增材製造（3D打印）技術的出現，成為(wei) 了多個(ge) 產(chan) 業(ye) 邁入轉型的關(guan) 鍵推手。以汽車製造為(wei) 例，一方麵，傳(chuan) 統大批量、單一品種的生產(chan) 製造正在逐步向更柔性、更短開發周期的方向靠近，另一方麵，麵向高性能組件、“環保”驅動係統的加工也因此能夠輕鬆駕馭。

福特F150 皮卡（圖片來源：福特）

在過去，以激光光源為(wei) 核心的3D打印工藝曾為(wei) 福特汽車（Ford）製造出很棒的零件，但支撐架構（以及需要通過後續步驟來去除這些架構）亦給他們(men) 帶來了很大挑戰，生產(chan) 效率也不盡如人意。

不過，粘結劑噴射3D打印卻為(wei) 福特F150皮卡零部件的量產(chan) 帶來福音，其成功之道在於(yu) 鋁合金以及激光粉末床熔融（LPBF）的完美配合——粘結劑噴射生產(chan) 的可重複性以及應用燒結3D打印技術處理頗具挑戰性的鋁材6061。這也是福特公司與(yu) 粘結劑噴射技術供應商ExOne公司的工程師及材料科學家共同合作所取得的突破。

在過去，采用粘合劑噴射鋁材是一項不可能的任務，但福特和金屬3D打印機全球領導者ExOne公司已經率先成功實現了粘合劑噴射燒結鋁材6061。之前ExOne公司就在其材料路線圖中部署了鋁材開發項目，後來公司與(yu) 福特達成一致意見，重新繪製路線圖，以加快這種材料的研發。

據介紹，整個(ge) 研發持續了約一年半的時間。在此期間，福特組織了一個(ge) 全力專(zhuan) 注此項目的團隊。這項技術的研發是遠超3D打印範圍的，因為(wei) 粘合劑噴射成功後還需要進行後處理步驟。固化和燒結是決(jue) 定零部件最終性能的關(guan) 鍵工序。

“這就是我們(men) 目前看到的一項堪稱行業(ye) 裏程碑的技術成果——全球範圍首次通過粘結劑噴射鋁合金進行3D打印量產(chan) 。截至目前，應用此技術量產(chan) 的首個(ge) 零部件仍在開發中。”福特汽車公司增材製造技術負責人Harold Sears如是說，“高速的3D打印鋁材技術為(wei) 我們(men) 現在剛開始關(guan) 注的其他商業(ye) 領域鋪平了道路，因為(wei) 我們(men) 可以製造複雜的鋁件了。這在以前是不可能的，它必將帶來其他商機。”

ExOne公司首席執行官John Hartner隨後表示：“利用傳(chuan) 統材料性能，開發一種快速、經濟、簡便的3D打印鋁材工藝，是實現更多產(chan) 品輕量化以及實現更可持續未來的關(guan) 鍵一步。”

可以預見，增材製造某款零部件的試製階段已經過去，其現在正邁向量產(chan) 階段。在這樣的趨勢影響下，整車製造商們(men) 與(yu) 裝備製造商、材料以及工藝供應商的深入合作有待獲得更進一步的聯合。

麵向更環保的發動機，馬勒開設增材製造中心

汽車製造中嚐試增材製造在近些年尤為(wei) 盛行，汽車零部件供應商馬勒公司（Mahle GmbH）就在2020年與(yu) 保時捷（Porsche）、通快（TRUMPF）合作開展了一個(ge) 項目，從(cong) 而在增材製造領域聲名鵲起。該項目使用激光金屬熔融技術（LMD）為(wei) 保時捷911 GT2 RS高性能跑車生產(chan) 鋁合金活塞。

據介紹，馬勒使用衍生式設計工藝開發了這種活塞，使用與(yu) 傳(chuan) 統工藝相同的專(zhuan) 用鋁合金材料，製造出的活塞比傳(chuan) 統鑄造工藝製成的活塞減重約20%。保時捷在911 GT2 TS賽車的引擎上安裝了6個(ge) 活塞，並讓它運行了200個(ge) 小時，其中135小時處於(yu) 滿負荷狀態。

顯然，測試結果令人滿意，正如保時捷項目經理Frank Ickinger所說，“從(cong) 技術角度來說，這為(wei) 我們(men) 開啟了新篇章，為(wei) 設計和生產(chan) 找到了新的可能性。”

需要說明的是，盡管在保時捷活塞應用上取得了成功，但馬勒的工作重點並不是該公司的發動機係統和零部件運營，而是熱管理、機電一體(ti) 化和電子技術。這在他們(men) 隨後開設的增材製造中心設立的目標上相一致——該增材製造中心在馬勒位於(yu) 德國斯圖加特的總部，廠房占地麵積約500平方米，目前有一台SLM Solutions 280，其工作行程為(wei) 280×280×365 mm。材料方麵，工廠正在使用的是V2A和V4A鋼以及鋁合金。在人員配套方麵，來自各個(ge) 部門的專(zhuan) 家團隊，特別是模擬和材料專(zhuan) 家將陸續進駐。據悉，該增材製造中心將支持熱管理、機電一體(ti) 化和電子技術的發展，以生產(chan) “更環保的發動機”。

馬勒公司董事會(hui) 主席兼首席財務官Michael Frick表示，“對於(yu) 汽車製造行業(ye) 而言，新係統和新部件的開發速度必須比幾年前快得多，尤其是在涉及二氧化碳減排和驅動係統的解決(jue) 方案時。有了新的3D打印中心，馬勒再一次加快了在戰略領域的步伐——例如在電動汽車領域。”

目前，新中心正在開發流程，使3D打印這項技術能夠基於(yu) 汽車行業(ye) 的嚴(yan) 格標準進行工業(ye) 係列生產(chan) 。這為(wei) 產(chan) 品開發和製造帶來了全新的可能性，因為(wei) 這些工藝可以用於(yu) 生產(chan) 傳(chuan) 統工藝無法製造的高性能組件。