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          3D打印如何適應汽車行業生產需求

          7336人已瀏覽 時間 : 2018-10-24 17:07:35

          導語:為了給電動汽車減重,通用汽車正在采用歐特克(Autodesk)的創成式設計軟件對車內零部件進行優化設計,而這一次來自底特律的通用汽車動真格了,他們計劃在大約一年內在車內安裝這些零件,也就是說通用汽車要將3D打印運用到制造領域?! ∧敲赐ㄓ闷囀侨绾慰创?D打印技術與汽車零件生產的結合度呢?為此,通用汽車公司的全球研發主管AnilSachdev博士探討了汽車行業在增材制造(AM)方面面臨的挑戰…

          為了給電動汽車減重,通用汽車正在采用歐特克(Autodesk)的創成式設計軟件對車內零部件進行優化設計,而這一次來自底特律的通用汽車動真格了,他們計劃在大約一年內在車內安裝這些零件,也就是說通用汽車要將3D打印運用到制造領域。
            那么通用汽車是如何看待3D打印技術與汽車零件生產的結合度呢?為此,通用汽車公司的全球研發主管AnilSachdev博士探討了汽車行業在增材制造(AM)方面面臨的挑戰,以及需要改變的地方,以便成為主流技術。
            死胡同,量變的挑戰
            談到汽車行業,3D打印目前仍然主要局限在原型和小批量零件的應用領域,但我們想改變這一點,那么要將3D打印尤其是粉末床金屬熔融技術納入到汽車領域的大批量生產,使其成為適合汽車生產的經濟可行的技術,面臨的挑戰有哪些呢?
            汽車行業需要利用增材制造的具體優勢來提升產品設計,但是當談到用于經濟性的生產,以便將產量從小批量的十幾個增加到至少每年100萬個。在我們能夠打破這個百萬產能障礙之前,3D打印對于進入到汽車的生產線方面將一直處于死胡同。
            五個障礙
            在產量之路上,現實和目標之間存在五個主要障礙:
            機器尺寸:由于大多數粉末床金屬3D打印設備都有明顯的加工尺寸限制,當前普遍限制在400毫米,或者在600毫米,因此我們可以一次性整體創建的部件只有少數幾個。即便對于小型部件來說,機器尺寸仍然限制了產能,就拿一次性創造五到十個零件來說–這與一百萬個零件產能的需求還是存在非常大的挑戰。而這僅僅是小型零件的加工,對于非常大的鑄件和沖壓件的距離,還有很長的路要走。
            準確性:粉末床金屬3D打印設備的成本已經很高了,即便如此還需要考慮需要增加后期處理的人力和費用,這使得該技術的價格太貴了。直到增材制造能夠以最小的后處理需求來創建精確的零件,目前對于大規模汽車生產而言,經濟上是否可行是非常關鍵的考量因素。
            材料:大多數3D打印材料目前主要適用于醫療和航空航天工業,而這兩個領域的產品生命周期特點以及成本結構是可以接納3D打印技術的,尤其對于那些昂貴的加工材料來說。
            目前汽車領域可用的合金通常是用于鑄造或鍛造產品的合金,而對于3D打印來說,合金的開發則需要考慮增材制造工藝中經歷的快速加熱和冷卻速率因素。
            效率:目前增材制造對于汽車生產來說太慢了,考慮到與相互競爭的其他制造方法相比,沖壓機每六秒鐘可生產一個零件,而粉末床金屬熔融技術則需要幾個小時才能生產一批小零件。
            成本:作為高產量和面向消費者的行業,成本是汽車行業的主要因素。例如,鑄造工藝,雖然增材制造可以將許多零件組合在一起一次完成,但鑄造幾乎可以便宜兩個數量級。增材制造將不得不與過去50年來經過不斷優化的流程相競爭,并提供額外的價值以取代它們。
            標準與合作
            所有這些問題都不能由單一實體來解決–甚至單獨一個部門都無法解決。盡管機器制造商正在努力滿足規模和生產能力的要求,但作為汽車生產商也必須主動探索,目前通用汽車正在關注材料開發和工藝。例如,通用汽車正在研究金屬粉末的開發和處理作為與產能相關的函數,利用先進的建模技術可以幫助解決希望克服增材制造目前的障礙。
            當然汽車行業對于標準的需求是粉末床金屬熔融技術所面臨的另外一個挑戰,隨著針對增材制造的標準開始浮出水面。這些標準本身還需要獲得在整個行業中集體發展,因為拿通用汽車來說,每年需要數以億計的部件,每個機器制造商都有其獨特的粉末是不可持續的–汽車行業的純量要求不允許這樣做。而更何況粉末標準僅僅是冰山一角,3D打印行業的廠家需要協調起來站在行業發展的角度看待如何可以共同支持增材制造的發展,并打破所有重要的障礙。

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