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3D打印是否会成为传统的铸造金属件和注塑塑料件的替代品?

● 宝马集团为一些专属的汽车3D打印金属和塑料部件。

● 宝马在慕尼黑附近的增材制造园区拥有50台金属和聚合物3D打印机。

● 激光熔融的高成本意味着目前只能用于小批量零件制造。

大约十年前,随着第一台消费级3D打印机的上市,3D打印无疑是非常火爆的,有人预测它们会像喷墨打印机一样迅速在家庭中普及。但在过去的十年里,这样的预测并没有完全兑现,3D打印机在设计学校和拥有原型设计工作室的公司中出现了一段时间,但并没有像预测的那样成为一个普遍的家庭用品。 

对于汽车制造商来说,3D打印是否会成为传统的铸造金属件和注塑塑料件的替代品?

目前的答案比简单的 "是 "或 "不是 "要更细致一些。包括宝马集团在内的几家汽车制造商已经将3D打印技术用于小批量生产的汽车,这些汽车都是按订单制作的。其中比较有代表性的就是激光3D打印顶级豪华品牌的小型金属部件。

从今年年中开始,宝马集团就开始为劳斯莱斯汽车进行金属和聚合物部件的增材制造。它们是在工艺链的不同环节和全球生产网络的不同地点制造的。

△宝马在慕尼黑附近集中了3D打印资源和专业技术,在工厂内有几十台机器可以用不同的材料生产零件

宝马所使用的3D打印金属零件,是采用选择性激光熔融(LBM)技术制造。这项技术在过去的十年中取得了进步,但目前它的价格仍然超出了业余爱好者的能力范围。但对于制造小批量汽车的定制部件,像劳斯莱斯这样的汽车制造商可以用它来替代传统的金属铸造工艺。

虽然宝马没有详细阐明,但肯定有一定的工艺选择机制,在什么量级的零件上,使用激光熔融技术与传统的金属铸造或冲压技术相比,具有成本效益。以劳斯莱斯为例,汽车制造商每年只生产几千辆汽车,而且未必所有的汽车都需要宝马集团3D打印的零部件,因此量小到足以使用激光熔融。激光熔融仍然是一个耗时的过程,而且并不像许多人希望的那样自动化,即使零件可以成批生产,也需要大量的关注。因此,在时间充裕且不需要数以万计的相同零件的情况下,古德伍德工厂可以转而使用激光熔融来生产金属部件。宝马集团的其他品牌,比如Mini,就没有这样的情况。

宝马指出:"以前几乎不可能实现的零部件,通过创成式设计,利用计算机算法进行快速的零部件开发。许多潜在的应用只有在创成式设计的帮助下才有可能实现,而3D打印技术特别适用于创建复杂的形式和结构,这在以前是无法用传统工具生产的。"

显而易见的是,3D打印,对于汽车制造商来说,在制作原型时,仍然代表着巨大的时间节省。但当对于真正进入汽车的零件,也许在一段时间内,它将仅限于小批量的工作,节省了金属铸造的费用,但肯定不会被用来制造数以万计的复杂零件。

△金属部件的3D打印技术为小批量汽车制造带来了希望,但它还不是一种具有成本效益的大规模制造技术

宝马现在在慕尼黑郊外有一个快速成型制造园区,从今年6月开始,宝马的专业技术就在那里汇聚。园区内有80名员工,也在那里提供培训。宝马汽车的原型部件生产现在就在这个园区,拥有50套金属和聚合物加工系统,宝马在全球其他地方还有50套。

在汽车制造商和3D打印方面,也许最紧迫的问题是,金属打印技术是否有一天会像塑料3D打印一样普及,现在消费级打印机的成本只有数百美元,而且每年都在变便宜。3D金属打印技术可能无法为老爷车打造冲压的车身面板,但可以用来重现那些已经没有的零件,成为修复古老汽车的常见景象。这就是值得期待的3D打印革命。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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