5大汽车厂商如何使用3D打印

3ERP 涵盖了汽车制造商从 3D 打印带来的优势中受益的许多不同方式。随着技术在汽车行业中获得更主流的立足点，许多公司都注意到了这一点，但许多公司以不同的能力和不同的目的使用它。这些需求可以涵盖任何方面，从工具到备件/供应链管理，再到最终用途零件，甚至整车。

有趣的是，看看这项技术已经走了多远，业内知名人士如何使用它，以及他们认为它将在未来的生产链中走向何方。本文旨在深入了解世界上一些最大的汽车制造商在其工作流程中使用 3D 打印的多种方式。

宝马

由于大多数 3D 打印用于小批量生产，因此使用 3D 打印允许的独特元素进行定制和增加复杂性的空间很大。宝马对这种形式的设计和制造并不陌生，在预开发、车辆验证和测试或概念车和展示车中采用 3D 打印。他们将这项技术用于大批量生产，但小批量生产使他们能够根据客户的需求精确地个性化产品。

该公司一直在大量使用增材制造，并指出他们可能会看到“未来量产和新客户优惠的巨大潜力 ”（据德国宝马专家介绍）。他们一直在使用该技术来增强塑料和金属部件。他们最著名的是与惠普合作，在他们的大型制造系统上生产产品。

与该名单上的许多其他公司一样，宝马一直将其用作生产其他技术无法制造的零件的一种手段。 i8 Roadster 的顶盖就是一个很好的例子。使用传统的铸造工艺无法安装此组件。除了扩展设计可能性之外，3D 打印的汽车部件更耐用，而且重量也比以前的迭代更轻。

同样，BMW 推出了 iFE.20 Formula E 赛车，它配备了由亚麻纤维制成的 3D 打印冷却轴。该零件于 2019 年底展示。与通常的碳材料相比，亚麻具有更大的吸收性和更高的抗冲击性，这在具有颠簸和碰撞障碍的街道赛道上具有优势，而方程式 E 则在该赛道上进行。这使它成为第一辆由工作团队部署的 BMW 赛车，其零件由可再生纺织纤维制成，同时也使其环保。

宝马的拇指保护手套

该公司还将 3D 打印用于工具和安全性。一个很好的例子是他们用来完成排水孔塞子的专用手套。这些塞子必须用工程师的手指手动设置，这意味着拇指会承受很大的压力。幸运的是，他们想出了可以安装在工作手套上的 3D 打印解决方案。

即使除了他们自己的汽车工作之外，该公司的工程师也一直在为外部项目提供帮助。一个例子是为英国残奥会篮球队定制的 3D 打印座椅的开发。使用 3D 身体扫描和最新的增材制造技术，BMW 的工程师构建了一整套轮椅，让玩家可以展示更高级的运动能力。

福特

福特的夹具和固定装置

就 3D 打印的承诺而言，福特正率先采用这项技术。该公司建立了一个增材制造中心，并将其业务广泛应用于他们的工作流程中。在创建塑料和金属印刷品方面，他们与 Ultimaker、Stratasys 和 GE Additive 等多家公司建立了长期合作伙伴关系，这些公司为整个生产链中的各种增材制造应用提供机器。

他们还使用 3D 打印来降低工具的成本和时间，因为该公司发现在设施上制造自己的零件比等待供应商和其他类似的东西更快。他们还将这些相同的原则应用于他们在世界各地的设施中开发的夹具和固定装置。

在过去的几十年里，他们扩大了 3D 打印业务，生产金属和塑料部件。正如该公司所说：“在过去的几十年里，福特已经打印了超过 500,000 个零件，节省了数十亿美元和数百万小时的工作时间。使用传统方法生产原型需要 4 到 5 个月并花费 500,000 美元，而 3D 打印部件可以在几天或几小时内完成，而成本仅为几千美元 ”。

同样，福特的各个子公司也一直在炫耀他们的 AM 技术，尤其是 Shelby GT500 背后的设计团队。今年，他们在几天内 3D 打印了新款 GT500 最有前途的设计，极大地加快了改进和测试阶段。这种速度使他们能够一点一点地快速调整 Shelby GT500，以极快的速度引入新的物理设计。他们还开发了一种新的扰流翼混合设计，团队称之为“摇摆”。这种新设计是 GT500 令人印象深刻的空气动力学能力的一个突出因素。

EcoBoost 引擎

该公司在 2 月份设定了另一个重要的 3D 打印里程碑。他们的福特性能部门处理高性能组件，3D 打印了他们声称的汽车历史上最大的用于工作车辆的金属汽车零件。金属部件安装在 Hoonitruck 上，这是一辆 1977 年的福特 F-150，配备双涡轮增压 3.5 升 V6 EcoBoost 发动机。该部件本身是一个铝制歧管入口，使用 GE Additive 的 Concept Laser X LINE 2000R 打印。

沃尔沃

虽然不是汽车 3D 打印最突出的用户，但沃尔沃近年来在这方面取得了长足的进步。与此列表中的许多其他公司一样，沃尔沃一直在使用 3D 打印进行工具和供应链管理。 3D 打印的使用特别有助于为公司的机器补充新的打印件以用于生产外的零件。沃尔沃主要使用 3D 打印的塑料部件，并期待在不久的将来实施金属部件。

截至 2018 年，该公司主要将增材制造用于原型制作和加工。 “由于我们只需要生产少量用于原型制作的零件，因此这是了解哪些工作有效的好方法，”沃尔沃建筑设备公司 [建筑设备] 轮式装载机动力总成安装开发工程师 Fredrick Andersson 说。 “我们拥有丰富的知识，可以通过 3D 打印快速轻松地进行更改。正因为如此，这意味着新产品的上市时间更快，因此对我们公司有很大的好处 。”

正如他们正在测试的各种新技术所证明的那样，原型制作速度的提高对公司有很大帮助。例如，沃尔沃工程师为公司的 A25G 和 A30G 车辆设计了新的水泵外壳。他们运行模拟作为优化外壳内部流动通道设计的一种手段，但需要构建一个原型来执行功能测试以验证新设计。该项目的工具成本约为 9,090 美元，零件成本约为 909 美元。生产原型的交货时间至少为 20 周。另一方面，3D 打印原型的成本为 770 美元，只用了两周时间。

然而，在 2019 年，该公司在增材制造流程方面加大了赌注，尤其是在其沃尔沃卡车分公司方面。他们在弗吉尼亚州都柏林的新河谷 (NRV) 工厂今年在制造业中占据了相当多的头条新闻。他们主要使用 SLS，但也涉足其他 AM 方法。这个特殊的工厂生产 500 多种制造工具和固定装置，用于使用 3D 打印生产的车间。该设施也是北美汽车工程的主要枢纽。

除商用汽车外，该公司还开发建筑设备。果然，3D 打印也在公司运营的这方面留下了印记。沃尔沃将 3D 打印应用到了铰接式运输卡车的改装中，从而将原型制作成本降低了十分之一。这也使他们能够将花费的时间从 20 周减少到仅 2 周。

GM

通用汽车及其各种其他分支机构是 3D 打印技术的主要用户（和开发人员）。截至 2018 年，通用汽车每年在工具上节省 300,000 美元，并且在使用替代燃料开发新技术方面取得了足够的进展。这家领先的汽车制造商去年宣布，计划到 2023 年在全球推出 20 款新的电动和燃料电池车型。

尽管他们的 3D 打印业务主要是原型制作，但他们正在扩大。该公司进一步计划扩大其印刷业务，以“随着技术的改进大规模生产数万个零件 ，”通用汽车公司增材设计和制造总监 Kevin Quinn 说。该计划可能会在未来 5 年内展开。

该公司的沃伦技术中心每年生产大约 30,000 个原型零件。这些部件由至少九种材料组成，采用塑料、金属和粉末的组合。它们主要用于原型设计，但该公司也在研究最终用途零件。他们还与波音公司共同拥有 HRL 实验室，后者最终生产了一种 3D 打印铝合金。

通用汽车全球制造整合总监 Dan Grieshaber 表示，现在通用汽车的大多数工厂都有 3D 打印机。该公司计划进一步增加它，至少在他们的北美工厂内。此举可能每年为通用汽车节省数百万美元的生产成本。通用汽车长期以来一直是 3D 打印及其各种分支技术的投资者。他们将其应用于为工厂工人快速构建工具和配件。就在今年，该公司表示，实施一台 35,000 美元的 3D 打印机在两年内为公司节省了 300,000 美元。虽然模具生产是打印机所扮演的主要角色，但该公司可能会增加增材制造在其日常运营中的作用。

GM 与 Autodesk 合作开发的支架

他们与 Autodesk 的合作在制造轻量级 3D 打印部件方面大有裨益，这可以帮助汽车制造商实现在其产品阵容中增加替代燃料汽车的目标。同样作为此次合作的一部分，两家公司在 2019 年展示了由不锈钢制成并采用 Autodesk 技术开发的 3D 打印座椅支架。

2019 年初，通用汽车正在研究一种用于 3D 打印的新型设计应用程序。他们与米其林合作，希望生产一种具有卓越耐用性的新型轮胎。 Uptis 轮胎仍在进行中，但公司已进入测试阶段。他们声称轮胎将是 100% 可持续的、耐用的并且能够持续更长时间。它们也是一种更环保的替代品，生产过程中的浪费更少。最近，工程师们在密歇根州使用雪佛兰 Bolt 电动车队测试新轮胎，并提出了在 2024 年向公众提供这些轮胎的可能性。

保时捷

保时捷一直在将 3D 打印用于各种不同的目的，从主要部件到为旧款车型重塑供应链。保时捷目前正在使用 3D 打印来生产非常特殊的备件，但并不广泛。这是由于他们需要执行严格的质量标准以确保安全达到标准。该公司还与生产的总数量较少的汽车合作，因为它们更多是经典和豪华汽车品牌。

为了开发停产部件，例如保时捷 959 离合器的释放杆，该公司采用了激光熔化技术。他们使用粉末状工具钢，比其他方法更有效地取出零件。

3D 打印的使用还使该公司能够转向按需打印，从而大大降低与材料、运输和存储相关的成本。这也是有益的，因为这些零件的需求量不大，而且保持持续生产通常很昂贵。众所周知，保时捷一直与 Markfordged 合作重振这些经典部件。

他们主要将 SLM 和 SLS 用于他们需要生产的各种零件。保时捷表示，在许多情况下，3D 打印部件优于旧部件。虽然他们目前打印的零件数量有限，但自 2018 年以来他们一直在扩大产品组合并测试未来的组件。