3D打印技术,为汽车制造自动化提速!

国际金属加工网 2019年11月04日

随着技术的发展、人类生活水平的提高,汽车的产量一直没有停下追逐的脚步,但汽车工厂的能力不足也常常成为严重问题,比如特斯拉 Model 3 空有 50 万订单,却因为工厂的原因一再推迟交货。

除了极少数超豪华品牌,比如劳斯莱斯,强调手工打造的豪华感之外,几乎所有汽车公司,不管是老牌企业还是新造车势力,都在追求提高工厂的自动化和数字化水平。

而随着工业化的升级,工厂的自动化、数字化和智能化成了大势所趋,不管是传统的车企,还是新兴的创业车企,在产品介绍和品牌推介里,工厂的先进水平都是不可缺少的一环。

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为什么,车企都将工厂的技术水平,视作企业战略最重要的一个环节之一呢?

这是因为汽车科技发展至今,不仅引擎马力持续提高、车身强度提高,钣金部分也采用其他材料如玻璃纤维、碳纤维、铝合金与硼钢等,也增进诸多安全配备以保障驾驶员与乘客的安全,甚至引擎从化油引擎发展至吃电的电机马达。这些科技与配备的发展,也带来汽车生产过程的高复杂性,同时也促进汽车生产技术不断地发展与改良,并引进自动化生产技术与设备。

在整个汽车生产过程中,从一卷一卷的钢板送料、裁切成所需大小的钣金、冲压成形成各部位的钣件,再把底盘、车身(包括前后叶子板、A/B/C柱结构)、引擎防火墙、车顶与其他部位强化支撑结构等钣件运用焊接机器人予以一一焊接起来,并确认每个焊点是否合格。

再来,车门、引擎盖与行李箱盖等部分则是人工安装上去。之后,再透过输送带送去酸液槽去除整车表面的污垢、浸泡电镀槽进行防锈处理,再去清洗车身表面、检查其表面有否缺陷,然后再运用喷漆机器人予以喷漆、烘烤干燥。

接下来就是将车身、动力总成(包括引擎、转向轴、变速箱、驱动轴、油箱、煞车系统、避震器、排气管与轮子等)、内装总成(包括仪表板总成、座椅、地毯、车窗等)与外装总成(车灯、保险杆、后视镜、雨刷等)组装在一起,而这些总成组装部分,除了挡风玻璃涂胶贴合、仪表板总成定位安装等需靠机器人协助外,其他部分包括电线配线、质量检测等均是要靠人力完成。

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全球品牌车厂在降低生产成本与提高生产进度之间致力于实现汽车生产自动化,以取代人力。

而随着3D打印技术在汽车领域的应用越来越多,3D打印技术正在显著提高汽车生产的自动化水平。

3D打印机在某种意义上代表了迈向全面自动化的第一步:抛出一个设计,机器就能制造出实物,就像凭空出现的一样。

相比传统制造工艺,3D打印究竟有何优势?

首先,3D打印拥有更快的速度、更低的零部件成本,更高的机密性。利用3D打印技术,可以在数小时或数天内制作出概念模型,从而帮助整车厂和零配件厂商优化设计,并加速产品概念验证流程。

多样的材料选择,不同的机械性能以及精准的功能性原型制作,让制造商在前期可以随时修正错误并完善设计,使得错误成本最小化。

在工装夹具方面,3D打印技术提供了一种快速准确的方法,大幅降低了工具生产的成本和时间。因而,汽车制造商迅速在产能、效率和质量上都得到了提升。

而针对生产工具,例如水溶型内芯、碳纤维包裹、注塑成型等3D打印的应用,有助企业实现快速小批量工具定制、降低成本并缩短产品上市时间。

最后,在最终使用部件制造中,3D打印技术可让原始设备制造商和零件制造商的部件的生产不出现延迟,并可为汽车制造商定制生产持久耐用的最终使用产品。 借助注塑成型和高性能热塑性塑料,3D打印技术能够构建耐用且牢固的汽车零件。

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大众汽车是第一家采用最新3D打印技术的汽车制造商,在大众的工厂里几乎所有装配线上使用的工具和夹具都是3D打印的。

大众汽车公司的工艺工程师Miguel Jose表示:“内部3D打印在很多方面对公司有利,它将工具开发成本降低了91%,并将交货期从几周缩短到几天,从而加速了工作流程,显著提高了生产效率。同样重要的是,3D打印为工具设计人员提供了更多的试错灵活性,不管他们想要进行小的、大的还是多个设计更改。设计师可以在一夜之间打印一个工具,第二天早上测试它,然后很容易地合并不同的迭代,直到制作出完美的工具。这个工具可以在需要的时候被打印很多次。”

大众汽车自动化中心的试验工厂经理Luis Pascoa表示:“总的来说,内部3D打印帮助该工厂在2016年节省了近15万美元,在2017年节省了32.5万美元。Ultimaker BV提供了一种低成本、高质量的解决方案,如果将它们应用在整个汽车行业,潜力是巨大的。”

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紧跟大众汽车的脚步,德国汽车制造商保时捷正在利用3D打印技术来生产替换备件。许多保时捷经典车系列产品的短期生产使其在经济上无法备大量零部件库存,但在生产运行完成后再生产零备件需要昂贵的、特定的工具。

该公司目前正在将用于金属部件的SLM 3D打印技术和用于塑料部件和工具的SLS 3D打印技术相结合,为收藏家提供更广泛的稀有组件。

英国豪华汽车公司则一直在使用3D打印技术,特别是在增加汽车生产的数量方面。比如说每辆出厂的劳斯莱斯汽车都需要四到七个月的时间才能完成生产,在这方面,采用增材制造可以帮助公司提高产量。

随着3D打印在汽车制造业内的应用迅速发展,3D打印正在为其开辟一条更快捷高效的创新捷径,使企业不受传统制造方式的限制,迈入发展快车道。


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雷尼绍

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