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當(dāng)3D打印走進(jìn)工廠

如今,汽車是我們生活中不可或缺的一部分,在享受其給我們帶來的各種便利時(shí),有沒有思考過,當(dāng)3D打印走進(jìn)汽車車間,兩者會(huì)碰撞出什么樣的火花呢?

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長(zhǎng)期以來,作為快速成型的工具,汽車行業(yè)引領(lǐng)高端3D打印機(jī)和材料銷售。通過削減設(shè)計(jì)成本和時(shí)段,3D打印對(duì)汽車設(shè)計(jì)做出了重大貢獻(xiàn)。

汽車工業(yè)處于不斷變化之中。汽油價(jià)格的大幅波動(dòng),以及環(huán)境和政治方面的壓力,都對(duì)該行業(yè)保持耗油的運(yùn)動(dòng)型多用途車與輕型電動(dòng)汽車之間的經(jīng)濟(jì)平衡性構(gòu)成了挑戰(zhàn)。共享出行和股權(quán)商業(yè)模式發(fā)展加快,技術(shù)飛躍已經(jīng)將自動(dòng)駕駛汽車納入正規(guī),改變了我們對(duì)汽車的看法。汽車制造商必須適應(yīng)這種變化,同時(shí)也要盡量降低生產(chǎn)成本。

向大規(guī)模生產(chǎn)轉(zhuǎn)型

近年來,3D打印的技術(shù)主張已經(jīng)從傳統(tǒng)的快速成型技術(shù)大幅擴(kuò)展到生產(chǎn)系列生產(chǎn)部件。汽車公司開始創(chuàng)作定制的工具,以提高工廠車間的生產(chǎn)效率。定制工具成為3D打印在當(dāng)今汽車領(lǐng)域最重要的新興應(yīng)用之一。

例如,沃爾沃卡車公司已經(jīng)采用FDM 3D打印技術(shù),為生產(chǎn)線設(shè)計(jì)了耐用而輕便的夾鉗、夾具、支架和工具架。代替了金屬工具的3D印刷定制工具,能夠直接應(yīng)用于工廠車間,3D打印工具的成本可以低至1歐元/立方厘米 — 而利用金屬制作同一個(gè)部件的成本為100歐元/立方厘米。至關(guān)重要的是,沃爾沃卡車公司將傳統(tǒng)金屬所制工具的設(shè)計(jì)和制造時(shí)間從36天縮短到僅僅兩天。

制作輕型作品

3D打印的材料開發(fā)是一個(gè)持續(xù)不斷的過程,工程師們致力于提高燃料曝露的耐化學(xué)性,并優(yōu)化韌性、延展性和剛性等,以達(dá)到良好的耐久性。引進(jìn)新材料,例如碳纖維加固材料,使新型應(yīng)用成為可能。如3D打印中的此類復(fù)合材料具備了金屬?gòu)?qiáng)度,以及塑料輕質(zhì)感。

汽車市場(chǎng)的司機(jī)處境艱難,他們對(duì)燃油效率的需求不會(huì)消失。無論是由于更高的燃油里程或更長(zhǎng)的電池壽命,輕型汽車需要更少的能源。3D打印不僅可以為我們提供輕質(zhì)部件,還通過復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)優(yōu)化了性能-重量比,這是其他技術(shù)無法做到的。

分散生產(chǎn)

另一種減少環(huán)境影響和降低生產(chǎn)成本的方法是分散生產(chǎn)。3D打印便可以做到這一點(diǎn),同時(shí)保持集中協(xié)調(diào)。

如今,如果制造商打算在兩個(gè)地點(diǎn)生產(chǎn)同一輛汽車,那么在每個(gè)地點(diǎn)所生產(chǎn)的汽車的設(shè)計(jì)和部件基本上一致,但加工和生產(chǎn)過程往往是不同的。這對(duì)制造商來說是一種風(fēng)險(xiǎn),但目前已被接受。同時(shí)這一過程十分低效,因?yàn)閮蓚€(gè)獨(dú)立的工具供應(yīng)商可以為同一個(gè)裝配夾具提供不同的設(shè)計(jì)。具備數(shù)字化集中和物理化分散的能力,可以創(chuàng)建最有效的夾具,然后通過CAD文件將其分發(fā)到全世界。在不存在本地化低效風(fēng)險(xiǎn)的情況下,制造商從分散的供應(yīng)鏈中獲益。

快速定制

截然相反,豪華汽車和摩托車經(jīng)常需要定制部件。這些部件由于產(chǎn)量低而價(jià)格昂貴,并且完全是定制的。能夠在不使用硬質(zhì)模具的情況下打印出定制的部件,以減少投資并加快生產(chǎn)速度 — 這對(duì)賽車工程師來說是絕對(duì)必要的。

Formula 1 團(tuán)隊(duì)McLaren強(qiáng)調(diào)了這一點(diǎn)。在上屆Grand Prix賽季期間,McLaren利用3D打印技術(shù),用了不到兩周的時(shí)間制造了全新的賽車翼,并使用3D打印模具來制造機(jī)翼的形狀。同樣地,在IndyCarNASCAR運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中,Penske團(tuán)隊(duì)利用增材制造,打印母模和直接模具,這使得生產(chǎn)時(shí)間減少了大約70%。

蘭博基尼還利用3D打印技術(shù)制造出了高強(qiáng)度的生產(chǎn)部件,這些部件的硬度足以承受高速賽車的沖擊,并且在時(shí)間緊迫的情況下制造出了復(fù)雜的幾何形狀。蘭博基尼技術(shù)部門已經(jīng)證明了3D打印在印刷生產(chǎn)零件方面的價(jià)值,并利用該技術(shù)制作了比例模型和先進(jìn)的功能原型部件,用于設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

下一步目標(biāo)是什么呢?

從歷史上看,定制部件幾乎專門僅限于豪華汽車和賽車,但在過去10年里,特別版和限量版汽車變得越來越普遍。雖然大規(guī)模生產(chǎn)效率仍然推動(dòng)著這些車輛上的大多數(shù)通用組件,但由于3D打印,這些特定生產(chǎn)車輛的樣式、個(gè)性化和獨(dú)到之處變得更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

未來的汽車會(huì)是什么樣子?樣式一定是無窮無盡的,我們將會(huì)看到各種各樣的功能汽車配置各種內(nèi)部服務(wù)。更多的靈活性和更多的選擇最終意味著大規(guī)模定制而不是大規(guī)模生產(chǎn)。這顯然適合于3D打印。


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本文作者2019-3-15 12:15
鎂途
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