2020年，特斯拉推出了一體化壓鑄車身成形技術(shù)，采用該技術(shù)的ModelY后地板總成由79個部件合并為一個，焊點由700-800個減少到50個。一體壓鑄的后地板總成不需進行熱處理，制造時間由傳統(tǒng)工藝的1-2小時縮減至3-5分鐘，整體制造成本下降40%。同時，特斯拉宣布將應用2-3個大型壓鑄件替換由370個零件組成的整個下車體總成，重量可進一步降低10%，對應續(xù)航里程可增加14%。

很明顯，一體化成形技術(shù)使新能源汽車制造實現(xiàn)了降本增效和輕量化，因此備受關(guān)注。3D打印技術(shù)參考注意到，外媒近日揭示了特斯拉的鑄造創(chuàng)新實際上集中在了砂型3D打印上，而且該公司正在與多家從事該技術(shù)的公司合作。

來自特斯拉（蓋世汽車圖）

特斯拉對于某些汽車模具的材料選擇正在從金屬模具過渡到鑄造砂模。

特斯拉取得的突破集中在如何設(shè)計和測試如此大部件的巨型模具以進行大規(guī)模生產(chǎn)，以及鑄件如何將帶有內(nèi)部肋的空心副車架結(jié)合起來，以減輕重量并提高耐撞性。根據(jù)路透社的詳細文章，到目前為止，汽車制造商一直回避鑄造更大的結(jié)構(gòu)，鑄造1.5 平方米或更大的零件可以提高效率，但成本昂貴，并帶來無數(shù)風險。

對于傳統(tǒng)的金屬模具，僅儀表板模具的成本就在10萬美元到15萬美元之間，而保險杠模具的成本可能在5萬美元到10萬美元之間。發(fā)動機部件模具的起價約為2萬美元，最高可達8萬美元或更高，具體取決于復雜程度和材料。

而一旦制作出大型金屬測試模具，設(shè)計過程中的機加工調(diào)整一次可能會花費10萬美元，或者完全重做模具可能會花費150萬美元。一位專業(yè)人士表示，大型金屬模具的整個設(shè)計過程通常需要花費約400萬美元。此外從噪音和振動、裝配和表面處理、人體工程學和耐撞性的角度來看，可能需要六次甚至更多的調(diào)整才能獲得完美的模具。

馬斯克從一開始的愿景就是找到一種將車身底部鑄造成一體的方法。而如此高的成本使得特斯拉對3D打印砂模的探索成為汽車制造業(yè)潛在的革命性發(fā)展。

這種看似簡單的材料選擇轉(zhuǎn)變可能會改變整個行業(yè)的游戲規(guī)則。

相比之下，3D 打印砂模提供了更加靈活且更具成本效益的解決方案。工程師可以使用數(shù)字設(shè)計文件和3D打印機輕松修改設(shè)計，并且可以在數(shù)小時內(nèi)以極低的成本打印出新的砂模。使用砂型鑄造的設(shè)計驗證周期僅需兩到三個月，而金屬模具原型則需要六個月到一年。從噪音和振動、裝配和表面處理、人體工程學和耐撞性的角度來看，可能需要六次甚至更多的調(diào)整才能獲得完美的模具，3D打印無疑能更快速的創(chuàng)新和調(diào)整設(shè)計方案。

路透社稱，砂型鑄造的設(shè)計驗證過程的成本（即使有多個版本）也是最低的——僅為金屬原型的3%。

除特斯拉外，寶馬和奔馳也已經(jīng)在采用粘結(jié)劑噴射砂模3D打印技術(shù)。

從事粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)開發(fā)的知名廠商Desktop Metal在其官網(wǎng)展示了其已為多個全球汽車品牌提供服務——包括特斯拉、寶馬、雷諾、大陸和福特——其中許多品牌使用該公司的技術(shù)來3D打印最終用途汽車部件。2021年12月-2022年11月，該公司從同一家德國汽車制造商獲得了總價值1690萬美元的粘結(jié)劑噴射3D打印系統(tǒng)訂單，并特別指出是用于“數(shù)字鑄造”。這家德國汽車制造商，普遍被認為是寶馬汽車。

寶馬增材制造產(chǎn)業(yè)園中的Exone金屬打印機

而在2022年的古德伍德速度節(jié)上，奔馳展示了一款名為VISION EQXX的概念車。它在2022年6月的一次真實道路續(xù)航實驗中，實現(xiàn)了1次充電續(xù)航1202公里，平均百公里電耗8.3kWh的記錄。這款車型引起汽車行業(yè)廣泛關(guān)注，3D打印技術(shù)參考注意到，VISION EQXX大量使用了輕量化的技術(shù)和材料。

其中，VISION EQXX的整個后副車架將70多個部件整合為一個單一的、仿生、優(yōu)化結(jié)構(gòu)鋁鑄件。為了生產(chǎn)梅賽德斯有史以來最大的鋁鑄件，該公司使用了一個巨大的3D打印砂模，該砂模據(jù)稱使用了公司內(nèi)部的voxeljet粘結(jié)劑噴射3D打印機制造。其他部件如懸掛支架，也是由3D打印模具鑄造而成。

VISION EQXX由70多個部件整合的巨大鋁鑄件

該整體化的后副車架由奔馳內(nèi)部開發(fā)，使用了完全數(shù)字化的技術(shù)和軟件方法，在汽車行業(yè)中是完全獨特的，結(jié)果是在可用的緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)了最佳功能，并在短短四個月內(nèi)完成了這一單體大尺寸零件鑄造。

VISION EQXX巨大鋁鑄件整體展示

最重要的結(jié)構(gòu)標準是具備極高的剛度和出色的碰撞性能，一體式鑄件的優(yōu)點在于將功能集成在一個極其輕量化的單個組件中，而不是將多個零件組裝在一起。除了后副車架鑄件外，VISION EQXX中的另一個一體式鑄件是減震器圓頂，它是容納汽車前部的懸架組件。與后副車架鑄件一樣，該零件也有助于將重量保持在最低限度，與傳統(tǒng)的壓制圓頂相比減輕了約4公斤。

根據(jù)自然原理設(shè)計的結(jié)構(gòu)鑄件，也被梅賽德斯-奔馳注冊為BIONICAST商標。

END

這些應用案例以及數(shù)據(jù)分析證明，鑄造砂模3D打印技術(shù)對于汽車行業(yè)一體化制造，無論是從新車開發(fā)還是批量制造的角度，都有著極大的好處。雖然這項技術(shù)已經(jīng)在多年來獲得了應用，但頭部的汽車制造商無疑正在對未來的汽車制造提出新的要求，粘結(jié)劑噴射砂模3D打印也將有更多的潛力可以挖掘。

國內(nèi)知名的從事砂型、金屬和陶瓷粘結(jié)劑噴射3D打印技術(shù)開發(fā)的峰華卓立公司指出，粘結(jié)劑噴射砂型3D打印被廣泛認為是用于功能精密零件批量生產(chǎn)的最快增材制造解決方案，鑄造行業(yè)使用該技術(shù)可快速制造出復雜的金屬零件，并用于航空航天、汽車和能源行業(yè)。

注：本文內(nèi)容由3D打印技術(shù)參考整理編輯，轉(zhuǎn)載請點擊轉(zhuǎn)載須知。

歡迎轉(zhuǎn)發(fā)

主編微信：2396747576（請注明身份）;?碩博千人交流Q群：248112776；網(wǎng)址：www.amreference.com

延伸閱讀：

1.機械臂砂型3D打印機和智能化產(chǎn)線，峰華卓立推動鑄造產(chǎn)業(yè)升級

2.優(yōu)化鑄件設(shè)計與3D打印砂模相結(jié)合，大型機械臂減重40%且保持承載能力

3.GE公司的新嘗試：采用金屬3D打印代替鑄造，發(fā)現(xiàn)成本更加經(jīng)濟

4.代替鑄造，知名制造商將把3D打印機納入生產(chǎn)線——為航空發(fā)動機等制造精密零部件