從東風汽車3D打印應用看砂模3D打印在輕量化領域的應用

2018年1月5日，東風公司汽車輕量化鋁合金低壓鑄造研究中心四方合作共建簽約儀式，在湖北十堰的東風汽車東風汽車有限公司通用鑄鍛廠內(nèi)舉行。此舉旨在通過產(chǎn)學研共建，為新能源、動力總成、車身部件提供輕量化解決方案，并滿足客戶同步開發(fā)需求及輕量化“產(chǎn)品貨架”開發(fā)需求。

東風汽車公司通用鑄鍛廠、湖北汽車工業(yè)學院、沈陽鑄造研究所、廣東峰華卓立科技有限公司4家單位簽署企校研四方戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。四方將利用各自優(yōu)勢，建立產(chǎn)學研全面合作關(guān)系，共建汽車輕量化鋁合金低壓鑄造研究中心，共同在汽車用鑄造鋁合金材料、鋁合金鑄件輕量化設計、鋁合金鑄造技術(shù)的開發(fā)與應用等方面開展全方位合作。

該低壓鑄造研究中心致力于提供鋁合金輕量化解決方案，將具備“先期開發(fā)能力”、“先進制造技術(shù)”、“精益制造能力”和“高效服務能力”四大核心能力，以及“建立汽車輕量化的技術(shù)貨架”，“提供差異化解決方案”，“構(gòu)建標準化、專業(yè)化、信息化、智能化的制造系統(tǒng)”，“形成具有關(guān)鍵技術(shù)、核心技術(shù)的鋁合金零部件”等六大功能。

據(jù)介紹，鑄造中心主要開展有色低壓鑄造業(yè)務，構(gòu)建鋁合金低壓鑄造產(chǎn)品全價值鏈開發(fā)核心能力，加強汽車新材料、新工藝、新技術(shù)的研究開發(fā)，促進科研成果和生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，共同提升汽車輕量化技術(shù)制造水平。同時，提升東風汽車公司通用鑄鍛廠的研發(fā)能力和輕量化低壓鑄造的產(chǎn)業(yè)化應用能力。

據(jù)了解，2016年1月，通用鑄鍛廠在東風裝備工業(yè)園成立殼體車間，在U401變速箱殼體項目帶動下，初步建成殼體鑄造、機加全工序生產(chǎn)能力，形成了東風汽車公司低壓鑄造中心的雛形。未來，將全力構(gòu)建數(shù)字化智能制造示范線，包括生產(chǎn)自動化術(shù)、工業(yè)機器人（含物流機器人）、智能數(shù)字化測量和采集、智能識別、智能物流、信息化集成等。

通用鑄鍛廠黨委書記盧偉說，通過四方合作可以快速提升通用鑄鍛廠的研發(fā)能力和輕量化低壓鑄造的產(chǎn)業(yè)化應用能力，為客戶提供產(chǎn)品的輕量化解決方案，這符合國家新能源和輕量化的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，是通用鑄鍛廠實現(xiàn)有色鑄件小巨人目標的一個重要環(huán)節(jié)。

通用鑄鍛廠廠長袁三紅說，汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心將整合國內(nèi)輕量化產(chǎn)品先期開發(fā)資源平臺，再通過項目管理將優(yōu)勢資源進行整合，以實現(xiàn)輕量化技術(shù)和產(chǎn)品的快速開發(fā)，這是該中心3—5年內(nèi)的核心作用。通用鑄鍛廠預計每年開發(fā)5個“技術(shù)貨架”供整車單元選用，為東風的輕量化事業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的技術(shù)和服務。

據(jù)了解，下階段，后處理支架輕量化結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計、電驅(qū)動框架和后處理支架輕量化快速試制等3個項目將在汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心首批推進。

以上來源：東風集團、蓋世汽車

從東風汽車的布局上看到了兼顧新能源汽車布局的跡象，包括電驅(qū)動框架的快速試制準備。因為電動汽車需要全新車身結(jié)構(gòu)，而決不僅僅是由電動驅(qū)動系統(tǒng)代替內(nèi)燃機。汽車的電動化要求對整個車身進行大范圍的改進，因為電動驅(qū)動組件對結(jié)構(gòu)空間有全新的要求。對于電動汽車而言，輕質(zhì)結(jié)構(gòu)設計意義重大。

電動車的市場正在迎來量變到質(zhì)量的飛躍，根據(jù)亞琛大學的預測，電動車的年產(chǎn)量2020年有望發(fā)展到410萬臺（約占4%的汽車市場），2025年達到2490萬臺（約占22%的汽車市場），2030年則達到5040萬臺（約占42%的汽車市場）。但是從2020年到2025年這5年來說，增量將是6倍。

雖然對于傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)來說，在制造技術(shù)的引入方面，無法從一個山峰直接跳到另一個山峰，需要有一個下山的過程。然而，在3D科學谷看來，像東風汽車輕量化鋁合金鑄造研究中心是一個很好的嘗試與過渡。關(guān)于鑄造在交通工具領域的輕量化應用，一個現(xiàn)實的例子是歐特克位于 San Francisco的9號碼頭創(chuàng)新工廠嘗試通過3D打印熔模來鑄造鎂合金，從而實現(xiàn)飛機座椅的輕量化。這種座椅結(jié)構(gòu)件適合任何標準的商用噴氣式飛機，預計可以通過減重為航空公司節(jié)約數(shù)百萬美元的成本。

雖然，金屬3D打印在推動制造業(yè)跨越式發(fā)展，并能夠生產(chǎn)非常復雜的產(chǎn)品，但目前材料選項仍然有限。目前增材制造支持的材料只有幾十種，但鑄造可以在成千上萬種的金屬和復合材料中進行選擇。因此，該項目利用了3D打印的技術(shù)優(yōu)勢，而不完全依賴于3D打印技術(shù)。

利用3D打印和鑄造，使兩種方法相互補充來生產(chǎn)飛機座椅骨架。鑄造提供了更實惠的方式生產(chǎn)座椅框架，不僅僅是單件成本更低，從生產(chǎn)效率看適合生產(chǎn)更大的數(shù)量。最終，飛機座椅骨架減重了56%，減重來自于創(chuàng)成式設計，以及輕量化鎂合金材料。如果以100架A380飛機服役20年來計算，航空公司將節(jié)省2億多美元的燃料費用。這好比8萬輛汽車一年減少的126000噸的二氧化碳排放量。

從這個邏輯出發(fā)，飛機上可以通過3D打印精密鑄造模具或者砂型模具的方式來獲得輕量化的結(jié)構(gòu)零件，那么汽車上同樣有著一定的應用空間。而3D打印砂型鑄造模具方面，國內(nèi)品牌包括峰華卓立，寧夏共享，Raplas ,安徽恒利等等，國外品牌包括德國voxeljet-維捷，美國exone, 日本CMET等（排名不分先后）

來源：3D科學谷

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