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一辆车有3万个零件,未来可能会有100个3D打印的吗?

导读:据Wohlers报告,在全球范围来说,汽车已经成为3D打印技术最大的行业应用。而一辆车有近3万个零件,未来可能会有100个甚至1000个是3D打印的吗?

△一名工人在通用汽车的沃伦技术中心(底特律地区研发园区),操作处理3D打印零件

南极熊获悉,2020年12月14日,美国汽车制造商通用汽车宣布,在美国底特律市郊的沃伦技术中心(Warren Tech Center)新开了一个车间,部署了24台3D打印机,推动3D打印技术在汽车产业的应用和发展。截至现在,通用汽车在沃伦的技术中心共有75台工业级3D打印机,每年打印约30,000个原型零件。

通用的“增材工业化中心(Additive Industrialization Center ,AIC)”的发展目标是将3D打印产业化,生产更多的产品和汽车零部件,彻底改变汽车的制造工艺、缩短开发时间、降低成本、以及提升品质。通用汽车转型的核心,在于变成一个更加敏捷、创新的公司,而3D打印将在这一使命中发挥关键作用。

通用汽车已经将3D打印用于汽车原型已有30年了,但是现在它已应用在生产车辆和制造工厂的工具中。过去几年,通用汽车在“增材工业化中心”建设上投入大量资源。尽管新冠病毒大流行,2020年通用汽车还是建立了15,000平方英尺的增材工业化中心。新部署了24台3D打印机已具备生产能力,支持通过激光烧结、熔融沉积、多射流熔融等技术,将聚合物和金属原材料,3D打印成汽车零部件。

△3D打印的暖通空调管道和线束支架

通用汽车表示,AIC现在生产的许多零件都是用于试生产汽车的功能性原型。 那些功能强大的3D打印原型可以降低工具成本,并使工程师能够快速进行设计更改并减少开发时间。通用汽车越来越多地利用3D打印的好处,从原型开发到制造工具和生产工具。随着AIC的开放,他们将继续加速在整个组织中采用这项技术。

团队3D打印了用于开发2020 Chevrolet Corvette的制动冷却管,节省了九周的开发时间,并将成本降低了60%以上。

通用介绍,利用3D打印技术加工而成的汽车零配件具有传统工艺所不能比拟的优势。例如,使用传统加工工艺制作一个零配件,其生产时间动辄需要数周乃至数月,但利用3D打印技术仅需一天就可以完成定制环节,还能节省下大量能源成本及工具成本。

△雪佛兰 Corvette C8.R 赛车上的铝制油箱和进气组件原本需要8个单独的组件,但利用3D打印技术,8个组件实现一体成型,并消除了14条焊缝,整体重量也减轻了40%。

△它所采用的生成式设计 是一种设计探索技术,使用基于AI的算法来根据实际因素制造约束和产品性能要求(例如强度、重量、材料等)同时生成多个有效解决方案。工程师可以以比以往任何时候都更快的速度探索和选择更多可用于制造的设计方案。他们摆脱了重复的设计任务,因此可以专注于更高价值的决策,例如最大限度地提高零件性能

目前,通用汽车将3D打印零件的使用一般只在产量比较少的车型上,这是最具成本效益的地方。 但是随着技术的发展,在雪佛兰Silverado(参数|图片)皮卡之类的大产量车辆上可能会有使用空间。

除了汽车,通用汽车还生产许多3D打印工具,用于组装汽车。 通用汽车可以将零件的组件整合到一个优化的设计中,3D打印的工具更轻巧、更简单。此外通用汽车还在德克萨斯州的阿灵顿装配厂部署了 3D 打印机,辅以将近 100 款手动工具,为雪佛兰 Tahoe、GMC Yukon(参数|图片)、凯迪拉克 Escalade(参数|图片) 等全尺寸SUV 的制造提供了支持。

凯迪拉克CT4-V/CT5-V Blackwing用上终端3D打印零件

2020年12月,凯迪拉克官方曝光了CT4-V和CT5-V Blackwing车型的手动挡杆图片,新车上将使用3D生产的零件。CT4-V和CT5-V Blackwing将是通用集团首批包含功能性3D打印组件的量产车。挡杆上的独特纪念章即为3D打印制造。

V系列Blackwing车型将成为通用汽车首款具有3D打印功能部件的量产车。其中包括两个HVAC导管和一个线束支架。此外,手动挡杆上独特纪念章也使用3D打印以彰显这项技术的应用。通过利用3D打印制造技术,凯迪拉克能够在开发手动变速器时降低成本和浪费。

3D打印汽车应用的未来

最近几年,南极熊观察到,增材制造的成本已快速下降,例如某些光敏树脂材料从1000多元1升,降到100多元;某些牌号的金属3D打印粉末价格从2000多元1公斤,降到几百元。但是对于批量生产而言,它的价格还不够便宜。对于一家每天生产8,000辆以上汽车的GM公司而言,打印速度仍然太慢。将流程集成到生产线中并非易事。这不仅仅是购买3D打印机就了事了。对于工业规模的3D打印,应用有难度。

通用汽车(GM)在古怪的座椅支架等方面前景广阔。“我们每辆车上都有30,000个零件,”通用汽车制造商增材设计和制造总监Kevin Quinn说。“未来,可能有100或1,000个零件是可以3D打印的。从现在开始的五年后,这个数字可以增加到5,000个吗?从现在起的十年,可以到10,000个吗?”而最终 结果可能是更漂亮、更节能、更轻、更快的汽车。

当然,不要指望很快就能3D打印出整辆车。这不是万能药。完全3D打印的汽车,在成本上没有意义。但是,对于汽车制造商来说,有很多东西可以改变。


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