3D打印技术备受重视 低量产汽车零件不二之选

据了解,通用电气(general electric)已经开始使用3d打印机用粉末金属制造喷射发动机的燃料喷嘴。这一新兴的做法,又名增材制造(additive manufacturing),在汽车业务领域有巨大的应用空间。通常,汽车制造商要花费大量金钱装备生产线,制造汽车零部件。它们必须反复创建工具和模具以生产零部件的早期原型,因为工程师要努力让新零部件满足设计规格。然而现在,供应商和制造商相信他们可以省去部分投资和精力,不断改进数字设计,然后通过先进的打印机制造出符合规格的制成零件。
媒体报道,汽车行业对3d打印技术越来越重视,已经将这项技术作为低量生产汽车零件的实用之选。
美国加州雷德伍德城的创业公司carbon3d就为宝马公司和福特汽车提供用聚合物制作的汽车零部件。宝马mini使用3d打印的装饰性舷窗,而福特transitconnect则使用了3d打印的防冲减震零件。carbon3d现在还正在与delphi automotive合作以吸引更多的顾客。
现在各大公司也纷纷研发这一技术,希望能从中盈利。去年9月,美国铝业公司(alcoa)投资6000万美元(约3.9亿元人民币)在匹兹堡研发中心研发的3d打印机能够使用铝、钛及其他合金生产零部件。
国际制造工程学会(society of manufacturing engineers)行业战略主管黛比?霍尔顿(deb holton)表示3d打印技术“在过去的几年里无疑取得了巨大进步。这是它们的梦想——不再使用模具制造零部件”。
carbon3d公司希望3d打印机能取代传统的每年能生产5万或5万以内零部件的低量生产注塑模具。然而直到现在,人们对3d打印技术的怀疑更多仍集中在依赖它完成工厂死板安排的可操作性,而不是对它的基础科学水平上。
诚然,现在的打印机的效率也不高,只能处理为数不多的几种原材料,而且生产的产品耐用性低,分层的零部件有可能在下日常使用条件下就破碎,所以3d打印主要用于制作样品或展品。但是这项技术已经飞速进化,并且已经渗透到航空航天和医疗产品领域。carbon3d的商用打印机比上一代打印机速度快了将近100倍,而且它们可以将多种原材料制造成产品。更重要的是,它们生产的零部件强度与使用注塑模具生产的部件的强度相当。carbon3d的打印机制成产品不再需要分层。carbon3d 产品管理副总裁柯克·菲尔普斯(kirk phelps)说:“既然不再需要分层材料,你会得到更高质量的零部件,它们具有强度高、耐热、弹性好的特点。”
去年,carbon3d以每台机器每年4万美金(约26万元人民币)的价格将一批打印机租赁给了早期客户。delphi automotive就是客户之一,现在delphi想了解这些3d打印机是否适用用生产电力组件。delphi automotive增材制造发展经理杰瑞·莱因哈特(jerry rhinehart)表示,公司会在25辆汽车上安装一批3d打印的电子连接器和其他电器元件,并于6月对这些汽车进行道路测试。
成本低廉并不是3d打印技术的价值定位。莱因哈特指出,对大多数批量生产的组件来说, 3d打印在价格上与注塑模具相比并没有优势,但是如果一个有4、5部分的零部件可以被3d打印的一个整的零部件取代,那么制造商就可以降低成本、减少重量、简化装配。莱因哈特说:“你可以让零部件变得更小、更轻、更简单,这样你可以完全自由地设计产品。这是这项技术绝妙商业模式。”
这项方兴未艾的技术在零件市场和配修领域也有前景。由于3d打印最适合量产5万件或以内的产品,它可能会更适合生产需求较低的零部件,如生产有12年车龄车辆的内饰。像pep boys这样的汽配零售商可以使用自己的3d打印机生产客户订购的替换部件,而再不需要让工厂生产,并将它们存储在仓库。莱因哈特说:“当你只需要保存零部件的数字图形文件时,为什么还要把它们在仓库存放10或20年呢?”
机械工程教授兼国际制造工程学会成员托马斯·库费斯(thomas kurfess)表示,pep boys的后院商店可能不那么迷人,但是3d项技术有用武之地。他说:“pep boys可以从通用汽车处下载数字文件并打印出来,而通用公司不必再担心库存或使用工具生产零部件。它们都可以大幅增加利润率。


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