汽車行業(yè)可以說是最早實現(xiàn)3D打印技術應用的行業(yè),30年前當時的3D打印應用還被稱為“快速成型”。如今,汽車行業(yè)識別3D打印潛在的生產(chǎn)制造潛力的時候,汽車行業(yè)又一次積極擁抱了這項技術。
現(xiàn)在,全新的3D打印過程正在被開發(fā),包括Carbon和惠普,寶馬已經(jīng)迅速看到這些新系統(tǒng)的潛力,并試圖通過這些技術來保持領先優(yōu)勢,并最終生產(chǎn)更好的汽車。為此,寶馬引進了Carbon超快的M1 3D打印機以及惠普多射流融合MJF設備。
寶馬的3D打印歷史
寶馬使用3D打印技術的歷史超過了25年,那時候主要用來設計驗證和測試概念車。寶馬位于慕尼黑的研究和創(chuàng)新中心有一個快速技術中心的團隊(FIZ)。他們每年生產(chǎn)近25,000個原型,還生產(chǎn)近100,000多個零件。零件包括小型塑料載體到設計樣品和用于功能測試的底盤組件。根據(jù)不同建模和組件的大小,樣品在幾天內(nèi)就可以制造完成。
金屬增材制造已經(jīng)有超過10年的歷史,寶馬在這項技術誕生的初期就開始使用了。在寶馬集團內(nèi)部,就有擁有十多年金屬打印經(jīng)驗的專家。早期的經(jīng)驗主要偏重于設計驗證、功能測試,這些早期積累的know how也為寶馬進入到系列小批量生產(chǎn)帶來了積淀。
2010年,寶馬通過3D打印的水輪參加德國房車大師賽(DTM),這個部件是用選擇性激光熔融(SLM)技術制造的,該技術主要通過使用激光融化金屬粉末制造3D對象。首先,一層0.05毫米厚的金屬粉末會被鋪在打印床上,然后通過激光燒結(融化)成指定的形狀。之后各層進行燒結,然后又一層0.05毫米厚的粉末被鋪在上面,如此反復,直到最終產(chǎn)品制造完成。這些水輪不僅滿足房車賽的要求,還滿足惡劣的工作環(huán)境下的摩托車的工作要求。
3D打印是理想的空氣動力學組件生產(chǎn)方法,只所以用于水輪的小批量生產(chǎn)是因為這些水輪的幾何槽形通過傳統(tǒng)方式來加工是很復雜的。
2012年,寶馬開始為勞斯萊斯幻影生產(chǎn)零部件,這比GE廣為人知的LEAP發(fā)動機引擎噴油嘴還早。這些零部件包括塑料支架的危險警告燈、中心鎖按鈕、電子停車制動器和插座。并且,從那時候起,寶馬就開始通過3D打印勞斯萊斯光纖電纜連接支架。
通過3D打印來制造這些支架是為了滿足快速的設計迭代。寶馬認為通過3D打印可以將生產(chǎn)時間可以大大減少,同時還滿足了必要的標準。因為這些精細的部件是非常復雜的,材料也需要完全符合規(guī)格,所以寶馬將制造技術切換到增材制造技術。
未來3D打印
正如寶馬集團迅速采用金屬3D打印技術,寶馬迅速地做出了引進Carbon和惠普的決定,寶馬認為將通過這些3D打印技術用于最終零件的生產(chǎn)。
Carbon的連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(CLIP)技術能夠在短短幾分鐘內(nèi)完成3D打印部件。寶馬已經(jīng)開始使用CLIP技術3D打印個性化的產(chǎn)品,包括寶馬的“DriveNow”項目中,寶馬邀請德國客戶為DriveNow艦隊的MINI投票,獲勝的名字通過CLIP的3D打印技術打印出來安裝到車輛的外部。
惠普的多射流熔融3D打印機的打印速度、打印產(chǎn)品的完整性、表面光潔度和經(jīng)濟性,以及開放性的材料開發(fā)合作平臺,都為打印可推向市場的產(chǎn)品奠定了基礎。寶馬目前對惠普設備完成的測試件是針對原型應用的,但寶馬相信在積累了足夠的應用經(jīng)驗后,將很快推向生產(chǎn)領域。