福特汽車與增材制造——小材料創(chuàng)造大不同

來源： 蜂鳥發(fā)現(xiàn)3D打印

汽車行業(yè)是最早真正實現(xiàn)3D打印效益的行業(yè)之一。在過去的十年里，先進的技術發(fā)展使汽車制造商的開發(fā)、設計、制造和分銷過程發(fā)生了重大的變化——更安全輕便的產(chǎn)品、嶄新的設計、更低的成本和更短的開發(fā)與制造過程。Allied Market Research公司的一項研究表明，3D打印在各個方面都增加了現(xiàn)有產(chǎn)品和功能的價值，使其在汽車行業(yè)變得不可或缺。3D打印的成功故事始于汽車的雛形設計，如今，增材制造工藝也已進入汽車工業(yè)的其他領域，并正逐漸展現(xiàn)出潛力。

3D打印在福特的應用實例
福特使用Ultimaker的桌面級3D打印機進行設計和制造裝配工具，如夾具、治具和量具。一般而言，這些工具設計復雜，而且成本效益高、生產(chǎn)速度快且能直接在現(xiàn)場生產(chǎn)。

在科隆的試驗工廠，福特公司在汽車設計開發(fā)期間利用3D打印技術對特定產(chǎn)品夾具、工具和模板的生產(chǎn)流程進行優(yōu)化。

3D打印技術已用于在德國科隆的福特試驗工廠。這個工廠擁有一套完整的小型生產(chǎn)設備，在這個工廠所進行的新車型的設計也已基本成熟。在汽車模型的開發(fā)過程中，工程師需要大量定制化合適的生產(chǎn)工具，這些工具往往是針對特定的任務和模型而設計的。僅福特�？怂沟南盗猩�產(chǎn)就需要50多種不同的裝配工具，這些工具最初都在試點工廠進行開發(fā)，之后再在所有歐洲工廠進行現(xiàn)場3D打印。

通過外部制造商采購這些工具需要大量時間，成本高，并且會減慢開發(fā)進度。為了優(yōu)化工作流程，福特的增材制造團隊決定將Ultimaker的桌面級3D打印機集成到工作流程中�！案Ｌ剡x擇Ultimaker，是因為打印結果的質量和可靠性與成本能達到最佳比例，”福特增材制造研究工程師Lars Bognar表示。

多元化耗材成就眾多工具
桌面級3D打印的優(yōu)勢在于材料。大量的耗材和廣泛的材料特性為實際應用提供了正確的解決方案。僅采用一種增材制造工藝，生產(chǎn)設備便可滿足最多樣化的應用和操作環(huán)境的要求。耗材及其材料性能的范圍幾乎無止盡：強度、彈性、耐熱性、強度、回彈性、耐久性，皆在可預期的變化范疇中。對于3D打印技術而言，至關重要的一點是能在不損失材料性能的情況下，保質保量地進行打印。

桌面級3D打印機使用的一個關鍵因素是開放式耗材系統(tǒng)，3D打印生產(chǎn)工具可單獨適用于來自不同材料制造商的具有不同材料性能的耗材，以實現(xiàn)各自的應用和制造。由于Ultimaker的開放式耗材系統(tǒng)可以使用多種與制造商的材料進行3D打印，傳統(tǒng)制造的工具將會被輕便耐用的塑料工具所取代。

3D打印機的這一特征在生產(chǎn)設備、工具和裝配輔助方面尤為突出，展示出增材制造過程存在的顛覆性潛力，并已經(jīng)帶來了示范性的改變。特別是在裝配工具方面，應用程序不僅形式非常多樣化，而且適用范圍特別廣泛。

打印質量和效果的體現(xiàn)
硬件、軟件和材料的完美協(xié)調對于呈現(xiàn)高質量的打印效果至關重要。為了滿足汽車工業(yè)對工業(yè)耗材日益增長的需求，Ultimaker正與領先的材料制造商合作，利用Ultimaker打印機將專用于工業(yè)3D打印的高質量工程塑料和復合材料推向市場。

Ultimaker于2018年4月成立的“Ultimaker材料聯(lián)盟項目”（Ultimaker Material Alliance Program），旨在滿足對工業(yè)級3D打印材料不斷增長的需求。在短短的一年后，眾多領先的材料制造商包括帝斯曼（DSM）、巴斯夫（BASF）、杜邦（DuPont）、歐文斯科寧（Owens Corning）、阿科瑪（Arkema）、捷普（Jabil）、雷曼福斯（Lehmann & Voss & Co.）等，積極利用Ultimaker提供的打印配置助手（Print Profile Assistant），更快速地將各種高性能的FFF 3D打印材料帶入專業(yè)市場。截至2019年4月，已有超過80家公司為“Ultimaker材料聯(lián)盟項目” 共同開發(fā)用于FFF 3D打印的材料配置文件。

此外，Ultimaker為材料生產(chǎn)商提供的軟件包括了來自研發(fā)的大量知識以及公司的印刷材料，使得材料生產(chǎn)商能夠開發(fā)和維護材料配置文件，讓用戶可以在開放式耗材系統(tǒng)的桌面級3D打印機上真正輕松地使用這些材料。打印配置文件預先配置在可自由訪問的Ultimaker Cura軟件上并提供使用。無需手動輸入打印參數(shù)，用戶即可通過訪問預配置的設置進行自動打印。即便是對技術要求最嚴格苛刻的塑料也能通過Ultimaker的3D打印機融合，實現(xiàn)工業(yè)應用。

Ultimaker Cura 3.6軟件

探索更多應用可能
桌面級3D打印的好處是顯而易見的：由于工件數(shù)量較少，制造的花費相對較低；比傳統(tǒng)方法制造的工具更輕，且能更快適應額外需求。與常規(guī)生產(chǎn)的傳統(tǒng)工具成本相比，每件工具能節(jié)省1000歐元用于打印裝配輔助工具，如夾具和治具。從原先平均10周的包括設計與制造在內的外部合同，到現(xiàn)在即使是復雜的裝配夾具，最遲也能在10天之內完成。

福特公司在所有的歐洲工廠都使用桌面級3D打印機。科隆的開發(fā)團隊為其他生產(chǎn)工廠提供工具設計，這些工具可以在24小時內在現(xiàn)場直接打印。此外，裝配輔助工具比傳統(tǒng)工具輕70%。僅在福特，就有超過50種不同的增材工具用于福特福克斯的系列生產(chǎn)。雖然增材制造目前在福特公司只是一種生產(chǎn)輔助，但是，向其他領域的應用也仍在不斷探索中。

來源：蜂鳥發(fā)現(xiàn)3D打印