引擎蓋下：寶馬談車間里的3D打印

汽車行業(yè)可以說(shuō)是最早實(shí)現(xiàn)3D打印技術(shù)應(yīng)用的行業(yè)，30年前當(dāng)時(shí)的3D打印應(yīng)用還被稱為“快速成型”。如今，汽車行業(yè)識(shí)別3D打印潛在的生產(chǎn)制造潛力的時(shí)候，汽車行業(yè)又一次積極擁抱了這項(xiàng)技術(shù)。

現(xiàn)在，全新的3D打印過(guò)程正在被開發(fā)，包括Carbon和惠普，寶馬已經(jīng)迅速看到這些新系統(tǒng)的潛力，并試圖通過(guò)這些技術(shù)來(lái)保持領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，并最終生產(chǎn)更好的汽車。為此，寶馬引進(jìn)了Carbon超快的M1 3D打印機(jī)以及惠普多射流融合MJF設(shè)備。


寶馬的3D打印歷史
寶馬使用3D打印技術(shù)的歷史其實(shí)已經(jīng)超過(guò)了25年，那時(shí)候主要用來(lái)設(shè)計(jì)驗(yàn)證和測(cè)試概念車。

在寶馬位于慕尼黑的研究和創(chuàng)新中心有一個(gè)快速技術(shù)中心的團(tuán)隊(duì)（FIZ）。他們每年生產(chǎn)近25,000個(gè)原型，還生產(chǎn)近100,000多個(gè)零件。零件包括小型塑料載體到設(shè)計(jì)樣品和用于功能測(cè)試的底盤組件。根據(jù)不同建模和組件的大小，樣品在幾天內(nèi)就可以制造完成。

金屬3D打印技術(shù)已經(jīng)有超過(guò)10年的歷史，而寶馬在其誕生初期就開始使用它了。在寶馬集團(tuán)內(nèi)部，就有擁有十多年金屬打印經(jīng)驗(yàn)的專家。早期的經(jīng)驗(yàn)主要偏重于設(shè)計(jì)驗(yàn)證、功能測(cè)試，這些早期積累的know how也為寶馬進(jìn)入到系列小批量生產(chǎn)帶來(lái)了積淀。

2010年，寶馬通過(guò)3D打印的水輪參加德國(guó)房車大師賽（DTM），這個(gè)部件是用選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)制造的，該技術(shù)主要通過(guò)使用激光融化金屬粉末制造3D對(duì)象。首先，一層0.05毫米厚的金屬粉末會(huì)被鋪在打印床上，然后通過(guò)激光燒結(jié)（融化）成指定的形狀。之后各層進(jìn)行燒結(jié)，然后又一層0.05毫米厚的粉末被鋪在上面，如此反復(fù)，直到最終產(chǎn)品制造完成。這些水輪不僅滿足房車賽的要求，還滿足惡劣的工作環(huán)境下的摩托車的工作要求。

3D打印是理想的空氣動(dòng)力學(xué)組件生產(chǎn)方法，只所以用于水輪的小批量生產(chǎn)是因?yàn)檫@些水輪的幾何槽形通過(guò)傳統(tǒng)方式來(lái)加工是很復(fù)雜的。

2012年，寶馬開始為勞斯萊斯幻影生產(chǎn)零部件，這比GE廣為人知的LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)引擎噴油嘴還早。這些零部件包括塑料支架的危險(xiǎn)警告燈、中心鎖按鈕、電子停車制動(dòng)器和插座。并且，從那時(shí)候起，寶馬就開始通過(guò)3D打印勞斯萊斯光纖電纜連接支架。

通過(guò)3D打印來(lái)制造這些支架是為了滿足快速的設(shè)計(jì)迭代。寶馬認(rèn)為通過(guò)3D打印可以將生產(chǎn)時(shí)間可以大大減少，同時(shí)還滿足了必要的標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)檫@些精細(xì)的部件是非常復(fù)雜的，材料也需要完全符合規(guī)格，所以寶馬將制造技術(shù)切換到增材制造技術(shù)。

未來(lái)3D打印
正如寶馬集團(tuán)迅速采用金屬3D打印技術(shù)，寶馬迅速地做出了引進(jìn)Carbon和惠普的決定，寶馬認(rèn)為將通過(guò)這些3D打印技術(shù)用于最終零件的生產(chǎn)。

Carbon的連續(xù)液體界面生產(chǎn)技術(shù)（CLIP）技術(shù)能夠在短短幾分鐘內(nèi)完成3D打印部件。寶馬已經(jīng)開始使用CLIP技術(shù)3D打印個(gè)性化的產(chǎn)品，包括寶馬的“DriveNow”項(xiàng)目中，寶馬邀請(qǐng)德國(guó)客戶為DriveNow艦隊(duì)的MINI投票，獲勝的名字通過(guò)CLIP的3D打印技術(shù)打印出來(lái)安裝到車輛的外部。

惠普的多射流熔融3D打印機(jī)的打印速度、打印產(chǎn)品的完整性、表面光潔度和經(jīng)濟(jì)性，以及開放性的材料開發(fā)合作平臺(tái)，都為打印可推向市場(chǎng)的產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。寶馬目前對(duì)惠普設(shè)備完成的測(cè)試件是針對(duì)原型應(yīng)用的，但寶馬相信在積累了足夠的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)后，將很快推向生產(chǎn)領(lǐng)域。

延伸閱讀：
《寶馬表示將繼續(xù)擴(kuò)大在汽車設(shè)計(jì)和制造中應(yīng)用3D打印技術(shù)》
《惠普3D打印機(jī)一出激起千層浪，西門子、寶馬、強(qiáng)生等國(guó)際巨頭紛紛合作》

來(lái)源：3D科學(xué)谷