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3D新聞

從實驗室走向生產線 3D打印的未來就是汽車輕量化的未來

星之球科技 來源:百姓評車2020-12-04 我要評論(0 )   

盡管3D打印汽車已經有了顯著的發展,但要進入量產(chan) 時代可能還需要一點時間。大多數3D打印汽車項目要麽(me) 是原型車,要麽(me) 是3D打印汽車零件。而且盡管在優(you) 化、設計和可持續發...

盡管3D打印汽車已經有了顯著的發展,但要進入量產(chan) 時代可能還需要一點時間。大多數3D打印汽車項目要麽(me) 是原型車,要麽(me) 是3D打印汽車零件。而且盡管在優(you) 化、設計和可持續發展方麵取得了相當大的進展,但3D打印技術仍然無法打印出整輛汽車。

這種情況下,有人認為(wei) 3D打印隻是個(ge) 噱頭,在汽車工業(ye) 的整套生產(chan) 體(ti) 係中存在的意義(yi) 並不大,事實果真如此嗎?

其實這個(ge) 問題在各大汽車廠裏已經有明確的答案了。雖然3D打印還沒辦法批量低成本高效率的製作出類似汽車三大件的核心零部件。不過在其他方麵,3D打印確實能起到很好的替代作用,在整車的生產(chan) 鏈條中屬於(yu) 錦上添花一樣的存在。

3D打印主要集中在汽車零部件市場

車身零部件輕量化是日係車能夠在不減強度的情況下減重的重要因素,有的朋友都認為(wei) 日係車輕不耐撞。然而最近中保研的碰撞實測結果也證實了車身“更輕”的日係車,反而更加安全。車身結構件的安全強度與(yu) 自身重量也沒有直接關(guan) 係。如汽車上常見的鋁合金和鋼板材料,鋁合金雖然更輕,但其強度要遠高於(yu) 鋼板材質,而且也更加耐撞。

在車身製造方麵,日係企業(ye) 已經把3D打印作為(wei) 王牌武器添加到他們(men) 的生產(chan) 線裏。在今年年初,本田的研發部門就與(yu) 軟件公司Autodesk展開合作,雙方設計了一款曲柄軸部件並采用3D打印技術製造樣品,從(cong) 而實現車輛輕量化並提升發動機燃油經濟性。因為(wei) 曲軸部件的材料及製造工藝特殊性,曲軸的整體(ti) 結構自發動機誕生以來,都沒有發生太大的變化。如今,隨著3D打印技術的應用,本田的設計方案相較前述產(chan) 品將實現減重30%的目標,可以說是一項新的突破。

此外,本田一直致力於(yu) 使用3D打印技術及智能設計方案來優(you) 化汽車零部件的設計。迄今為(wei) 止,本田對座椅安全帶支架、發動機控製單元及車架等多類汽車零部件都進行了升級,也利用3D技術實現了車身零部件的輕量化。

說到輕量化,3D打印可以一次性打印多種具備不同機械特性的材料,這種特性被許多製造廠商應用到汽車內(nei) 飾部件的產(chan) 品設計及研發階段的評估中。方向盤、儀(yi) 表板、空調排氣扇、汽車操縱杆等多種材料和工藝組成的零件,都可借助3D打印技術和設備實現原型製造。

比如2017年,梅賽德斯-奔馳在製造業(ye) 轉型中邁出了重要一步:使用3D打印技術生產(chan) 金屬部件,其中就包括采用鑄鋁合金3D打印的奔馳卡車的恒溫器。不僅(jin) 如此,梅賽德斯-奔馳表示該環節通過了所有嚴(yan) 格的質量測試。

而保時捷更是在今年利用3D打印技術打印全新形態全桶座椅,該座椅采用新型材質,通過3D打印技術構建出獨特結構,新座椅不僅(jin) 更加符合人體(ti) 工程學,還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性。據保時捷研發執行委員會(hui) 成員邁克爾·施泰納介紹,推出3D打印全新形態全桶座椅,保時捷可以再次為(wei) 量產(chan) 車客戶提供體(ti) 驗賽車運動的機會(hui) 。

保時捷能夠為(wei) 客戶提供定製化服務,客戶可以在軟、中、硬三個(ge) 硬度等級中進行選擇。保時捷計劃2020年限量生產(chan) 40個(ge) 3D打印定製座椅,用於(yu) 保時捷911和718係列車型當中,搭配用於(yu) 賽道的六點式安全帶。保時捷收到這些客戶的反饋後,將在2021年年中在個(ge) 性化定製服務中推出。

將3D打印技術融入汽車生產(chan) 製造過程中,奔馳、本田隻是冰山一角。寶馬、大眾(zhong) 、福特、本田等車企都在各自的設計中心探索著3D打印對汽車生產(chan) 製造帶來的更多可能性,相比於(yu) 傳(chuan) 統造車過程,3D打印技術可以為(wei) 車企節省更多的成本,縮短研發到上市的時間,隻不過,現在的3D打印技術僅(jin) 能應用於(yu) 汽車零部件的生產(chan) 。千萬(wan) 不要小看這些汽車零部件,3D打印機可以24小時全天候工作,並且可以通過接收到的數據進行逆向生產(chan) ,可以讓整個(ge) 汽車製造過程變得更加靈活多變,可以使汽車製造業(ye) 變得更加高效。

3D打印改變電動車行業(ye) 的“遊戲規則”

尤其是對於(yu) 電動車行業(ye) 來說,3D打印輕量零部件將會(hui) "改變遊戲規則"。目前,在電動車的推廣上來說,消費者對於(yu) 有限續航裏程的擔憂是一大障礙,而車輛變輕不僅(jin) 能夠改善燃油經濟性,還能夠延長車輛續航裏程。

以特斯拉為(wei) 例,作為(wei) 電動車市場絕對的領軍(jun) 企業(ye) ,特斯拉似乎使用了一種多軸聚合物DED工藝將材料沉積在注塑成型零件的3D表麵上,從(cong) 而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中,零件修複的類似做法在某種程度上很常見,但在聚合物零件生產(chan) 中尚未見到。Stratasys和西門子(以及波音和福特)一直在研究這種3D打印硬件,主要用於(yu) 沉積複合材料。

在此基礎上,特斯拉汽車公司希望更廣泛地采用3D打印技術來改進生產(chan) 效率。日前,特斯拉發布了最新的招聘啟事,為(wei) 美國內(nei) 華達州超級工廠招聘增材製造技術員,其中提及到了快速發展增材製造業(ye) 務,可以看出特斯拉看好3D打印技術的潛力,未來將可能會(hui) 投入更多的應用。

特斯拉官方的招聘啟事中寫(xie) 道:“特斯拉正在尋找一位渴望成功的人士,具備運營SLA/SLS/FDM 3D打印設備所需的技能,進一步擴大快速增長的增材製造業(ye) 務。”特斯拉還在招聘啟事中列出了主要職責及資格技能,包括能構建不同係統的功能並能指導所有與(yu) 機器維修相關(guan) 的工作,同時具備3D打印工作經驗,熱愛快速成型和3D打印行業(ye) 。而在專(zhuan) 業(ye) 技能方麵,特斯拉要求熟悉CATIA、SolidWorks、Pro E、Rhino或其他CAD製圖軟件,並擁有2年以上相關(guan) 學曆或技術證書(shu) 。

或許有一天我們(men) 將看到3D打印技術在特斯拉旗下的車型應用的例子越來越多,甚至最終將完全使用3D打印技術製造整車。不過眼下已經有一家企業(ye) 無限接近完成特斯拉的“終極夢想”。

這家企業(ye) 就是XEV公司。XEV來自歐洲,總部位於(yu) 意大利都靈。團隊由來自寶馬、大眾(zhong) 等知名車企。XEV開創性的將3D打印技術應用到汽車研發和生產(chan) 中,以達到降低造車成本,滿足高度定製化需求的目的。

XEV創新型汽車工廠的核心為(wei) 智能增材生產(chan) 解決(jue) 方案,通過多台汽車級智能3D打印機的配合,達到環保高效以及低成本的汽車3D打印生產(chan) 線。XEV創新型汽車工廠相比傳(chuan) 統的汽車生產(chan) 線,可將成本和新車研發時間減少多達90%。另外在安全性方麵,3D打印技術可以從(cong) 零件的內(nei) 部結構出發,從(cong) 而提高零件強度,相比起使用傳(chuan) 統工藝生產(chan) 的零件強度更高,安全性也更好。

2019年3月,XEV與(yu) 韓國濟州的JMC公司簽訂了世界首個(ge) 汽車級增材汽車生產(chan) 合同,這一智能生產(chan) 解決(jue) 方案包含了50台3D打印機和4個(ge) 後處理站,總價(jia) 超過300萬(wan) 歐元。同時XEV與(yu) 寶馬、大眾(zhong) 等知名車企也有深度合作,為(wei) 其提供世界領先的智能生產(chan) 解決(jue) 方案。

3D打印汽車YOYO是XEV的最新產(chan) 品,盡管隻是首批試製車,YOYO目前已獲得多項認證。PT0後,YOYO還將經曆 PT1、PT2、SOP 等產(chan) 線驗證流程,目的驗證模具的精準性,生產(chan) 流程的合理性以及總裝線工位節拍、整車裝配和試驗的最終認證。通過E-Mark認證(歐盟認證)後,即可在歐洲市場銷售。

YOYO作為(wei) 全球首台量產(chan) 化3D打印新能源汽車,麻雀雖小但空間不小。內(nei) 飾經過了人體(ti) 工程學的全麵測試,每個(ge) 人都可以找到自己最舒適的坐姿。除了零排放以外,純電動還將大量的空間釋放出來,配合無邊框車門設計和全景天窗,將帶來無與(yu) 倫(lun) 比的通透體(ti) 驗。

YOYO最大的特點就是安全性。在安全性上3D打印技術有著獨特的優(you) 勢:比如零件內(nei) 部的結構更容易掌控,可以很好的提升零件的強度,這樣也會(hui) 提升整車的安全性和可靠性。

據悉,首批YOYO新能源汽車將於(yu) 今年12月底交付,在歐洲的預訂已經超過34000台YOYO新能源汽車,XEV將是中國最大新能源汽車出口公司,未來幾年也將拓展國內(nei) 市場。不知道重550公斤的3D打印汽車,大家會(hui) 買(mai) 嗎?

百姓評車

使用3D打印技術,可以更好地滿足車企的需求。在競爭(zheng) 激烈的汽車製造行業(ye) ,已經有越來越多的製造商采用3D打印技術用於(yu) 大批量生產(chan) 前低成本的測試產(chan) 品和製造定製化的配件。雖然現今階段主流的3D打印技術隻停留在樣品生產(chan) 階段,還不能進入大規模生產(chan) 環節。但僅(jin) 僅(jin) 在樣品試製階段,就已經為(wei) 企業(ye) 節省了不少成本及時間。相信在未來,3D打印勢必會(hui) 給造車行業(ye) 帶來重大突破,類似YOYO這樣的量產(chan) 型3D打印新能源車將越來越普遍的出現購車清單之中。


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