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宾利、BMW都在用!3D打印翻转汽车产业的五个方式

宾利、BMW都在用!3D打印翻转汽车产业的五个方式

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  • 发布时间:2021-03-16 14:31
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【概要描述】尽管现在我们还无法直接在汽车贩售处购买3D打印汽车,但3D打印一直都是汽车开发过程中非常重要的一部分。最近,我们开始看到3D打印使用案例在整个制造过程中占有举足轻重的地位。3D打印可以为供应链提升许多价值,并进一步解锁更多广泛的应用方式。随着越来越多公司能够将加法制造方式带入公司内部,3D打印技术已经越来越可行且实惠。新型的弹性材料可提供高精度、功能性的3D打印,这些3D打印物件不仅可以作为最终成

宾利、BMW都在用!3D打印翻转汽车产业的五个方式

【概要描述】尽管现在我们还无法直接在汽车贩售处购买3D打印汽车,但3D打印一直都是汽车开发过程中非常重要的一部分。最近,我们开始看到3D打印使用案例在整个制造过程中占有举足轻重的地位。3D打印可以为供应链提升许多价值,并进一步解锁更多广泛的应用方式。随着越来越多公司能够将加法制造方式带入公司内部,3D打印技术已经越来越可行且实惠。新型的弹性材料可提供高精度、功能性的3D打印,这些3D打印物件不仅可以作为最终成

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尽管现在我们还无法直接在汽车贩售处购买3D打印汽车,但3D打印一直都是汽车开发过程中非常重要的一部分。最近,我们开始看到3D打印使用案例在整个制造过程中占有举足轻重的地位。

3D打印可以为供应链提升许多价值,并进一步解锁更多广泛的应用方式。随着越来越多公司能够将加法制造方式带入公司内部,3D打印技术已经越来越可行且实惠。新型的弹性材料可提供高精度、功能性的3D打印,这些3D打印物件不仅可以作为最终成品来应用,更提供了高质量的客制化选择。然而,这只是一开始而已!

接下来,我们将从设计面到制造面,带您了解5个3D打印推动汽车产业创新的关键方法!

1. 改造打样的流程

一直以来,打样一直是3D打印在汽车产业最常见的应用。由于使用3D打印来进行打样的速度大幅提升,「快速打样」几乎已经成为了3D打印的代名词,这项技术让产品的开发流程有了突破性的变革。

透过3D打印,汽车设计师可以快速的制作实体的打样物件与配件,从简单的内部零件到仪表板甚至是整辆汽车的比例模型。快速的打样让公司可以将想法转为有说服力的概念证明。接着,这些概念可以发展成跟成品高度吻合的仿真打样物件,再通过一系列的验证阶段来达到量产。在汽车产业中,这些快速验证是非常重要的。「暂停汽车制造的产线,哪怕仅有一小时,仇北都是非常高的。」Formlabs产品设计/工程/制造业经理Andrew Edman提到。

透过在公司内部使用Formlabs雷射光固化3D打印技术,Ringbrothers的设计师跟工程师可以自由、有效率且符合经济效益地做产品的迭代。

打样曾是非常耗时的,因此若产品经历越多的迭代,可能会越发的昂贵。然而,透过3D打印,具说服力且具有代表性的打样物件可以在一天之内就完成,且成本大幅减低。桌面级光固化打印机让工业与设计团队能够将3D打印技术导入公司,进而增加迭代周期且缩短了想法与成品之间的距离、也增强了公司内部整体攒品开发的工作流程。

2. 制作客制化、复杂且高精密度的物件

3D打印以大幅降低的成本来生产客制化物件是非常理想的,让制造商在生产方面有更多新的功能,也提供给客户更多元的产品。

对以「客制化」为核心的小型公司来说(例如:客制化汽车厂商Ringbrothers),3D打印汽车的零件提供了增加质量与创造力的方法,为实验以及完善的客制化物件提供了非常重要的空间,不需要过于担心客制化需要考量的潜在费用以及好时的制造过程。

Ringbrothers用了3D打印来客制化生产成品,像这个通风孔。

 

许多大型的汽车公司也有将3D打印技术与传统的生产方式结合。福斯汽车(Volkswagen)重新研发了极具代表性的1962年产小型巴士(Microbus),并以120匹马力、173-英尺的扭矩电动驱动器取代了原本的汽油发动机。“Type20”的概念也透过了3D打印技术来实行的许多改良,包括衍生设计的铸铝轮。甚至是轮盖都是用3D打印制作的,虽然他们看起来很像钢制的,但其实是透过Formlabs的雷射光固化打印机所印出来,再经过电镀处理,进而呈现金属的样貌。

福斯汽车中Type车款的轮盖是用光固化3D打印所印制,接着再做电镀与抛光的处理,看起来就像铬钢一样。

宾利的Speed 6是另一个例子。这家豪华汽车制造商使用了先进的金属3D打印科技来制作比先前所生产的模型更细致、更精密的物件(栅,侧面通风口,门把以及排气口等)。

宾利使用了金属3D打印技术来制作具有微米级精度的细致物件。

 

不过3D打印的应用不仅限于经典车款、概念车款或者是展览模型。Twikit的客制化软件让英国的汽车制造商MINI能够使用3D打印来为汽车提供大量的个人化服务,让购买者可以完整地进行设计。客户能够使用一系列的字体、图案与图像来客制化车子内部与外部的零件,并搭配3D视觉化来查看设计。实际上,对于此种计划的市场可行性来说,模块化的3D打印物件让成本大幅降低,让大众更能负担得起此种形式的个人化服务。

MINI与Twikit的合作让买家可以自主性决定设计的样貌,不管是车子内部或外部的零件都可以。这些物件因为采用3D打印技术来制造,进而大幅降低了成本。

 

3D打印更是让许多原本无法透过其他生产方式来生产的物件变得可能。Bugatti的八活塞单体式制动卡钳(eight-piston Monobloc brake caliper)就是一个非常好的例子。Bugatti喜爱应用钛材质因为这款材质拥有高性能,不过若利用传统的方法来做金属的加工其实是既昂贵又具富有挑战性的。3D打印不仅让Bugatti能够按照所需的尺寸去生产卡钳,且性能可以达到更高更好的表现,除了大幅减轻了物件的重量,同时又比传统生产的替代品(铝)更加坚硬与稳固。

Bugatti的八活塞单体式制动卡钳(eight-piston Monobloc brake caliper)是世界上最大的功能性钛制3D打印汽车物件。

3. 生产机工与制造辅助工具

工程师会使用制造的辅助工具来让制造与组装的过程更加简单与可靠,近一步缩短了工作的周期,也改善了工人的安全性。汽车工厂与零配件供应商一般会使用上千个订制的夹具与治具,且每款夹治具都针对最终成品的用途进行了优化。不过这样会造成订制的工具数量庞大,在制造过程中增加了可观的成本与复杂性。

如果将这些订做的零配件外包给提供固体塑料火者金属加工服务的厂商来制作,可能会需要到数周的时间,且较长的交货时间也让零配件较难以去适应工厂的变化。

跟外包给其他厂商相比,加法制造能够将交货的时间缩短到仅仅几个小时,大幅的降低了成本。且即使零件的复杂度很高也不会产生额外的成本,因此可以针对最终用途进行更良好的优化程序。新型的弹性3D打印材料更让许多制造商能够以3D打印塑的料物件来取代金属物件,进一步在确认产品之前进行打样设计与测试。

因此,透过3D打印来生产制造辅助工具成为了这项技术最大的应用之一。

 

举例来说,Pankl Racing Systems透过拥有多台Formlabs雷射光固化的3D打印机的3D打印站台来制其重要的生产工具。在制作变速箱的组装配件时,公司所生产的每个零件都需要专为此零件所设计的夹治具与其他公司,因为这些零件需要经过自动化车床的的许多加工阶段。透过使用3D打印,Pankl的工程师将夹具的交货时间减低了90%(从两周到三周的时间减少到一天之内),成本方面也减低了80-90%,节省了15万美元的成本。

4. 解决备用零件问题

备用零件一直以来都是汽车产业的一大挑战。因为它的需求是零散且不可预测的,因此在某些情况下,生产备用零件的价值可能会成为具有争议性的财务决策。然而,如果没有可取得的备用零件,汽车产品的价值将变得更加的不稳定,且在维修上也更加的困难。另外,生产预期可能会需要的备用零件也为仓储的成本增加大量的支出。

3D打印的良好定位对于汽车产业的备用零件问题产生的很重大的正面影响。「我认为(透过3D打印来解决备用零件问题)是能够获得与传统材料的性能及成本效益相匹配的材料。我们正在接近这一点!」Edman提到。「这不是一个『3D打印会不会取代备用零件生产吗?』的问题,而是『什么时候?』的问题。」

透过使用CAD软件,可以将所有的零配件设计存成数位化的档案,因此就不需要保留过时的库存。随着桌面级的3D打印机逐渐普及,备用零件现在大部分可以根据客户的需求在店内生产。此款技术的可取得性也会鼓励供应商去开拓新的空间,进一步提供3D打印的零组件。

针对现存零件做逆向扫描,即使是不再存在的零件也可以再次满足需求量。旧的设计也能拥有新的生命!「人们拥有50岁以上的老爷车,有朝一日,我们可以透过3D打印来以更自动化的方式为这些产品提供支持。」

Ringbrother透过3D打印形状并将其铸造成金属,为客制化的旧车款复制了凯迪拉克标志。

5. 简化通用零件的生产程序

随着3D打印技术在硬件与材料成本方面变得更加实惠,我们看到了一般性汽车物件的生产有了进步的变革。

3D打印可以提高一般零件于制造阶段的效率。「您会看到3D打印技术就是我们可以用加法制造的好处来将物件合并在一起的机会。先前您可能会有六到七个物件组合而成的组装件,您可以原本是由六或七个物件组装而成的零件合成单一的打印物件。即使因为合成所以单一打印可能会稍微贵一些,但您还是可以大幅地节省组装的时间以及成本。Edman提到。透过将物件组装起来,3D打印的过程还可以帮助减轻重量与提高燃油效率。

3D打印所提供的多元化材料选择开始能够满足车辆不同零组件的机械要求,由于加法制造与传统方法(举例来说:开模、压铸等)达到了成·本平价,从生产与财务角度来看,将3D打印整合入一般零配件的的制作过程中将更具意义。

加码:3D打印汽车

尽管完整的3D打印汽车离上市还有一段时间,但还是有一些非常让人激动的计划与概念车款,预示了汽车行业的走向。

EDAG的Light Cocoon:这辆概念车是由独立的汽车开发商EDAG所制造,具有3D打印的树枝状承重结构,灵感来自于大自然。尽管结构所使用的材料少于常一般的车子底盘,它仍满足了所有对结构相关零件的要求。且为了使车子的底盘能够对零配件产生弹性,在车身面板上覆盖了特殊织物。

除了高耐候性外,EDAG的Light Cocoon外罩在设计与个人化方面提供了绝对的自由。 (来源:EDAG)

The Blade:「世界上第一台3D打印超跑」旨在按照超跑的标准规格并以低成本材料来生产—例如碳纤维管和铝棒,并与生衍生设计的3D打印金属零件相结合,进一步实现轻量化和高性能。

The Blade是世界上第一个3D打印超跑

Strati:世界上第一辆由Local Motors生产且过程中大量使用3D打印的电动汽车。这款汽车由50个单独的零组件组成—远远少于传统车辆大约30,000个零件的数量。它的底座与大多数的结构要素都是在不到24小时内完成3D打印的,而公司希望将时间减少到10小时以内。

 

LSEV:由意大利XEV公司所研发的LSEV可能会在2020年进入市场,并成为第一个被推广至「大众市场」的3D打印电动汽车。除了底盘之外,它的座椅与挡风玻璃等,几乎所有可见部分都是使用3D打印制作的。由于3D打印的广泛使用,XEV将汽车的组件的数量从2,000个减少到只有57个,进一步达到了了仅有450公斤的轻巧设计。

尽管这些项目以及许多其他3D打印汽车的计划都还处于概念的阶段,但3D打印席卷汽车产业各个领域的速度令人震惊。在某些状况下,3D打印技术正在突破界限、更帮助去实现设计与生产中的崭新的可能性。在其他方面,这项技术正在降低生产成本以及节省时间。

随着人们对3D打印价值的理解不断的在整个行业中传播,且随着技术和可用材料的日益多元化,这种增长趋势还在持续中。

源文摘自:天马

延伸阅读:Tucci Hot Rods公司:3D打印最终订制汽车零件

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