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3D列印:成為汽車制造行業未來的助力

3D列印技術自從問世以來,在各個行業都發揮着越來越大的作用。3D列印技術也在不斷地向多樣化邁進,應用越變得越來越廣泛。在汽車行業,3D列印技術被應用于工具、夾具、零部件制作等等各個環節,雖然時至今日,3D列印整輛汽車還是無法實作的事,但是在汽車工業生産體系,3D列印技術應用于原型測試、生産工具制造和零部件制造,已經在逐漸替代傳統制造。未來完成規模化3D列印生産,3D列印技術很可能會成為汽車行業發展和創新的關鍵技術之一。

3D列印:成為汽車制造行業未來的助力

3D列印技術助力汽車行業發展

對于汽車行業而言,3D列印技術應用提高了整個開發流程的效率,增加了零部件的制造精度和定制程度,縮短汽車上市周期,并降低時間和生産成本

2021年,越來越多的汽車廠商在制造過程中選擇了3D列印技術。保時捷推出2萬元的3D列印座椅,與之前相比支撐性更好;通用AIC中心安裝24台金屬和非金屬3D列印機,用于設計汽車原型及工具;大衆汽車粘結劑噴射技術将批量應用,金屬3D列印零件年産量達10萬個;福特将大規模生産金屬3D列印汽車部件,采用粘結劑噴射技術;斯柯達利用3D列印技術精簡汽車生産流程。

而在汽車制造流程中,也常見3D列印技術的身影。

瑞士-瑞典跨國電氣裝置公司ABB的機器人部門ABB Robotics,在2020年就已在其機器人仿真程式中引入了3D列印軟體。利用這一新功能,使用者将能夠對ABB機器人進行程式設計,進而在30分鐘内開始增材制造生産。作為其RobotStudio軟體的附加元件,ABB通過新的3D列印軟體免除手動程式設計的步驟,進而加快原型生産速度。ABB機器人可用于汽車制造過程中的焊接、材料處理、小零件裝配、噴漆和塗飾等。

機床制造商德馬吉森精機/DMG MORI,擁有獨特的混合式(增材制造與傳統制造結合)加工解決方案,它将銑削加工技術與雷射金屬沉積加工工藝結合在一起,應用于具有完整銑削功能的雷射熔覆加工機床上。LASERTEC65 3D Hybridd是德馬吉森精機推出的3D列印混合制造列印機,融合了5軸噴粉堆焊和5軸關聯銑削加工技術,可交替進行堆焊、銑削以及車削加工。基于雷射堆焊的增減材一體制造技術不僅可生産非常複雜的幾何形狀,而且同時可解決3D列印的表面品質問題及材料複合問題。

而非混合制造裝置的生産商西門子/siemens,用于定向能量沉積3D列印的Siemens NX 系統,在增材、減材混合制造中發揮了重要作用。Siemens NX Complete Hybrid CAD / CAM系統在完全內建的“designthrough-CNC”程式設計解決方案中提供混合增材制造的功能,包括用于內建雷射粉末包覆和銑削的後處理和加工模拟。大多數混合制造系統利用定向能量沉積工藝,軟體對于實作和優化零件幾何形狀變得至關重要。

而作為3D列印公司,3D Systems也為汽車行業制造提供了軟硬體産品和服務解決方案。其中SLS技術在生産其他工藝難以處理的複雜幾何形狀時表現得遊刃有餘,将制模環節所産生的時間與成本壓力也一并解決,并獲得理想熱塑塑膠零部件運用于汽車制造中。而利用SLA技術可以生産出模拟玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸和其他透明材料的透明部件,用于汽車制造環節需要透明性的設計中。

3D列印:成為汽車制造行業未來的助力

3D列印在汽車行業的瓶頸與未來

3D列印技術作為新型制造技術,在全球汽車行業内的應用快速發展的同時,3D列印也面臨很多的技術難題和瓶頸。

根據調查報告顯示,目前3D列印技術主要集中于小批量制造,缺乏大批量制造成功案例,3D列印技術的成本制約着它的大規模推廣應用,成本過高導緻很多使用者認為它無法完成零部件的大批量生産,還是需要依靠傳統的鑄造、鍛造、機加等工藝,降低成本是推廣3D列印技術的關鍵之一。

3D列印技術具有全新的設計理念和思維,能夠實作複雜結構的制造可行性,但是新型的設計方法如拓撲優化、點陣結構、創成式設計、結構功能一體化等,與傳統的設立理念産生沖突,無法相容;與其他橫向技術比如傳統機床制造的融合不足,使得3D列印受到諸多限制,3D列印急需與材料基因組、高精度能量控制、數字孿生、新能源、綠色制造等先進技術結合。

如何進行技術變革與融合,是3D列印技術在汽車行業亟待解決的問題。

3D列印技術雖然現如今還存在着諸多問題和限制,但不可否認的是,在汽車制造行業的數字化轉型的過程中,他将占據着非常重要的地位。

大陸2021年釋出的《“十四五”智能制造發展規劃》中将增材制造列入關鍵核心技術,并提出中國将突破設計仿真、混合模組化等基礎技術,開發應用增材制造、超精密加工等先進工藝,攻克智能感覺、人機協作、精益管控等共性技術,突破一批“卡脖子”基礎零部件和裝置。現在全球都都已經将3D列印技術作為未來制造業的重點發展方向,未來3D列印領域的競争也會愈加強烈。

縱觀3D列印技術在汽車行業的應用,原型制作、輕量化、量産,都将在未來得到進一步的深化使用,随着新能源汽車的發展,3D列印将會得到更加廣闊的應用。行業人士稱,2022年我們将看到更多的人轉向經認證的增材制造,以取代或補充傳統的生産流程更少的倉儲和更多的按需增材生産,這也将支援企業的可持續發展目标。標明的材料和技術将得到認證,制造的零件将滿足特定行業的要求,如精度或可燃性。

也許就在不久的将來,3D列印技術酒會實作直接生産出大批量生産的汽車,但這還需要3D列印技術、材料、速度等的進一步突破,未來3D列印技術仍有無限可能。

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