3D打印技術(shù)自30多年前以“快速成型”名字出現(xiàn)起，汽車行業(yè)已成為其應(yīng)用最早的領(lǐng)域之一。3D打印技術(shù)發(fā)展越來越成熟，已到達(dá)可直接打印最終產(chǎn)品的臨界點(diǎn)，汽車領(lǐng)域再次快速認(rèn)識(shí)到3D打印技術(shù)的潛力。

     在汽車行業(yè)發(fā)展史上，寶馬集團(tuán)很早就應(yīng)用了3D打印系統(tǒng)。從最開始通過早期3D打印機(jī)生產(chǎn)手板樣件，到最近直接進(jìn)行批量生產(chǎn)。實(shí)際上，其旗下的勞斯萊斯幻影上有10,000多個(gè)3D打印零件，體現(xiàn)出BMW公司上下對(duì)3D打印技術(shù)以及應(yīng)用好它的信心。

    考慮到完全新型的3D打印技術(shù)（如Carbon3D和HP公司的新技術(shù)）的出現(xiàn)，BMW快速看到這些走在科技前沿、能生產(chǎn)出更好車輛的新系統(tǒng)的的潛力。制造業(yè)集團(tuán)已成為Carbon公司M1 3D打印機(jī)和惠普公司多噴頭熔融（MJF：Multi Jet Fusion）打印機(jī)的早期客戶。

   為了更好理解寶馬集團(tuán)內(nèi)部是如何應(yīng)用3D打印技術(shù)的，BMW集團(tuán)增材制造中心負(fù)責(zé)人Jens Ertel透露了寶馬公司內(nèi)部對(duì)3D打印技術(shù)的看法與經(jīng)驗(yàn)。

1、BMW的3D打印歷史

寶馬集團(tuán)應(yīng)用3D打印技術(shù)的歷史已超過25年，最開始用來生產(chǎn)車輛驗(yàn)證與測(cè)試、概念車、展示車的預(yù)研發(fā)模型。

    Ertel詳細(xì)介紹了3D打印技術(shù)如何從打印手板樣件發(fā)展成為真正的增材制造技術(shù)：“對(duì)我們的產(chǎn)品系列，顯然3D打印不能僅僅只用于原型樣件的生產(chǎn)。隨后，我們自己對(duì)3D打印技術(shù)和材料進(jìn)行了研究。基于研究結(jié)果，我們不斷打印出可能的零件，努力尋找合適的項(xiàng)目以及3D打印適合應(yīng)用的地方。由于設(shè)備技術(shù)和材料的發(fā)展，我們有機(jī)會(huì)走的更遠(yuǎn)”。

     BMW公司在很早就開始使用金屬3D打印。“在金屬3D打印領(lǐng)域，寶馬集團(tuán)有超過十年的專業(yè)知識(shí)積累。”Ertel解釋道：“金屬3D打印主要用于樣車金屬部件功能性測(cè)試。”在批量化生產(chǎn)前，這項(xiàng)測(cè)試能為公司提供早期幫助。

    寶馬集團(tuán)最早在2010年就可以批量3D打印零件。下圖的水泵葉輪是為德國房車賽（DTM）賽車加工的，Ertel稱至今已打印超過650件水泵葉輪了。“作為最終使用金屬產(chǎn)品，寶馬目前用3D打印方法為DTM賽車提供水泵葉輪。這個(gè)承受高壓力的高精度零部件由鋁合金材料構(gòu)成，在以前的摩托車賽所處的嚴(yán)酷環(huán)境中已證明其價(jià)值，”Ertel說道：“無一例外，所有泵齒輪都完美工作。”

    然而，像寶馬這樣的制造商并不是因?yàn)閲L鮮才開始使用3D打印技術(shù)。這種技術(shù)有時(shí)候能提供完美的解決方案，尤其是對(duì)于其它工藝難以加工的幾何非常復(fù)雜零件，或者是某些生產(chǎn)規(guī)模很小的特殊車輛。Ertel以DTM水泵葉輪為例解釋道：“對(duì)于小批量生產(chǎn)，增材制造已被證明是完美加工方式。首先，它使得六葉軸流泵輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化成為可能，采用其他工藝要花費(fèi)遠(yuǎn)大于現(xiàn)在的代價(jià)。借助這種技術(shù)，DTM賽車零部件得到理想的氣動(dòng)性能變?yōu)榭赡堋Ｆ浯危�不再需要�?fù)雜的模具，這使得以需求為導(dǎo)向的生產(chǎn)更為高效。”

2、勞斯萊斯幻影和曜影

    在2012年，寶馬集團(tuán)開始用3D打印技術(shù)為勞斯萊斯幻影制造零件，這比GE大肆宣揚(yáng)的3D打印LEAP噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴嘴更早。根據(jù)Ertel的說法，這些零件包括報(bào)警燈塑料把手、中央鎖按鈕及電子剎車閥等。從那時(shí)起，寶馬公司開始為勞斯萊斯曜影3D打印光纖電纜安裝支架，并計(jì)劃在產(chǎn)品整個(gè)生命周期中安裝幾千個(gè)這種結(jié)構(gòu)。

    3D打印這些結(jié)構(gòu)的背后原因在于設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。盡管可以通過傳統(tǒng)工藝來制造，寶馬相信3D打印能大大縮短加工時(shí)間，同時(shí)產(chǎn)品性能滿足應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。“這些零件非常復(fù)雜，而且材料能完全滿足需要，所以我們改用為增材制造加工工藝”，Ertel說道。

3、未來3D打印技術(shù)

    BMW集團(tuán)很早就應(yīng)用金屬3D打印技術(shù)，它也是Carbon和HP最早的客戶之一，寶馬相信用這兩種技術(shù)來加工最終零件可能非常必要。Ertel指出其原因在于這些技術(shù)具有速度快、成本低的特點(diǎn)。

   Carbon 3D的連續(xù)液面生長工藝（CLIP：Continuous Liquid Interface Production）能夠在幾分鐘內(nèi)加工出零件。CLIP 3D打印利用數(shù)字光處理器把UV光透過玻璃投影到樹脂槽，這種特殊玻璃允許氧氣滲入。

     這個(gè)光學(xué)玻璃讓聚合物固化速度大大提升，使得加工各項(xiàng)同性能零件成為可能，這種情況下產(chǎn)品在X、Y、Z軸力學(xué)性能是一致的，而不像其他工藝Z軸性能很差。二次固化能讓這些產(chǎn)品更加結(jié)實(shí)。此外，同其他3D打印工藝相比，CLIP技術(shù)打印的物體更加接近注塑件。

    BMW已經(jīng)開始用CLIP技術(shù)打印個(gè)性化側(cè)指示器，這些項(xiàng)目中寶馬邀請(qǐng)德國用戶為產(chǎn)品投票取名。獲勝的名字用CLIP技術(shù)打印出來，并應(yīng)用在車輛的外面。

    與CLIP技術(shù)不同，惠普的MJF技術(shù)把粘結(jié)劑噴射和紅外線熔融結(jié)合起來加工物體。在一組紅外燈走過并粘結(jié)熔融介質(zhì)前，每秒鐘打印頭會(huì)在粉末床上沉積30微米熔融物和細(xì)節(jié)墨水液滴，這提高了加工速度。在用來加工終端產(chǎn)品前，寶馬公司計(jì)劃先用這種技術(shù)生產(chǎn)樣件原型。

     Ertel相信CLIP和MJF技術(shù)都將提高生產(chǎn)速度，而不增加成本。Ertel解釋道：“與傳統(tǒng)的逐點(diǎn)3D打印方法相比，這些新型平面3D打印技術(shù)會(huì)讓加工速度更快、經(jīng)濟(jì)成本更低。使用投影機(jī)或紅外光源來加工整個(gè)表面或者更大范圍。”

(責(zé)任編輯：admin)

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