6月26日，3D打印技術(shù)參考注意到，全球汽車行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者、同時也是增材制造技術(shù)應(yīng)用最廣泛的知名汽車品牌之一的大眾汽車集團，已經(jīng)采購了第二套Additive Industries的MetalFAB系統(tǒng)，進(jìn)一步加強了其對增材制造的布局。大眾汽車集團被譽為歐洲最大的汽車制造商，旗下?lián)碛写蟊?、奧迪、保時捷、蘭博基尼等十二個知名品牌。

2018年，大眾汽車建立了3D打印中心，依托該中心來測試和了解最新的增材制造技術(shù)，同時進(jìn)行模具、工裝夾具和最終零件的生產(chǎn)。根據(jù)3D打印技術(shù)參考對大眾集團過往技術(shù)應(yīng)用的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)該公司已經(jīng)深入布局增材制造技術(shù)。

深入應(yīng)用LPBF金屬3D打印技術(shù)

大眾汽車于2018年引進(jìn)了Additive Industries MetalFab 1系統(tǒng)進(jìn)行模具和備件的3D打印，該系統(tǒng)在大眾汽車增材制造的成功中發(fā)揮了重要作用。而今年購買第二套系統(tǒng)，是大眾汽車考慮到該系統(tǒng)的自動化水平高、無需手動流程且安全性更高。Additive Industries的系統(tǒng)具有模塊化的設(shè)計，使大眾汽車無需大量投資即可擴大產(chǎn)能。憑借全場激光器和自動構(gòu)建轉(zhuǎn)換等生產(chǎn)力功能，MetalFAB系統(tǒng)可實現(xiàn)高生產(chǎn)率和無人值守操作。大眾汽車還投資于參數(shù)開發(fā)，并安裝有粉末裝載工具和粉末回收站，以提高效率并減少浪費。

Additive Industries MetalFab增材制造系統(tǒng)

2022年2月，大眾集團子公司、從事發(fā)動機制造的MAN Energy Solutions購買了一臺SLM Solutions的NXG XII 600，它擁有600x600x600mm的構(gòu)建體積，配備12臺激光器，比單激光系統(tǒng)快20倍，比四激光系統(tǒng)快5倍。它也是世界首臺大幅面、配備超多激光數(shù)量的PBF金屬3D打印機。

大眾汽車為途觀L 3D打印的噴嘴，每年為該車輛制造超過1000個；該元件此前由兩個機加工和焊接部件組成。使用MetalFAB系統(tǒng)批量生產(chǎn)，無需后處理可降低650%的成本

為進(jìn)一步研究在新技術(shù)業(yè)態(tài)下發(fā)動機繼續(xù)減重的潛力，德國聯(lián)邦經(jīng)濟事務(wù)和能源部發(fā)起了一項名為LeiMot(輕型發(fā)動機)的研究項目，吸引了多家汽車工業(yè)重量級公司的參與，如FEV歐洲有限公司、大眾汽車、亞琛工業(yè)大學(xué)以及弗勞恩霍夫的相關(guān)研究機構(gòu)。大眾公司EA288Evo系列的2.0L渦輪增壓直噴柴油發(fā)動機被設(shè)定為優(yōu)化對象，項目旨在通過金屬3D打印以及新型金屬材料為發(fā)動機關(guān)鍵零部件減重。2020年8月，該項目現(xiàn)已進(jìn)入了最終的發(fā)動機原型機階段，通過使用纖維復(fù)合材料以及3D打印技術(shù)制成的部件替代傳統(tǒng)的金屬零部件，有望將最新一代內(nèi)燃機重量減少30%。

采用金屬3D打印的LeiMot發(fā)動機

對于當(dāng)前最新、生產(chǎn)效率最高的區(qū)域金屬3D打印技術(shù)，大眾汽車集團相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，“Seurat的3D打印工藝有可能以與海外制造相當(dāng)?shù)某杀旧a(chǎn)大批量零件，這將為供應(yīng)鏈帶來巨大緩解。Seurat的工廠部署模式使制造能夠更靠近客戶，這對汽車行業(yè)極具吸引力?！庇纱丝梢?，大眾汽車在時刻關(guān)注著3D打印技術(shù)的最新發(fā)展動態(tài)。

布局粘結(jié)劑噴射金屬3D打印應(yīng)用

粘結(jié)劑噴射技術(shù)是當(dāng)前金屬3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)低成本、批量制造的最大希望。德國汽車制造商在開發(fā)用于最終零件生產(chǎn)的3D打印應(yīng)用方面進(jìn)行了迄今為止最大規(guī)模的投資。大眾汽車集團報告稱，3D打印在其零件生產(chǎn)中的采用率最高，奢侈品牌布加迪和蘭博基尼的應(yīng)用案例具有里程碑的意義；基于對更大產(chǎn)量和更低成本的需求，大眾汽車已開始使用具有高吞吐量的惠普金屬粘結(jié)劑噴射成型技術(shù)進(jìn)行零件直接生產(chǎn)。

2021年6月，大眾汽車宣稱首次在生產(chǎn)中全面使用粘結(jié)劑噴射金屬3D打印技術(shù)，未來幾年將加速使用粘結(jié)劑噴射3D打印工藝進(jìn)行汽車生產(chǎn)，并將在公司位于德國沃爾夫斯堡的主要工廠進(jìn)行相關(guān)部署。為實現(xiàn)這一創(chuàng)新進(jìn)步，大眾汽車在過去幾年中投資了數(shù)百萬歐元。

采用HP設(shè)備制造的大眾汽車檔桿

此外，該公司還與西門子建立了軟件合作伙伴關(guān)系，并擴大了與惠普的合作?；萜仗峁┧璧恼辰Y(jié)劑噴射金屬3D打印機，西門子提供增材制造專用軟件。西門子和大眾聯(lián)合開展的一項關(guān)鍵研究是優(yōu)化構(gòu)建室中組件的擺放，可以在每次打印過程中生產(chǎn)的零件數(shù)量提高了兩倍。他們希望通過積累經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)哪些組件可以在未來經(jīng)濟快速的生產(chǎn)，或者增材制造如何支持大眾汽車實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

采用HP設(shè)備制造的T-Roc敞篷車A柱組件

大眾汽車沃爾夫斯堡工廠的目標(biāo)是到2025年每年通過3D打印生產(chǎn)多達(dá)10萬個組件。使用粘結(jié)劑噴射工藝制造的第一批組件——用于T-Roc敞篷車A柱組件，已進(jìn)行認(rèn)證。這些部件的重量比由鋼板制成的傳統(tǒng)部件輕了近50%，僅僅是這種質(zhì)量上的減少就已經(jīng)使制造商對這種工藝特別感興趣。到目前為止，大批量生產(chǎn)的成本效益還不夠。然而，新技術(shù)和相互間的協(xié)作已經(jīng)體現(xiàn)出生產(chǎn)線在經(jīng)濟上的可行性。

惠普金屬3D打印業(yè)務(wù)全球負(fù)責(zé)人Ramon Pastor表示，“大眾等領(lǐng)先汽車制造商正在利用惠普的3D打印解決方案，將傳統(tǒng)制造和規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榇笠?guī)模生產(chǎn)，HP Metal Jet技術(shù)可以幫助客戶解鎖創(chuàng)新設(shè)計，最終更高效地生產(chǎn)性能更好的零件?！?/p>

發(fā)展多種3D打印技術(shù)應(yīng)用

金屬3D打印并不是大眾汽車唯一關(guān)注的技術(shù)，實際上，所有的汽車公司都在對所有的3D打印工藝進(jìn)行探索。

2017年，大眾汽車集團就已經(jīng)在全球26個工廠擁有90臺3D打印機，主要用于汽車備件和工裝工具生產(chǎn)。大眾集團旗下的意大利豪華汽車制造商蘭博基尼長期通過Stratasys FDM和PolyJet技術(shù)進(jìn)行原型設(shè)計和模具制造。2019年，蘭博基尼與Carbon展開合作，后者的數(shù)字光合成技術(shù)被用于生產(chǎn)終端組件，如Urus SUV帶紋理的加油口蓋和風(fēng)管夾，以及其他用戶可定制、個性化的產(chǎn)品，實現(xiàn)了從設(shè)計到生產(chǎn)的快速過度，將零件交貨時間縮短了12周。

蘭博基尼Sian的內(nèi)飾融合了皮革特征和3D打印組件

工裝夾具，是3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域的另一個重要應(yīng)用。相較于數(shù)控機床加工，3D打印夾具和固定裝置所需的生產(chǎn)時間減少了75%，浪費的材料更少且不會增加操作復(fù)雜性，而且?guī)缀蹩蓪崿F(xiàn)無勞力生產(chǎn)。

大眾集團采用3D打印制造的工裝

2014年，大眾集團葡萄牙工廠采購了7臺FDM打印機進(jìn)行工裝夾具直接制造，將傳統(tǒng)制造商完全甩開?，F(xiàn)場制造的特點規(guī)避了很多不確定性，打印機的投資在兩個月內(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個工裝零件，已成為整個大眾集團的最佳實踐。目前該工廠93％的工裝夾具采取內(nèi)部按需制造，節(jié)省時間并極具成本優(yōu)勢。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16萬歐元的開發(fā)成本，2017年這一數(shù)據(jù)達(dá)到32.5萬歐元，成本降低比例達(dá)91%；與此同時，其開發(fā)時間也減少了95%，大大加快了產(chǎn)品上市速度。

END

汽車工業(yè)不斷發(fā)展并需要融入新的技術(shù)，而車輛生產(chǎn)過程中的技術(shù)涉及高度復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，既面臨著傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)競爭性的雙重挑戰(zhàn)，同時準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)又比較高。據(jù)Wohlers 2020報告，汽車行業(yè)已經(jīng)成為3D打印技術(shù)最大的應(yīng)用市場，超越航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域。

當(dāng)前，大眾、福特、寶馬等汽車品牌已經(jīng)在3D打印領(lǐng)域布局多年，投入的資金規(guī)模達(dá)到數(shù)十億美元，并形成了眾多的知名應(yīng)用案例和規(guī)模效應(yīng)。這些公司也在時刻關(guān)注著3D打印技術(shù)的最新發(fā)展，并試圖將最新技術(shù)用于研發(fā)和生產(chǎn)，降低成本、提高效率，意圖借助3D打印在大規(guī)模生產(chǎn)中取得競爭優(yōu)勢。

注：本文內(nèi)容由3D打印技術(shù)參考整理編輯，未經(jīng)單獨授權(quán)，謝絕轉(zhuǎn)載。