专家访谈：Jan Tremel 关于博世如何在其能力中心使用 3D 打印

德国跨国工程技术公司博世可能是世界上最大的汽车零部件供应商，也是工业技术、消费品、能源和建筑技术的重要供应商。

因此，该公司还大量参与增材制造 (AM) 也就不足为奇了。当用于原型制作时，该技术可以加快新产品的上市时间，当用于生产时，它可以通过更快地按需打印某些组件来为供应链带来更大的灵活性和敏捷性。

博世在其所有公司部门都使用增材制造，并且还拥有一个专门用于 3D 打印的能力中心。

要了解有关博世如何在其业务中应用 3D 打印的更多信息，今天加入了我们的 3D 打印能力中心 (CoC) 负责人 Jan Tremel，该中心属于动力总成解决方案部门.

在 Jan 中，我们发现了 AM 为博世带来的好处、内部采用 3D 打印的挑战，以及 3D 打印在汽车行业的现状和未来。

你能告诉我一些你的背景以及你是如何参与到 AM 的吗？

我第一次参与是在 2006 年和 2007 年之间，在 RepRap 运动开始受到关注的时期。

我对这项技术很着迷，并在大学期间自己制造了我的第一台 3D 打印机。

在博世，我想到如果我们可以使用小型 3D 打印机会简单得多。这个想法激发了我提出了几项建议，最终导致创建了一个能力中心。

在这一点上，博世认识到他们必须将这项技术整合到塑料和金属中，才能将其用于我们向市场提供的内燃机零件的持续开发中.

我目前在动力总成解决方案业务部门工作。它每年带来近四分之一的博世总收入，并拥有博世所有员工的约四分之一。在这里，我们尝试在严肃的项目中实施 3D 打印，例如用于汽油和柴油的高压泵、喷射器和其他液压系统。

您目前领导 3D 打印能力中心。你能告诉我你在那里所做的工作以及你是如何应用这项技术的吗？

在博世，我们有多个能力中心。

为了给您一个概览，在博世，我们分为 4 个主要分支机构。这意味着我们有一个建筑技术部门，例如安全摄像头、大型竞技场麦克风等。

另一个部门负责消费品，从烤箱到洗衣机。

然后我们有工业技术部门，专门从事重工业专用机械。

最后，我的单位是动力总成解决方案，也就是汽车领域。我所描述的所有部门都有自己的团队，负责将 AM 实施到他们的产品线中。

在我的单位，我 50% 的工作都用于开发新产品。这意味着我支持产品开发部门的同事在新产品中使用 3D 打印组件。

这需要创建创新的新应用程序，这些应用程序将受益于 3D 打印实现的复杂设计。

另一方面，我还与我们所有的制造工厂合作.这意味着我正在支持或教育直接在装配线和制造车间工作的人员，以便他们能够在日常工作中使用增材制造。

让我举一个例子：维护团队的任务是保持生产线全天正常运行。例如，他们需要更换夹具，他们可以将其连接到机器人上以更换损坏的零件并防止停机。

所以我正在与他们一起组织研讨会，向他们展示使用标准材料和一个简单的 3D 打印机，这样他们就可以为他们的设备创建这个替换零件。

此外，我们正在积极瞄准降低成本的场景，例如，我们可以用 3D 打印部件替换现有设计以节省内部资金。例如，我们有很多可以改进的测试设备。借助 3D 打印，您可以缩短工作站本身的循环时间，从而提高整条生产线的性能。这有助于我们降低成本并减少浪费。

3D 打印为汽车行业带来什么价值？

AM 为已经完善的流程组合添加了另一个有用的流程。在汽车行业，我们使用铣削和车削等工艺，我们可以对零件进行涂层并进行注塑成型。这些过程都很好理解。

但是所有这些过程在设计灵活性和迭代能力方面都有一定的局限性。

在汽车行业，生产周期越来越短。这意味着您希望非常快速地测试零件和设计。在这方面，标准流程可能非常昂贵且需要相当长的时间。

我举个例子。如果您需要用于复杂塑料部件的成型工具，则可能需要长达 12 到 14 周，甚至更长的时间来生产。使用 AM，您可以在更快的时间内（可能在 2 到 4 周内）产生相同的结果。

这意味着您可以使用 3D 打印对一个零件进行至少 3 次迭代，而对于注塑成型，您只能使用一次来改进您的组件。通过这种方式，AM 可以实现更短的迭代周期，从而使您能够改进您的组件。

这只是 3D 打印可以提供帮助的领域之一。

在批量生产方面，我预计增材制造将比现在更多地用于定制汽车。 3D 打印大量生产的部件（如座椅或方向盘）没有多大意义。

但是如果你的产量很小，就像今天的豪华车或跑车一样，与使用传统技术生产相比，增材制造可以让这些汽车的特殊零件更经济地生产.

首先，我们将在非常独特的汽车系列中看到这一点，并且生产的零件非常有限。

随着增材制造工艺变得越来越快、越来越好，我们最终会看到增材制造的产量从几百个零件扩大到几千个零件。

增材制造在加速向批量生产的过渡方面还有哪些挑战需要克服？

有很多障碍。

一个是物质限制。在我们为汽车应用提供合适的金属和塑料材料之前，该行业还有很长的路要走。例如，我们的一些部件需要能够承受非常高压力的优质钢材。

此外，如果您看看现代汽车，就会发现许多部件由填充玻璃纤维制成目前市场上没有的塑料材料，或者比我们在传统工艺中使用的材料贵得多。

例如，您有一个靠近内燃机的塑料部件。该部件具有非常高的温度要求，通常由填充有玻璃纤维的聚酰胺制成。 AM 材料无法以与我们今天在传统塑料中看到的相同的方式和相同的特性制造该部件。

机械加工材料和增材制造材料将具有完全不同的特性，因为逐层熔化材料会产生不同于我们习惯使用标准材料的内部微观结构。

另一个障碍是缺乏准确性和可重复性。 AM 系统仍有待改进，以使它们每次都能在不同的打印机上以精确的尺寸打印相同的零件。

如果您看看具有非常小的孔洞和非常严格的公差，那么这也是 3D 打印机生产的一个挑战。

最后，我们在 AM 中看到了很多手动流程。我承认，虽然行业正在尝试引入更多的自动化，但仍然有很多手动过程，例如金属 3D 打印中的除粉，这使得该技术非常耗费成本。

在采用 AM 时，生产力是汽车行业的一个关键因素。

您如何看待未来 5 年汽车行业增材制造的发展？

与医疗或航空航天领域相比，汽车行业有不同的应用方法，后者的产品通常具有较长的使用寿命，例如。一架飞机可以使用 20 年或更长时间。

汽车生产的价格点也较低，您必须进行非常严格的价格计算。这意味着只有在具有明显的成本效益的情况下才会使用增材制造。

我非常谨慎地说增材制造将在未来几年内用于重要的汽车零部件。它肯定会继续作为产品开发的加速器。

我们还需要很长时间才能看到增材制造用于汽车行业的大规模生产。

让人们相信 3D 打印的价值是否具有挑战性，或者您是否发现人们非常愿意采用该技术？

这在很大程度上取决于。当我们开始时，我们采用了一种非常传教士的方法来让每个人相信 3D 打印是世界上最伟大的事物之一。

今天，我们更多地关注真正对生产产生影响的项目。并非所有可以加法完成的事情都应该用这项技术完成。我们正在密切关注可以从 3D 打印中受益的应用程序。

在我加入的4年里，我们看到很多人家里也已经有了打印机。因此，我们让他们有机会使用 3D 打印机，不仅在他们的私人生活中，而且在工作中，使他们能够做一些新的事情。

行业内是否有任何令您感到兴奋的趋势？

这是一个有趣的问题。

我对能够真正兑现承诺的初创企业非常感兴趣。我见过许多初创企业试图围绕尚未明确制定的流程创建业务模型。

但我对真正有效的新流程很着迷。在塑料和金属领域，我们看到了大型制造商的许多有趣的发展，它们对 AM 变得非常认真。

以前，人们在手上拿着零件时会很高兴，您可以告诉他们这是 3D 打印的。今天，人们更加关心所有技术细节，以便满足印刷材料的特性。

我也喜欢市场变得越来越专业。这意味着即使是长丝，您也可以获得合格的技术数据，其中不仅包括机械拉伸应力，还包括安全数据表。这使得 3D 打印在我们的日常工作中使用起来更加简单。

2020 年博世动力总成解决方案业务部门对 AM 有何影响？

接下来的 12 个月将明确关注降低成本和改进我们的内部制造流程。

我们将推动 3D 打印在动力总成解决方案中的可用性更高。这意味着我们的员工将有更多可能使用 AM 进行小批量到中批量生产。