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这是传统制造工艺很难做到的

作者:18新利体育 日期:2021-01-26 06:21

  在过去的一百多年里,随着技术不断进步以及新材料出现,各种3D打印技术如雨后春笋般涌现,现如今已经广泛设计到各个领域,包括

  其中,工业行业众多,为了满足不同行业的需求,现如今在工业领域已经有很多不同的3D打印技术,因此3D打印技术在工业领域的发展也最为迅速。

  利用3D打印技术可以在提高零部件生产效率的同时,降低生产成本,这对于零件种类繁多的汽车工业来说,无疑具有重要作用。

  据《Wohlers Report 2020》问卷调查显示,目前工业中使用3D打印最多的行业是汽车工业,遥遥领先,占比为16.4%。宝马、奔驰、通用、大众、特斯拉等头部企业都已经在汽车上装配3D打印的零部件。

  近日,保时捷推出了有史以来首款完全使用3D打印和增材制造技术所制造的电机驱动外壳。

  该驱动外壳采用优质铝合金粉末作为材料,利用3D打印机逐层打印制成,每一层都通过使用高纯度金属粉末的激光金属熔合工艺(LMF)进行熔化和熔合。

  开发这款驱动外壳,在满足电驱动对于壳体需求的同时,还在外壳内尽可能多的集成零部件,进而优化零部件结构,减轻零部件重量。

  这种高度集成的设计想要制成产品,在目前只有3D打印技术可以做到。对此,保时捷魏斯阿赫研发中心动力总成高级开发部项目经理Falk Heilfort表示,没有其他制造工艺可以提供像3D打印一样多的可能性。

  对于新型电机驱动外壳,Heilfort补充道:“我们的目标是开发一种具有增量制造潜力的电力驱动,同时在驱动外壳中整合尽可能多的功能和部件,减轻重量并优化结构。”

  正如保时捷团队期待那样,相较于传统的铸造工艺,利用3D打印技术制成的电机驱动外壳存在五大亮点:

  在质量上,保时捷的3D打印驱动外壳比传统铸造技术制造的类似部件要轻10%;在硬度上,这种新部件的硬度也比以前提高了100%。

  这得益于打印驱动外壳在高应力区域独特的晶格结构,而这种晶格结构目前只能通过3D打印技术来实现。

  汽车的很多零件带有曲面结构、栅格结构,这类零部件通过传统的机械加工技术来制造的话,难度非常高,而如果使用3D打印技术就可以忽略这些问题,只要在电脑上构建出零件的模型即可。

  此外,采用3D打印技术制造零部件不需要传统铸造的模具,在节约成本的同时,也节省了大量的时间,这对于厂商来说就有重大意义。

  传统的大规模零件生产,需要现在工厂里由机器生产出同样的零件,然后由机器人或者工人组装起来,整个过程费时费力。

  使用3D打印技术制造零件是一体化成型,无须组装,缩短了供应链,大大提高了生产效率。

  宝马集团负责生产集成和试验工厂的高级副总裁Daniel Sch?fer曾说:“快速成型制造等工艺帮助我们加快开发周期,让我们的汽车更快地进入系列成熟期。3D打印缩短零部件的生产时间,同时满足严格的质量要求。”这无疑是对3D打印高效率最好的描述。

  利用3D打印的电机驱动外壳,保时捷可以电动马达和双速变速箱安装在同一个外壳内,或将轴承、热交换器和润滑油供应集成到驱动单元中,这在很大程度上有助于汽车零件的集成化。

  利用3D打印技术制造电机驱动外壳,除外壳所需的原材料外,几乎不会再有多的原材料消耗,也因此很少会产生废弃的副产品,这是传统制造工艺很难做到的。

  无论是从零件铸造的过程来看,还是从零件成品的特性来看,保时捷利用3D打印技术推出的电机驱动外壳都要比传统工艺制作高出一筹。

  使用3D打印工艺生产的外壳,再次彰显了保时捷在应用3D打印技术生产零部件方面的潜力。

  目前,保时捷正在大力推动将3D打印技术用于高应力零件,早在今年7月,保时捷在911 GT2 RS中就测试了该技术制造的活塞。

  在过去几年里,汽车行业的领导品牌(如通用、、宝马)都在不断地把3D打印机打印出来的零部件用于汽车。

  比如,在今年12月,凯迪拉克官方曝光了CT4-V和CT5-V Blackwing两款车型,并透露这两款新车上将使用3D生产的零件,这将是通用集团首批包含功能性3D打印组件的量产车。

  此前,在今年第一季度的财务报告中,展示了一个很大、经过专门设计的金属零件(用于新的ModelY车型),该零件就是使用3D打印技术制造的,利用3D打印技术使得该零件从原先的70个零件减少成2个零件,大大提高了生产效率。

  早在2018年,宝马集团将一件3D打印的车窗导轨安装在宝马i8 Roadster上,这个零件是宝马集团的第100万个3D打印量产零件,宝马i8也因此成为世界上第一台使用该技术的量产车。

  无论是保时捷,还是其他的领导品牌,在3D打印技术的加持下,不但能保证汽车的质量,还能提高汽车的生产效率。

  如今,虽然3D打印的成本依旧很高,但各大汽车领导品牌都在致力于降低该成本。

  据了解,通用汽车公司的生产团队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。

  福特汽车公司已申请了一项美国专利,使用3D打印技术生产轻质铝合金制动盘,省去涂层降低成本。

  据资料显示,英国Voxeljet公司目前正在打造一条新的3D打印生产线D打印汽车零部件的生产速度提升10倍。

  此外,用于3D打印技术的原材料价格也在快速下降,例如某些牌号的金属3D打印粉末价格从之前的千元每公斤降底到如今的几百元每公斤。

  在这样的大环境下,与汽车产业相关的企业一定会加大对3D打印技术的研究,届时3D打印技术将越来越多的应用于。


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