引擎盖下:宝马谈车间里的3D打印

汽车行业可以说是最早实现3D打印技术应用的行业,30年前当时的3D打印应用还被称为“快速成型”。如今,汽车行业识别3D打印潜在的生产制造潜力的时候,汽车行业又一次积极拥抱了这项技术。

现在,全新的3D打印过程正在被开发,包括Carbon和惠普,宝马已经迅速看到这些新系统的潜力,并试图通过这些技术来保持领先优势,并最终生产更好的汽车。为此,宝马引进了Carbon超快的M13d打印机以及惠普多射流融合MJF设备。

宝马的3D打印历史

宝马使用3D打印技术的历史其实已经超过了25年,那时候主要用来设计验证和测试概念车。

在宝马位于慕尼黑的研究和创新中心有一个快速技术中心的团队(FIZ)。他们每年生产近25,000个原型,还生产近100,000多个零件。零件包括小型塑料载体到设计样品和用于功能测试的底盘组件。根据不同建模和组件的大小,样品在几天内就可以制造完成。

金属3D打印技术已经有超过10年的历史,而宝马在其诞生初期就开始使用它了。在宝马集团内部,就有拥有十多年金属打印经验的专家。早期的经验主要偏重于设计验证、功能测试,这些早期积累的know how也为宝马进入到系列小批量生产带来了积淀。

2010年,宝马通过3D打印的水轮参加德国房车大师赛(DTM),这个部件是用选择性激光熔融(SLM)技术制造的,该技术主要通过使用激光融化金属粉末制造3D对象。首先,一层0.05毫米厚的金属粉末会被铺在打印床上,然后通过激光烧结(融化)成指定的形状。之后各层进行烧结,然后又一层0.05毫米厚的粉末被铺在上面,如此反复,直到最终产品制造完成。这些水轮不仅满足房车赛的要求,还满足恶劣的工作环境下的摩托车的工作要求。

3D打印是理想的空气动力学组件生产方法,只所以用于水轮的小批量生产是因为这些水轮的几何槽形通过传统方式来加工是很复杂的。

2012年,宝马开始为劳斯莱斯幻影生产零部件,这比GE广为人知的LEAP发动机引擎喷油嘴还早。这些零部件包括塑料支架的危险警告灯、中心锁按钮、电子停车制动器和插座。并且,从那时候起,宝马就开始通过3D打印劳斯莱斯光纤电缆连接支架。

通过3D打印来制造这些支架是为了满足快速的设计迭代。宝马认为通过3D打印可以将生产时间可以大大减少,同时还满足了必要的标准。因为这些精细的部件是非常复杂的,材料也需要完全符合规格,所以宝马将制造技术切换到增材制造技术。

未来3D打印

正如宝马集团迅速采用金属3D打印技术,宝马迅速地做出了引进Carbon和惠普的决定,宝马认为将通过这些3D打印技术用于最终零件的生产。

Carbon的连续液体界面生产技术(CLIP)技术能够在短短几分钟内完成3D打印部件。宝马已经开始使用CLIP技术3D打印个性化的产品,包括宝马的“DriveNow”项目中,宝马邀请德国客户为DriveNow舰队的MINI投票,获胜的名字通过CLIP的3D打印技术打印出来安装到车辆的外部。

惠普的多射流熔融3D打印机的打印速度、打印产品的完整性、表面光洁度和经济性,以及开放性的材料开发合作平台,都为打印可推向市场的产品奠定了基础。宝马目前对惠普设备完成的测试件是针对原型应用的,但宝马相信在积累了足够的应用经验后,将很快推向生产领域。