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成熟的研發(fā)手段,一汽大眾的3D打印之路

魔猴君  行業(yè)資訊   1589天前

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作為今年TCT亞洲峰會的演講嘉賓,一汽大眾的試制負責人吳宏濤先生是國內較早使用3D打印技術的整車OEM的用戶。

2004年,一汽大眾成立了試制部門。借鑒德國大眾的開發(fā)經驗,一汽大眾在2005年購買了第一臺Stratasys FDM打印設備,到如今已經有15個年頭了?,F(xiàn)在一汽大眾一共有三臺塑料件3D打印設備在運行,分別是美國3D Systems iPro 8000,Stratasys 的 Fortus 450。

2020年TCT 亞洲展即將開展之際,吳宏濤先生在TCT亞洲視角EP訪談欄目中談了一汽大眾的3D打印之路。以下是吳宏濤先生分享的內容。

l 從試制到生產,3D打印的應用成熟度

3D打印技術目前的優(yōu)勢還是在小批量零件制造領域,3D打印技術已經成為一種成熟的研發(fā)手段。十幾年走下來,一汽大眾通過SLA、SLS、FDM等3D打印技術試制過零件,在試制方面,無論是價格還是性價比,3D打印都很有優(yōu)勢。目前一汽大眾的3D打印零件用于試制裝車時,主要用作搭載零件使用。即不測試零件本身的性能,只是用作搭載其他的零件做實驗或者做整車性能試驗,一個小的塑料零件對于整車試驗的性能影響不大。

3D Systems iPro8000打印出來的扶手組件

目前3D打印零件應用在整車制造生產中,主要以工裝夾具為主,這方面近兩年應用普及很快。就工藝層面而言,F(xiàn)DM工藝比較適合工裝夾具,設備使用和操作都比較簡單,而且可以實現(xiàn)蜂窩結構打印,消除零件殘余內應力,尺寸形狀比較穩(wěn)定,零件不會隨著時間而變形。另外FDM工藝一般用ABS材料,這個材料有一個很大的優(yōu)點,表面不軟不硬,比較適合制作直接接觸零件表面的工裝夾具。

如果3D打印零件太軟,就容易損壞磨損,太硬則會劃傷工件表面。有一些要求強度比較高、表面耐劃傷的夾具,也會用到選區(qū)激光燒結(SLS)工藝。一般說來,目前試制裝車(試驗車)的零件,比較傾向使用SLS 3D打印技術,這種零件強度高且耐溫性能好。

SLA打印的中扶手儲物盒本體


FDM打印的儀表板分裝夾具

目前,3D打印最大的優(yōu)勢還是在小批量制造領域,對于一個件一年生產幾十萬甚至上百萬的大批量生產應用,模具工藝比較有優(yōu)勢,無論在成本還是效率方面都遠優(yōu)于3D打印。如果將3D打印技術應用于最終零部件生產,也將以小批量制造為主,比如當汽車制造商需要開發(fā)幾百臺車的情況。

目前,3D打印在批量車零部件生產的應用主要是面向高檔車,其搭載的很多部件(包括金屬或塑料件)都可以用3D打印技術制造。其中一個原因是,高檔車本身的產量很少,開批量模具不劃算。但對于大眾車型而言,一般一個車型每年都要生產幾十萬,如果零件既可以用現(xiàn)有模塑工藝制造,又可以用3D打印工藝制造,那么3D打印在這種情況下就不具有經濟性。

但另一方面,3D打印能夠實現(xiàn)復雜結構的本質屬性,決定了3D打印工藝在未來的批量制造領域注定將占有一席之地。對于傳統(tǒng)工藝無法制造的零件,3D打印技術將大顯身手!實際上,對于小的復雜結構的金屬零件,3D打印相對于機加工藝是具有成本與效率優(yōu)勢的。

SLS工藝打印的REEV諧振腔

l  汽車應用的技術瓶頸

3D打印零件其實還是有不如意的地方,簡單地說如果要想獲得一個高強度,表面質量優(yōu)異,并且耐溫性能又很好的零件,目前來看3D打印技術還很難同時滿足這三方面性能的要求。這是一個很大的困擾,有賴于3D打印技術的進步,更多的是材料技術的發(fā)展。對于汽車行業(yè)而言,高的強度,優(yōu)異的表面質量,較高的耐溫性,這三個方面的性能是最受關注的。

SLS 3D打印的零件本身強度以及耐溫都很好,但是表面稍差一些。并且這種工藝一般都是用尼龍或改性尼龍材料,這種材料本身比較硬,處理起來就會比較難,很難打磨,加上目前人工成本比較高,所以用粉末燒結的零件一般不處理表面,只用作結構件。直接接觸零件的工裝夾具一般也不用的SLS打印,因為這種材料比較硬,容易劃傷零件表面。

對于汽車上使用的塑料件,目前尼龍所能提供的強度就足夠了。汽車上對于3D打印零件的強度要求其實不是很高,籠統(tǒng)的說就是中等要求;提到耐溫,一般140℃足夠了,尼龍材料完全可以達到,但是表面質量,尼龍材料就稍微差一些。

對于高光的展示零件,表面看起來需要像鏡面一樣光滑,或者只要經過簡單的處理就能達到鏡面要求,在這類應用中,一汽大眾通常用SLA 3D打印技術,該技術制造的零件表面質量很好,看起來很漂亮。但是SLA 3D打印零件在空氣中放置一段時間容易吸收空氣中的水分容易發(fā)生變形,因此一汽大眾現(xiàn)在將這種技術用來制造翻模的原型件,或者制造短期展示的展示零件。

SLA工藝打印的電動車控制器罩蓋

吳宏濤先生談到,一汽-大眾將緊跟3D打印技術的發(fā)展趨勢。對于個人而言,他比較看好基于激光的金屬3D打印技術,這個技術對增材制造的影響會很大且很深遠。3D打印材料技術的發(fā)展,目前還是有很多不如意的地方,但相信這些問題將隨著材料技術的發(fā)展來解決!一汽-大眾也在不停地進行設備的更新?lián)Q代,以服務于研發(fā)發(fā)展,確保技術領先!


來源:3D科學谷

   
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