3D打印制造汽车零部件原型 大幅节约研发时间和成本



 

3D打印技术众多的应用领域中,汽车行业是3D打印技术最早的应用者之一。早在3D打印技术发展的初期,一些欧美发达国家的汽车制造企业就开始将3D打印技术应用于汽车研发过程,如今已经被广泛应用于汽车零部件的研发。

近日,我们走进上海某汽车零部件企业,了解3D打印是如何应用于汽车零部件制造,以及3D打印对汽车行业带来的影响和转变。

该汽车零部件公司主要业务是生产天窗系统,包括普通天窗、全景天窗、以及全天窗模块等产品,具有优秀的设计、工程和制造能力,宝马、通用、大众等名牌企业都是他们的客户。

为了弥补在产品研发验证方面的缺陷,经过8个月时间的充分调研,他们最终锁定了美国Stratasys公司最新的FDM工业级设备F123系列——Stratasys F270

材料方面,由于ABS材料良好的强度、柔韧性、机械加工及抗高温性能,以及经过了严格的抗10000次的耐磨性测试,成为其研发工程师的首选塑料,完全满足他们对零部件强度的要求。

采用3d打印技术制造的abs汽车零部件

实际环境中,这款3D打印设备的使用体验如何呢?负责的研发工程师称,经过日夜不间断的打印测试,目前的良品率高达90%以上,不良品主要是由于工程师自身的原因造成,比如技术参数设置不准确,由设备自身原因导致的不良品率几乎为零。生产效率方面,平均十几个小时就能完成汽车零部件的打印,对其打印速度基本满意,而且打印成本也在可接受的范围内。从这个角度来看,3D打印设备已经发展到了“可靠、一致、可预测”的程度。

工厂里的3D打印设备Stratasys F270

目前,该公司引进3D打印技术主要的应用集中于研发环节,体现为3D打印试验模型、功能性原型等形式。相关负责人表示:“以前在汽车天窗部件上的研发采用CNC机床或者手工制造,包括切削、钻孔、粘接等工艺,费时费力,甚至不少样件需要委外加工,如果达不到要求就要重新做,大量的时间成本就耗费在这个环节。有了3D打印机以后,我们自己就能做研发,不再需要委外加工,简单快捷,并且能够实现快速修改设计方案并反复大量迭代。在确保原型产品设计质量的同时,大大缩短了产品设计和原型开发所需的时间,提高了研发效率。”

据介绍,该公司自行打印比委外加工的成本支出降低了近50%。此外,由于委外加工的采购流程非常繁杂,把3D打印的制造全程放在自己公司后,时间成本有非常明显的节省。

由于“直接制造”对零部件机械性能、光洁度等要求严格,因此对3D打印技术水平的要求高,对应的成本也较高,国内目前更多地还是用于产品的原型验证。另外,受到打印机成型尺寸的限制,有的大尺寸天窗部件需要分解成多个部分,打印完成之后进行拼接。

相比国外,国内汽车零部件企业目前自主购买使用3D打印设备的比例还不太高。但是,汽车行业由于自身规模大、研发投入多、应用3D打印技术时间长等因素,将在3D打印技术应用中占据重要位置。汽车行业巨大的市场规模为3D打印技术应用提供了广阔的市场空间,我们相信在未来,3D打印在材料性能、成本方面有望达到汽车直接生产应用的要求,向具有更高价值的应用转变。

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