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轿车商场是全球最大的消费品商场之一,2020年全球将出产1.03亿辆乘用车,其间内燃机车占8190万辆,商场占有率为79.5%,新能源车(含糊动,电动)为2110万辆,占20.5%,其间纯电动轿车为410万辆。到2030年,估计全球将出产1.2亿辆乘用车,其间内燃机车占960万辆,商场占有率为8%,新能源车(含糊动,电动)为11040万辆,占92%,其间纯电动轿车为5040万辆。

因为消费商场的晋级,轿车商场正面临着越来越多的订制化订单的需求,而3D打印技能所能够完结的高柔性和高杂乱性的出产,刚好与轿车商场的订制化需求有结合点。一起,3D打印企业也在致力于推进面向出产的增材制作解决方案,使得3D打印技能愈加贴近于轿车制作业对质量、本钱和功率的要求。

两年前(2017年5月),轿车制作商戴姆勒、飞机制作结构和制作体系的供货商Premium AEROTEC和工业级增材制作设备制作商EOS一起展开了“新一代增材制作(NextGenAM)“项目。该项意图方针是开发一条依据3D打印-增材制作技能的新一代主动化单元,该主动化单元能够为航空航天和轿车制作业出产金属铝部件,而且本钱效益超越现在的3D打印工艺。现在,戴姆勒发布了该项目两年来获得的发展,就全体出产流程而言,这条3D打印主动化单元与现有的独立3D打印体系比较,制作本钱可下降多达50%。

本期,3D科学谷将与谷友们进一步了解戴姆勒轿车试点的轿车零部件3D打印主动化单元所包含的制作技能,以及未来这样的3D打印主动化单元与轿车制作的结合点。

图片:戴姆勒已开端用3D打印主动化单元制作货车配件,如3D打印柴油发动机支架。来历:DAIMLER。

进一步下降3D打印出产本钱

全主动化的增材制作

“新一代增材制作(NextGenAM)“项目中所打造的3D打印主动化单元是一条可扩展的增材制作出产链,彻底选用主动化制作技能。也就是说,从3D打印零件数据预备,到粉末供给再到增材制作构建自身,包含组件与打印构建渠道的别离、热处理、质量检测,整个增材制作过程中的任何阶段都不需求手动操作。

主动化单元中集成的增材制作设备为EOS M 400-4,这是一款四激光器的选区激光熔化3D打印设备。主动化单元中的主动运输体系和机器人保证了零件在主动化单元的每个阶段的平稳移动。

整个出产过程在没有操作人员的情况下经过中心自治控制站运转,机器设备之间的联网是体系的根底,当出产订单数据被发送到控制站之后,由控制站优先考虑各种制作恳求,并将它们分配给3D打印设备。

在构建过程中,管理人员还能够在移动设备上检索制作状况。完结整个出产流程后,产品质量陈述将会集发送回控制站。生成数字双胞胎所需的一切数据都能够在这里被访问到,因而经过该主动化单元制作的产品具有可追溯性。

可扩展的出产才能

新一代增材制作(NextGenAM)项目展现了如安在批量出产中高效运用工业3D打印技能,并将其作为主动化出产流程链的一部分。主动化单元中集成了质量管理的接连3D数据,这是契合未来工业4.0的基准。

这条主动化单元是可扩展的,即经过简仿制扩展工厂的增材制作出产才能。跟着主动化单元的扩展,增材制作本钱在未来将进一步下降。现在,这一主动化单元所制作的部件现已能够到达批量出产的质量规范。

现在,戴姆勒轿车现现已过这条增材制作主动化单元出产轿车零件,首个经过该生主动化单元出产的是戴姆勒货车柴油发动机的铝支架。这些3D打印支架是货车的替换配件。3D打印技能在制作备品备件范畴具有优势,与铸造工艺比较,在无需运用模具的情况下金属3D打印技能能够完结零件的直接制作,关于那些需求量小的零件,选用这种方法制作更具有本钱效益。

现在戴姆勒巴士的3D打印才能中心正在评价用3D打印配件替换传统配件的可行性。一起,戴姆勒乘用车剖析团队,也在考虑适宜的潜在3D打印使用。

戴姆勒股份公司未来技能主管Jasmin Eichler,增材制作也适用于新车(限量版)的最小批量出产,专门针对3D打印零件开发的出产体系,能够进一步下降出产本钱并优化质量。此外,3D打印在车辆的先进开发中也具有特别含义,与传统出产工艺比较,增材制作一般能够更低本钱,更快地满意小批量出产需求。

3D打印技能也相同适用于电动车零部件出产,特别是制作一些关于产品功用和轻量化有着更高要求的部件,例如出产电动车辆电池中带有冷却通道的基板。

高规范的产品质量

高质量产品是这条试点3D打印主动化单元的规范装备,包含试用用于航空航天零职业的高强度铝/镁/钪合金(也称为Scalmalloy®)资料,还有一种适用于轿车职业的经典的铝合金(AlSi10Mg)。这些3D打印金属粉末资料的特性在试点项目过程中不断得到改进,与两年前协作开端时比较,资料强度和制品质量以及其他要素得到了改进。

与轿车制作的结合点

现在,经过这条增材制作主动化单元所制作的零件以经过了质量检查,而且依据严厉的职业规范VDA 6.3的要求进行审阅预备。而经过职业规范的审阅,是戴姆勒轿车关于合同制作商供给的批量出产零部件的先决条件之一。

整个主动化增材制作出产链未来将被用于更大批量的零部件出产 ,而且具有与传统制作组件适当的可靠性、功用性,耐用性和经济功率。轿车制作商能够针对3D打印技能在制作杂乱结构方面的优势,有针对性的优化零部件规划,下降杂乱部件制作本钱,进步零部件功用。3D打印在制作轻量化零部件方面的优势,关于电动车辆制作尤为重要。在制作配件方面,3D打印带来了节约仓储本钱的优势,使得零件能够“按需”出产。数字化制作中会集可用的制作数据和3D打印技能,为完结配件的离散出产奠定根底。

3D科学谷Review

依据3D科学谷的商场调查,近年来,金属3D打印企业在轿车零部件的终究出产范畴做了很多的尽力与测验,尽管方法各有不同,但一起的方针都是围绕着使得金属3D打印零件的质量到达轿车制作业的要求,制作本钱和功率愈加挨近轿车制作业的需求。

不仅如此,一些3D打印-增材制作企业还致力于使用选区激光熔化等3D打印技能的优势,帮忙轿车制作商进行轿车零部件的规划优化。

比方3D科学谷在《怎么经过金属3D打印技能完结轿车大灯散热器的低本钱、高效出产?》一文中所谈到的轿车大灯散热器出产事例,英国增材制作企业Betatype对轿车LED大灯散热器进行了优化规划,在规划方面做了全面考虑,规划师选用了功用集成化的规划,并规划了内置支撑功用,该功用使得打印零件无需增加额定的支撑结构。完结后的打印件经过手艺的方法即可从基板中别离,无需凭借其他别离切开设备。

图片:经过3D打印设备进行批量制作的大灯散热器,来历:Betatype。

散热器的出产选用雷尼绍的多激光器金属3D打印设备RenAM 500Q,结合优化的规划方案和打印工艺,每个体系出产一年的产能从7055个增加到135,168个,完结19倍的进步,假如装置7台设备,每年能够出产挨近100万个3D打印零件。这一探究反映了依据选区激光熔化的金属3D打印技能以更具优势的本钱和出产功率量产轿车零部件的可行性。

谈到3D打印技能在轿车制作中的使用,还有一种用于铸造砂模制作的粘结剂喷发3D打印技能简单被疏忽,但实际上该技能正在与先进轿车零部件的出产进行结合。依据3D科学谷的商场调查,宝马选用了这一3D打印技能制作S58发动机缸盖的铸造砂芯,以满意轻量化以及热管理功用的需求。

图片:宝马S58发动机,来历:BMW。

其实,轿车是铸造最大的使用商场,而3D打印与铸造的结合能够说是具有从产品规划源头上推翻轿车零部件规划的潜力。

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