，平衡內(nèi)部能力與外部合作至關(guān)重要。雖然捷豹路虎能內(nèi)部制作原型并進行測試,，但實現(xiàn)全面生產(chǎn)通常需要外包給專業(yè)供應(yīng)商,。此模式已被其它汽車制造商如蘭博基尼所采納，成功驗證后,，逐步將生產(chǎn)流程外包給第三方,。

△捷豹路虎位于斯洛伐克尼特拉的生產(chǎn)工廠的生產(chǎn)線

3D打印汽車可持續(xù)發(fā)展的未來

隨著環(huán)境法規(guī)的日益嚴格和迫切，增材制造在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用正在增長,。

意大利的3D打印機制造商Prima Additive正在與自動化和機器人公司Comau合作開發(fā)一種可3D打印的剎車盤涂層,。該工藝可以將剎車盤退化相關(guān)的污染排放減少80%，從而滿足相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展目標,。根據(jù)歐盟(EU)的歐7標準,，要求到2026年底將剎車盤的顆粒排放量減少27%。

Fox指出：“我們可以利用這一優(yōu)勢,，在汽車領(lǐng)域越來越多地采用增材制造,，其中一個原因是這種方法比傳統(tǒng)制造工藝更具可持續(xù)性�,！彼�提到捷豹路虎��2039年凈零排放戰(zhàn)略確實非常難以實現(xiàn),，但強調(diào)盡管成本增加，公司仍然致力于實現(xiàn)這一目標�,！拔覀冊敢馔度敫�多資金,，因為我們的客戶愿意為可持續(xù)的選擇支付更高的價格�,！�

值得注意的是,，捷豹品牌目前只生產(chǎn)F-Pace SUV，并正努力全面擺脫燃油車,。該品牌承諾將在明年推出全電動產(chǎn)品線,，所有捷豹車型都將采用專用的純電動模塊化架構(gòu)進行制造。

捷豹路虎還宣布計劃通過塔塔每年投資35億美元（約合247億人民幣）,，以支持新電動車型和基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā),。除了電力之外，該品牌還致力于開發(fā)其它可再生能源,。