捷豹路虎將3D打印能力融入年產40萬輛汽車生產線,，助力高端汽車定制研發(fā)

2024年10月8日，南極熊獲悉,，在最近的AMUK會員論壇上，英國高端汽車制造商捷豹路虎(JLR)的增材制造技術專家盧克·福克斯(Luke Fox) 概述了如何使用 3D 打印來提高豪車的產量,，并強調了增材制造技術在汽車生產流程中發(fā)揮的關鍵作用。

值得注意的是,，3D打印并不用于大批量生產最終用途部件,。相反，它的價值在于滿足日益增長的大規(guī)模定制需求,，同時加速測試車功能原型的生產,。后者代表了捷豹路虎在其增材制造中心 (AMC) 內部制造的“絕大多數(shù)部件”。�,？怂箯娬{了這種增材制造能力的重要性,，并表示如果沒有 3D 打印，他們就無法如此快速地完成測試,。

�,？怂惯�討論了增材制造如何解決汽車行業(yè)目前面臨的最緊迫的問題之一。 許多汽車可持續(xù)發(fā)展的最后期限即將到來,，汽車制造商正在努力減少碳足跡,，使其車輛符合環(huán)境法規(guī),。據(jù)福克斯稱,，3D 打印將在實現(xiàn)捷豹路虎到 2039 年實現(xiàn)整個供應鏈凈零排放的承諾中發(fā)揮重要作用,。

△LukFox 在 AMUK 會員論壇上發(fā)言。照片由 3D 打印行業(yè)提供,。

JLR公司的增材制造能力

英國增材制造協(xié)會(AMUK) 是英國3D 打印生態(tài)系統(tǒng)中公司的貿易協(xié)會,。其最新一次會員論壇在航空航天制造商GKN Aerospace位于布里托爾的全球技術中心舉辦。

此次活動主要介紹了英國增材制造的現(xiàn)狀及其未來發(fā)展方向,。與會者還有機會交流并參觀 GKN的研發(fā)設施,。

△GKNAerospace 的全球技術中心，AMUK 會員論壇在此舉辦,。圖片來源：3D Printing Industry

在演講中,，福克斯概述了JLR的全球影響力,，該公司在英國擁有三家汽車制造廠,，在斯洛伐克、巴西,、中國和印度設有工廠,。該公司是塔塔汽車的全資子公司，生產和銷售攬勝,、衛(wèi)士,、發(fā)現(xiàn)和捷豹等高端汽車品牌。

2018 年,，捷豹路虎承諾每年生產100 萬輛汽車,。然而，�,？怂菇忉屨f,，該公司此后已改變戰(zhàn)略，優(yōu)先考慮質量而不是數(shù)量,，到 2023 年將生產約 40 萬輛汽車,。

增材制造在實現(xiàn)這一質量方面發(fā)揮著關鍵作用。捷豹路虎的 AMC 位于蓋登高級產品創(chuàng)造中心,，擁有 20 臺工業(yè) 3D 打印機,，采用六種增材制造技術。這些包括HP Multi Jet Fusion (MJF),、EOS系統(tǒng),、SLA、FDM 和 PolyJet 3D 打印機,。

聚合物粉末床熔融占該公司增材制造能力的 87%,。大桶光聚合占其系統(tǒng)的 8%,，而材料噴射和材料擠壓分別僅占 3% 和 2%。�,？怂寡a充道：“目前我們內部只做聚合物業(yè)務,，我們不做任何金屬 3D 打印�,！�

AMC 是公司內部的卓越中心,，承擔著從早期設計模型到功能部件等各種角色�,！癆MC 是作為內部資源設立的,，” �,？怂菇忉屨f,，所有部門的 JLR 工程師都可以申請 3D 打印組件。

增材制造技術也已融入整個企業(yè)的不同中心和部門,。捷豹路虎生產基地之一哈利伍德工廠的工程師擁有大約十幾臺工業(yè)級 FDM 3D 打印機,。

小型桌面 FDM 系統(tǒng)也分布在其他制造和工程站點。據(jù)�,？怂菇榻B,，這些系統(tǒng)用于快速原型設計和測試，然后再送到 AMC 制造更復雜的部件,，這種分散式方法有助于保持靈活性,。   

△位于蓋登的捷豹路虎增材制造中心的 EOS 3D 打印機。圖片來自捷豹路虎,。

3D 打印助力汽車開發(fā)

過去,，捷豹路虎曾利用增材制造技術生產最終用途汽車零部件。一個值得注意的例子是 2019款捷豹 XE SV Project 8,，它采用了十多個 AMC制造的零部件,。它們包括前車牌支架、汽車座椅頭枕支架和外部空氣動力學部件,。然而,，這些都是小批量生產，僅生產了 300 輛 Project 8,。

更實際的使用案例圍繞著遺留部件,。福克斯提到了 1999 年款路虎發(fā)現(xiàn) 2 的座椅把手反復出現(xiàn)的問題,，這個部件很容易損壞,。

擁有此款車型的客戶現(xiàn)在希望能夠從路虎經銷商處訂購替換部件。然而,，最初制造這些部件的公司已不復存在,，注塑模具也已丟失,。

JLR 的解決方案是自行 3D 打印零部件，略微改變幾何形狀以增加耐用性,�,！拔覀兠磕甏蛴〈蠹s 50 個這樣的零部件，” �,？怂拐f道,，而客戶通常不知道替換件是 3D 打印的。   

△3D 打印替換座椅把手,。圖片來自 Luke Fox/JLR

大規(guī)模定制是增材制造在汽車領域的另一個顯著應用,。“大規(guī)模定制肯定不會消失,，所以我們正在做很多這樣的事情,，” 福克斯表示,。他指出,，捷豹路虎正在積極研究如何利用 3D 打印實現(xiàn)更多定制組件，例如個性化油箱蓋和儀表板,。

然而,，捷豹路虎的“絕大部分”增材制造工作都用于測試車的功能原型設計。這些預生產車輛通常用乙烯基迷彩圖案包裹,，以便在公開展示和試駕時隱藏其設計,。福克斯表示,，3D 打印原型部件大大加快了測試過程,，允許比傳統(tǒng)制造方法更快地進行設計更改和評估。  

一個令人驚訝的后期制作示例與影響路虎衛(wèi)士 SUV 車主的問題有關,�,！爱斔麄儼压穾нM車后座時，狗抓傷了保險杠,，”�,？怂菇忉屨f。

捷豹路虎的增材制造團隊對此作出了回應,，他們對狗的爪子進行了 3D 掃描,，分析了爪子的硬度，并 3D 打印了一個爪子的復制品,，將其放在機械臂上,。這個復制品“在很長一段時間內”反復刮擦 Defender 保險杠，從而開發(fā)出了一種可以購買的保護條，以最大限度地減少損壞,。      

△LukFox 在 AMUK 會員論壇上發(fā)言,。圖片來源：3DPrinting Industry

JLR 的金屬 3D 打印路線圖

福克斯表示,，捷豹路虎未來將進一步擴大增材制造的應用,。但他指出，JLR更注重的是落實到擴大產能,，而不是增強制造能力,。此次發(fā)展的一個重要部分是提高其金屬 3D 打印能力。該公司已經利用外部金屬3D 打印為 Range Rover SV 460 生產豪華后桌組件,。

這些終端應用部件由一級供應商制造,，每年約有 40 個�,！斑@種部件的產量很低,，但它是我們生產車輛中的金屬增材制造部件，”�,？怂寡a充道,。   

隨著規(guī)模的擴大,，捷豹路虎正致力于將金屬 3D 打印技術融入到更多大批量制造應用中,。福克斯提到了一個正在進行的項目,，該項目使用 3D 打印技術來支持“大約一百萬個零件”的生產,。

最初，JLR采用激光粉末床熔融技術進行初步概念驗證測試,。接下來,，該團隊希望生產“幾百個”金屬部件，以獲得更嚴格和準確的結果,。為了實現(xiàn)這一目標,，他們采用了粘合劑噴射技術，并提出了金屬注射成型 (MIM) 作為最終生產技術,。   

據(jù)報道,，粘合劑噴射 3D 打印工藝生產的部件更接近所需的機械性能。�,？怂寡a充說,，這種方法可以進行更廣泛的測試和改進，而無需傳統(tǒng)金屬制造的高成本,，因為傳統(tǒng)金屬制造需要昂貴的工具,。

據(jù)報道，將金屬 3D 打印納入這一預生產階段將使捷豹路虎能夠在進行大規(guī)模生產之前更有效地微調設計。

在討論公司更廣泛的增材制造戰(zhàn)略時,，�,？怂箯娬{了平衡內部能力與外部合作的重要性。雖然捷豹路虎可以在內部制作原型并測試零件,，但擴大到全面生產通常需要外包給專業(yè)供應商,。

“我們不適合大批量生產，”�,？怂钩姓J,。他選擇增材制造是為了與供應商密切合作進行內部設計和測試，然后隨著產量的提高逐漸轉換生產模式,。

這種模式已在其他汽車制造商中得到效仿,，包括蘭博基尼。據(jù)�,？怂狗Q,，該公司最初在內部生產3D打印油箱蓋，后來擴大生產規(guī)模,，最終在驗證成功后將整個流程外包,。這種方法充分利用了增材制造的定制功能，同時將批量生產流程移交給第三方,。

△捷豹路虎位于斯洛伐克尼特拉的生產工廠的生產線,。圖片來自捷豹路虎。

3D 打�,。浩�車可持續(xù)發(fā)展的未來,？

受時間敏感的環(huán)境立法的推動，增材制造在汽車領域的應用正在增長,。 例如,，最近有消息稱，意大利 3D 打印機 OEM Prima Additive正在與自動化和機器人公司Comau合作開發(fā)一種 3D 可打印的剎車盤涂層,。據(jù)報道,，該工藝可將剎車盤退化相關的污染排放減少 80%，滿足相關的可持續(xù)發(fā)展目標,。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%,。   

福克斯解釋道：“我們可以利用的一個優(yōu)勢是,，增材制造比其他傳統(tǒng)制造工藝更具可持續(xù)性,。”

他稱捷豹路虎的 2039 年凈零排放戰(zhàn)略“真的非常難實現(xiàn)”,，但他強調,，盡管成本增加，公司仍致力于實現(xiàn)這一目標�,！拔覀冊敢饣ǜ�多錢,，因為我們的客戶愿意花更多錢選擇可持續(xù)的選擇。​​”   

值得注意的是,，捷豹品牌目前只生產 F-Pace SUV,，正在尋求徹底擺脫化石燃料。該品牌承諾明年推出全電動產品線,。據(jù)報道,，所有捷豹汽車都將采用專用的純電動模塊化架構制造。

捷豹路虎此前宣布,，計劃通過塔塔每年投資 35 億美元,，支持新電動車型和基礎設施的開發(fā)。除了電力之外,，該品牌還致力于開發(fā)其他可再生能源,。