2017年全球汽车3D打印大事件

汽车制造可以说是最早拥抱3D打印技术的行业之一。早在30年前3D打印还被称为“快速成型”时,一些有着先见之明的车企就开始尝试用它制造零部件了。而近年来,随着3D打印行业的快速崛起,汽车行业又一次走在了前面。

所以,在新年即将到来之际,南极熊总结了这份“2017年汽车3D打印大事件”,希望可以为大家带来启示。另外,国内的汽车制造商如果已经用上了3D打印,也希望你们可以给南极熊投稿。

1、李嘉诚2300万美元投资3D打印超跑制造商Divergent 3D

2月,香港首富李嘉诚旗下的维港投资领投了美国3D打印汽车制造商Divergent 3D公司2300万美元(约1.5亿人民币)。Divergent 3D称会将这笔钱用于把自己的汽车制造平台推向市场,从而降低制造汽车的成本和缩短生产时间,同时减少生产对环境造成的影响。

李嘉诚近年来十分热衷于投资新科技,因为他认为颠覆性的科技可以改变世界。于是这次,他将目光投向了快速崛起的3D打印汽车。而Divergent 3D之所以被看中是因为他们开发出了一个很棒的汽车制造平台(简称DMP,包含软件、硬件和3D打印机),并且在2015年就推出了用该平台制造的首款3D打印超级跑车 — Blade(刀锋)。

Blade不仅外形炫酷,而且性能出众,百公里加速仅需2.2秒。而这全都要归功于它的车身框架采用了碳纤维管+3D打印铝合金连接件这种新设计(下图)。正是这点令Blade的重量降低到了只有635千克,比普通跑车轻很多,同时保证了其坚固性。

▲Blade安装的3D打印铝合金连接件

▲Blade的车身框架组装动画演示

因此在2016年9月,Divergent 3D公司便得到了法国公司亚创(Altran)的投资并与之展开了合作。而那之后仅仅2个月,他们就在洛杉矶车展上推出了Blade的升级版(下图,采用了新的设计,整个框架都是碳纤维管+3D打印连接件)和自己的首款摩托车 — Dagger。

Dagger是用与刀锋同样的技术和理念制造的,3D打印部分包括框架、水箱和摇臂。其中,框架也采用了碳纤维材料,不但比之前采用的Kawasaki(川崎)焊接框架轻了50%,而且更坚固。因此,Dagger虽然搭载的(川崎) H2发动机功率只有200多马力,但性能仍十分强悍。

▲Dagger的3D打印部件

2、EOS携手GKN为汽车行业提供3D打印零部件

2月,英国金属粉末开发商GKN宣布与德国金属3D打印巨头EOS达成合作,将联手为汽车行业提供3D打印的零部件并由此引领“企业对企业的工业级3D打印”潮流。

GKN不但在自己的领域造诣很高,而且在拥抱新技术,比如数字工厂系统方面也是颇有心得。EOS则是德国乃至世界都名列前茅的金属3D打印大咖,不但拥有许多顶级的金属3D打印机,而且业务范围十分广泛,尤其重视汽车行业。事实上最近,他们刚刚与汽车巨头奥迪达成了合作。所以,双方这次联手必定可以为3D打印技术在汽车产业中的应用注入新的活力。

3、福特用3D打印技术制作大型汽车零部件

3月,作为首家配备Stratasys Infinite Build 3D打印机的汽车制造商,汽车巨头福特开始探索3D打印大型一体式汽车零部件(如阻流板),并将其用于原型车制作和未来车辆制造。

由3D打印技术生产的大型汽车零部件,如汽车阻流板,在成本及效率上都愈加具有优势,福特和消费者都将从中受益。相比采用传统工艺生产的零部件,3D打印出的零部件重量更轻,并且可能有助于提升车辆的燃料效率Stratasys Infinite Build系统能够打印几乎任何形状或长度的汽车零部件,以更经济有效的方式生产需求量较小的模具、原型车零件或组件,例如福特性能车型或个性定制的汽车零件等。该系统有可能成为汽车制造业的突破性技术。

4、宝马开始同时使用3D打印和虚拟现实(VR)简化汽车设计流程

3月,最早拥抱3D打印技术的汽车巨头宝马宣布了一项新举措:会采用3D打印与虚拟现实(VR)结合的方式进行汽车开发,从而简化整个流程,同时降低成本。

过去,宝马开发新车时都会将每个零部件至少制造出1个原型。这不但费时费力,而且成本也高。不过现在,有了3D打印+VR这对新组合,一切都将变得无比简单 。而对此,宝马方面也是信心十足,认为这种全新的尝试可以大大简化并加速汽车设计流程。

那么,这种新方法实际会怎样实施呢?据悉,宝马正在开发一个相关的VR程序,可以重建其任意车型的表面和其它特征。使用这种方法,该公司计划将虚拟图像投射到3D打印部件上,从而直观地展示出最终被安装到车辆上时,它们会是什么样子。这就能有效帮助设计师提前发现设计缺陷,迅速改正。

此外,宝马还打算串联利用3D打印和VR,从而增强各部门间的沟通效率。宝马相信,通过融合这两种技术,他们可以更容易地将设计理念和方向传达给不同的团队,同时给予员工更友好的体验。

5、美国三大机构/企业开始合作研制用于3D打印汽车的新型复合材料

3月底,由美国能源部(DoE)和田纳西大学领导的先进复合材料制造创新研究所(IACMI)近日与美国著名的橡树岭国家实验室(ORNL)以及当前最有名的3D打印汽车公司Local Motors达成了合作,内容是开发更先进的复合材料,然后用它们3D打印汽车零部件。而据南极熊推测,执行此任务的主角很可能就是ORNL与辛辛那提公司联合研制的巨型200倍速FDM 3D打印机 — BAAM(下图)。

据悉,三方将主要在设计与材料选择方面展开合作,目的是开发出一种利用3D打印增强复合汽车部件的新方法。如果成功,此项目便有望冲击现有的汽车制造业,并创造出全新的,具有更长寿命和更高强度的汽车部件。

▲Local Motors首款量产化3D打印汽车LM3D Swim

项目将在DoE的制造示范工厂进行,最终有望开发出一些新设备,能制造出先进复合材料占比很高的汽车。此外,它还有望冲击多个制造领域,让产品从设计到制造的时间缩短50%,并且在2017年结束前创造多个高技术就业机会。

6、国家增材制造创新中心与上海国际汽车城达成合作,推动3D打印汽车应用发展

5月,国家增材制造创新中心与上海国际汽车城于汽车·创新港举行战略合作签约仪式,双方达成在汽车3D打印公共服务平台、汽车结构设计研究、样车快速制造技术研究、复合材料的模具制造技术与装备研究等方面建立战略合作关系,正式合作筹建“国家增材制造创新中心-上海国际汽车城汽车研究院”。双方将面向全行业建立开放协同的产学研合作新机制,并共同推进3D打印技术在汽车领域的产业化。

新一轮产业革命发展背景下,互联网、3D打印等技术对汽车产业不断渗透与融合,催生了汽车产业技术的变革需求。嘉定区副区长陆祖芳在当天的致辞中表示,3D打印技术的引入必将为汽车产业的发展注入新的活力,为汽车企业在轻量化结构需求、降低研发成本需求、快速开发需求等方面提供更精准的技术服务。此次国家增材制造创新中心与上海国际汽车城的合作,将充分结合双方在科学研究、技术开发、人才培养、科普体验以及产业推广等方面的互补优势,推动汽车领域3D打印公共服务平台的建设和关键技术创新,有利于促进3D打印产业与汽车产业的融合。

“国家增材制造创新中心-上海国际汽车城汽车研究院”的筹建符合3D打印在汽车领域的应用方向和汽车产业趋势,符合创新驱动的方针,贴合了五大工程之一的制造业创新中心建设工程,对促进中国汽车工业从制造大国向制造强国的转变有重要意义。研究院将依托嘉定区目前良好的汽车产业发展环境,搭建专门针对汽车制造技术的创新平台,支持汽车的突破性创新和新型汽车集群式涌现。

目前,嘉定已经具备了良好的汽车产业发展环境,区内汽车产业链完整,集聚了上汽、大众、舍弗勒、德尔福、蔚来、电驱动等一大批整车及零部件企业,还聚集了同济大学、中科院、机动车检测中心等高校和科研机构,公共服务平台也相对完善。

7、大众开始用3D打印制造经典车型稀缺零部件

5月底,已经广泛应用3D打印技术的汽车巨头德国大众再次向前迈进,宣布会通过旗下的发展和技术规划部门用3D打印技术来制造经典车型的零部件。

这项试点计划对于拥有老款大众汽车的人士来说无疑是福音。要知道随着时代的更迭,这些车几乎都已经停产,零部件当然也就越来越难以获得。但3D打印却可以轻松解决这个问题 — 只要有零部件本身或原始设计图,它就能将它们制造出来,而且速度快、成本低。

计划目前已经启动,而为了验证和测试3D打印的能力,经典大众汽车零部件采购经理Tobias Pape和他的团队已经完成了一个小的尝试,就是3D打印老牌大众汽车Corrado(上图,1988年生产,1995年停产)的齿轮(下图)。

“制造这个零件是一项真正的挑战,因为它很小,但却十分重要,无论内部还是外部的表面都必须十分细腻,”Pape表示,“不过最终,在多次尝试之后失败之后,我们还是成功了。”

8、戴姆勒宣布已3D打印780个汽车零部件

6月,奔驰母公司戴勒姆宣布,他们迄今为止3D打印的汽车零部件已经达到了780个(大部分是金属,其中有150个正在接受验证),包括抽屉、盖层、固定条、适配器等。下图的车载钞票收纳盒就是其中之一,是戴姆勒使用不久之前刚刚购买的理光(Ricoh)选择性激光烧结(SLS)3D打印机AM S5500P打印的。

戴勒姆公司表示,采用3D打印技术的让他们在制造备用汽车部件上变得更加快速、灵活和经济,尤其是针对个别客户的需求来说。相比之下,传统的注射成型工艺就显得“臃肿”了许多,因为它不但需要开发额外的工具,而且会造成大量的材料浪费和库存堆积。

9、Allied Market Research预测:2022年汽车3D打印市场全球规模将超160亿元

▲当前最有名的3D打印汽车LM3D Swim,由美国Local Motors公司开发,已实现量产

6月底,市场研究公司Allied Market Research通过一份新的调差报告对汽车3D打印市场的前景做了预测,主要内容如下:

·未来5年,汽车3D打印市场将以21.8%的CAGR(复合年增长率)快速发展,最终到2022年全球规模达到23.9亿美元(约162亿人民币)。

·汽车制造商会越来越愿意采用3D打印技术,因为比起传统工艺,它的速度更快,能制造出的零部件也能更轻更复杂,但消耗的材料却更少,同时成本也更低。这样,新车就能更快地交付或上市。不过,缺少有足够技术的劳动力以及打印机价格的居高不下或许会成为一个重要的制约因素。

·当前的主要3D打印技术,包括光固化(SLA)、数字光处理(DLP)、选择性激光烧结(SLS)、电子束熔融(EBM)、熔融沉积建模(FDM)等当将得到应用,但SLA有望成为最主流的选择,因为它的速度很快,质量也很高,有利于提高汽车零部件的设计和生产速度。

·聚合物和金属将成为最主要的材料选择,但前者将占据主导地位,因为其可应用的范围很广,同时其本身的价格和相应打印机的价格都更便宜。

·车企会主要将3D打印用于制造原型和工具,研发和创新,以及制造复杂零部件。其中,原型和工具将是主要的,因为这可以降低企业与外包有关的制造时间并降低成本。

·从地域上来看,北美目前占据最大的份额,因为该地区采用3D打印技术较早。但欧洲和亚太将会后来居上,因为这两个地区(尤其是后者)对汽车的需求会快速增加,同时3D打印技术的普及率会逐渐增加,价格却会逐渐下降。

10、奔驰首次用3D打印技术生产汽车金属替换件,将投放市场

8月,奔驰的首批3D打印金属汽车替换部件顺利通过质量检测,即将进入市场。这些部件为奔驰卡车和乌尼莫克系列的抗高温铝制恒温调节器盖板。

“随着3D打印金属技术的引进,奔驰卡车部门巩固了他在全球商用汽车制造领域的领先地位,3D打印金属替换件在功能性、可靠性和耐用性与传统的制造一样,在制造成本上更低。”奔驰卡车客户服务中心的市场运营经理Andreas Deuschle说。

在塑料替换件生产过程中常用的技术是选择性激光烧结技术(SLS),在制造像恒温器盖板这样的金属部件时使用的是选择性激光熔化技术(SLM)。在生产过程中激光会熔化硅铝粉床上的指定区域,然后再将溶化物层层固化打印成产品。

11、江淮汽车首个合作共建3D打印快速成型实验室开始打印测试

9月,在江淮铸造区,内一台崭新的砂型3D打印机开始打印试块进行性能测试。这标志着江淮汽车公司样件3D打印快速试制技术的应用实现落地。3D打印是一种叠层打印的增材制造技术,采用型砂作为基材,树脂作为固化剂可以用于快速揉性的打印复杂形状的砂型,再组芯浇铸得到所需铸件,整个试制过程不需要模具,可以大幅缩短样件的试制周期,可以实现20天从三维数模到提交金属样件,有力支持江淮汽车产品的研发。

快速成型实验室建设采用合作共建的方式,由安徽创融公司提供设备,铸造公司提供场地和金属液,选址在铸造公司厂区内,最大程度利用现有资源,第一台PCM800型打印机,打印成型尺寸为800*600*500mm,打印层厚0.3mm,每层节拍45秒,成型效率11.5L/h,打印一套缸体砂型耗时约30小时。

3D打印快速成型技术应用项目是技术中心绿程2.0先进工艺专项5个子项之一,小组成员已经完成1.5TGDI缸体的打印试制验证和1.2TGDI缸体的自主工艺设计和数值模拟,初步建立自主工艺设计能力。快速成型实验室的成功使用为该技术的推广应用打下了坚实的基础,实验室预计在10月中旬可以开始用于样件试制,满足壁厚大于等于4mm的HR250、HT300、QT450、QT550四种牌号铸造件的无模快速试制。

12、大众已在工厂中布置90台金属3D打印机,用于生产备用零部件

10月,南极熊获悉,大众集团已经在遍布全球的26座工厂中(包括中国长春、德国莱比锡、慕尼黑、奥斯纳布吕克)安装了多达90台金属3D打印机,用来生产备用零件以降低成本。而未来,这种生产方式的规模还将进一步扩大。

大众应用的3D打印机为打印金属材料的打印机,打印的零配件和实际零配件的承受能力一样,同时还能有效地降低原材料使用,大幅度减少零配件的重量,并且能大大减少产生的生产废件。大众金属3D打印机尤其适用于替代生产体型小、构造复杂、成本高的配件。

据悉,一台金属3D打印机目前为一台汽车生产200件配件,未来这个数字将达3000件。随着未来技术的发展,金属3D打印机有望打印生产整车,打造限量版汽车。

13、3D打印成为第三届汽车试制技术峰会最大热点

12月6日,第三届汽车试制技术峰会暨汽车工程设计创新技术论坛在北京辽宁大厦举行。本次会议主要聚焦在零件3D打印技术以及汽车新材料应用等方面。在现场,南极熊看到了多家熟悉的3D打印企业的身影,3D Systems ,Stratasys,曼恒,普立得,浩宇三维等,各个企业也都展示3D打印在汽车制造领域应用的案和展品。现场来看,目前3D打印技术在汽车制造的应用有:动力总成、底盘系统、内饰、外饰,但是主要集中在汽车内饰、外饰的设计制造上。

近年来,3D打印在汽车制造业内的应用迅速发展,无论是车厂、零部件厂商还是售后服务供应商,3D打印都为其开辟了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。南极熊认为,中国作为世界上最大的汽车产销国,3D打印技术在我国汽车制造领域的实际应用将是不可逆的趋势。

在现场,南极熊看到了多家惠普3D打印机的代理商。2016年5月惠普3D打印机刚开售时,宝马公司就宣布与惠普展开合作,充分表明惠普3D打印机在汽车制造领域有着独特的优势。惠普3D打印机使用的——多射流熔融技术(MJF),在速度和精度上相较于普通3D打印机有了大幅提高,成本也号称能降低50%。据了解,目前,3D打印已经成为宝马研发周期中必不可少的技术手段,通过轻量化的设计,极大程度上提高了生产效率。

作为3D打印的行业巨头公司,3D Systems在本次展会上也带来了非常多的相关展品,汽车制造是一个系统工程,包含了很多部件的原型开发制造,也用到了多种的材料,所以使得3D打印技术可以在汽车制造领域发挥非常大的作用,包括工装夹具、最终使用部件和功能原型制作等,不仅仅简化汽车外饰的生产周期,减轻汽车制造工具的重量,以及降低生产成本,应用范围包括保险杠、挡泥板、车灯和汽车徽标等诸多汽车外饰部件,3D Systems有多种3D打印机成型技术,可以很好的满足汽车领域的需求。

Stratasys作为3D打印界的另一巨头,在汽车领域制造上也有着自己独特的优势,Stratasys在原型制造领域和模具领域都有着广泛的市场,在汽车制造领域能够快速制造小批量的工具用于生产辅助,就有可能通过设计优化工具的材料和重量,从而更加灵活的辅助产品制造过程。

14、宝马展示最新混合动力超跑i8 Roadster:采用3D打印铝制部件

12月,宝马在洛杉矶车展上祭出了其最新款超级跑车i8 Roadster。这款车采用了软顶敞篷设计,并搭载了插电式混合动力系统,最大功率374马力,超级拉风。更棒的是,它还采用了3D打印的金属部件,具体来说是软顶篷的铝部件。而这个部件正是i8 Roadster的顶篷能在时速50km/h情况下在15秒内完全打开或关闭的关键助力。

这其实在南极熊的意料之中,因为宝马是最早拥抱3D打印的车企之一,早在1990年就将其引进了自己的快速科技中心。而从2012年起,他们便开始大规模采用这种“未来的制造技术”,并且取得了相当不错的成果,比如其奢侈品牌劳斯莱斯的幻影系列车型,到目前为止采用的3D打印部件数量就突破了10000。另外,2016年9月开始,其卡车也将采用3D打印的备用零部件。

▲宝马从德国SLM公司购买的工业级3D打印机

到了2017年,宝马又引进了惠普的多射流熔融(MJF)超级3D打印机,同时开始在采用3D打印+VR(虚拟现实)结合的方式,进一步升级了自己造成能力。i8 Roadster无疑就是这些变革的最新成果。

▲宝马3D打印的各种汽车部件

宝马表示,拥抱3D打印为他们带来了许多好处,主要包括令汽车的设计制造更灵活,成本更低,以及周期更短等。而随着技术的进步,3D打印必定会变得更强。所以未来,他们会更多地采用这种技术。

15、宝马旗下品牌MINI宣布推出3D打印汽车配件定制服务

12月27日,宝马旗下著名汽车品牌MINI正式宣布将于2018年3月推出车辆配件定制服务 — MINI Yours Customized,帮助车主个性化他们的MINI汽车。可定制的配件种类很丰富,包括侧舷窗、内饰、照明门槛、LED门投影仪等(其中侧舷窗和内饰将采用3D打印技术制造),而且质量、功能和安全性也会与原装配件保持一致。

“从2018年起,客户将可以在设计MINI Yours定制产品时通过选择不同的颜色、图案、表面样式和图标进一步提升车辆的性能。”MINI在一份声明中表示,“客户还可以将自己喜欢的文字甚至个人签名融入设计中。 这种自由将令他们的MINI变得独一无二。”

这项服务使用起来很简单 — 客户只需通过一个简单的在线工具选择喜欢的定制配件即可。之后,MINI便会收到信息,在工厂中将它们出来。更棒的是,这些定制的配件很容易安装,意味着客户自己就能轻松把它们装到车子上。另外MINI表示,为了保持汽车的价值,这些配件也可以自由换成新的或原装的。

值得一提的是,在制造这些定制配件方面,MINI已经与其母公司宝马达成了合作,建立了合适的生产流程和分销系统。具体来说就是,一旦客户完成下单,配件的3D数字模型文件就会迅速被发送到“适当的”生产设施,完成制造。这些设施均位于德国,并且配备了宝马的合作伙伴 — Hewlett-Packard、Carbon和EOS — 提供的3D打印设备。