歐瑞康：打破傳統(tǒng)制造束縛，增材制造呈現(xiàn)新貌

來(lái)源： 汽車(chē)與配件

汽車(chē)工業(yè)無(wú)懼歲月之漫長(zhǎng)，在其發(fā)展過(guò)程中歷經(jīng)磨礪與錘煉，各種新技術(shù)、新工藝的涌現(xiàn)賦予制造業(yè)劃時(shí)代的意義，亦為未來(lái)汽車(chē)行業(yè)的前行指明了新的方向。

過(guò)往，汽車(chē)行業(yè)通常利用傳統(tǒng)制造工藝來(lái)鑄造汽車(chē)零部件，對(duì)原材料進(jìn)行切削、組裝等加工模式無(wú)非是沿襲了“減材”的原理，但制造業(yè)面臨能源及原材料日漸減少、設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)難度倍增等巨大壓力，不得不去探索一些可持續(xù)的、全新的制造工藝。如今，增材制造（俗稱(chēng)“3D打印”）為汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)了煥然一新的生產(chǎn)方式，以材料加工與成形、數(shù)字化軟件設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，將一些專(zhuān)用金屬或非金屬材料逐層堆積，打造出質(zhì)量可靠的零部件。

具有前瞻性目光的歐瑞康（Oerlikon）集團(tuán)在數(shù)年前做出至關(guān)重要的戰(zhàn)略布局——正式進(jìn)軍增材制造領(lǐng)域。歐瑞康增材制造（Oerlikon AM）是歐瑞康集團(tuán)旗下的事業(yè)單元之一，正在引領(lǐng)航空航天、醫(yī)療、汽車(chē)、能源發(fā)電、模具等行業(yè)的創(chuàng)新變革。發(fā)展至今，歐瑞康增材制造事業(yè)單元可以提供經(jīng)國(guó)內(nèi)外眾多合作伙伴與客戶增材加工測(cè)試合格的高品質(zhì)金屬粉末、增材專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)、常規(guī)增材加工服務(wù)、高端零部件制造和后處理等專(zhuān)業(yè)解決方案，從原型設(shè)計(jì)到批量生產(chǎn)，直至產(chǎn)品及質(zhì)量檢測(cè)，做到全面涵蓋，從而為客戶提供有力的生產(chǎn)保障。

2019年6月，歐瑞康增材制造技術(shù)中心在上海舉行開(kāi)業(yè)典禮，正式進(jìn)軍中國(guó)增材制造領(lǐng)域，為國(guó)內(nèi)市場(chǎng)提供全方位增材制造解決方案。借此機(jī)會(huì)，本刊記者與歐瑞康增材制造事業(yè)部全球負(fù)責(zé)人Sven Hicken博士進(jìn)行交流，深入了解歐瑞康增材制造事業(yè)單元當(dāng)前聚焦的技術(shù)重點(diǎn)，同時(shí)也與這位耕耘汽車(chē)市場(chǎng)數(shù)十年的智者共話增材制造的未來(lái)發(fā)展前景。

歐瑞康增材制造事業(yè)部全球負(fù)責(zé)人Sven Hicken博士

1將難以實(shí)現(xiàn)的制造變?yōu)椤翱赡堋?/strong>

Sven Hicken博士表示：“經(jīng)過(guò)這些年的沉淀，增材制造已從原型設(shè)計(jì)的工藝轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可持續(xù)、能批量生產(chǎn)的制造工藝，無(wú)論是在航空航天行業(yè)，還是在汽車(chē)及醫(yī)療行業(yè)，幾乎都能看見(jiàn)增材制造的身影�！弊鳛橐环N“自下而上”、逐層累積材料的特殊工藝，增材制造有其獨(dú)特之處，亦擁有特定的應(yīng)用范圍，它掙脫傳統(tǒng)制造工藝的束縛，將諸多過(guò)去難以實(shí)現(xiàn)的汽車(chē)零部件的制造變?yōu)椤翱赡堋薄?br />
談及增材制造的工藝特點(diǎn)，Sven Hicken博士坦言：“增材制造具有高度設(shè)計(jì)自由，過(guò)去被認(rèn)為太復(fù)雜或難以實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在能通過(guò)增材制造設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出來(lái)。增材制造能助力工業(yè)設(shè)計(jì)性能得到全面優(yōu)化，使用更輕的零部件獲得更多產(chǎn)品特性。此外，對(duì)客戶來(lái)說(shuō)，他們希望盡可能地縮短創(chuàng)新周期，而增材制造無(wú)需耗費(fèi)高昂的開(kāi)模及打樣費(fèi)用，就能設(shè)計(jì)并制造出新的零部件，還可以進(jìn)行零部件檢測(cè)驗(yàn)證。與此同時(shí)，增材制造相較傳統(tǒng)制造工藝，可以大幅度精簡(jiǎn)供應(yīng)鏈，通過(guò)幫助客戶簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程、提高生產(chǎn)銷(xiāo)量，從而縮短供應(yīng)鏈、降低運(yùn)輸與倉(cāng)儲(chǔ)成本。這些都是增材制造獲得市場(chǎng)認(rèn)可的重要籌碼。”

增材制造能將汽車(chē)零部件的復(fù)雜制造從“不可能”變?yōu)椤翱赡堋�，還在于這一工藝的高度靈活性。由于增材制造定制便捷，所以能運(yùn)用較低的成本實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，并按需做出極富個(gè)性的仿生設(shè)計(jì)。Sven Hicken博士坦言：“增材制造可以在汽車(chē)零部件研發(fā)的各個(gè)階段提供隨需應(yīng)變的解決方案，從而加速產(chǎn)品上市，為客戶創(chuàng)造出更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的商業(yè)模式。”

如果說(shuō)增材制造曾經(jīng)由于技術(shù)的局限性而只適用于試制樣件，那么現(xiàn)在，增材制造的應(yīng)用范圍已被逐步拓寬，其工藝上的閃光點(diǎn)也為市場(chǎng)所發(fā)現(xiàn)，并有望在創(chuàng)新與精進(jìn)的過(guò)程中成為未來(lái)的主流制造工藝。

歐瑞康增材制造技術(shù)中心在上海舉行開(kāi)業(yè)典禮

2增材制造解決方案打破傳統(tǒng)桎梏
在Sven Hicken博士看來(lái)，在汽車(chē)行業(yè)里，由于零部件的復(fù)雜性不斷增加，而且客戶對(duì)高質(zhì)量、耐用性、輕量化、低成本等方面的要求一直在提高，所以，傳統(tǒng)制造工藝漸漸難以跟上技術(shù)革新的步伐。種種原因使得增材制造的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，也為增材制造提供了更廣闊的發(fā)展空間。歐瑞康直面技術(shù)挑戰(zhàn)，抓住了這一機(jī)遇，在增材制造方面投入大量心血，并推出了貫穿生產(chǎn)流程始末、系統(tǒng)化的歐瑞康增材制造解決方案。

首先，從增材制造的原材料來(lái)看，歐瑞康集團(tuán)擁有數(shù)十年為工業(yè)領(lǐng)域研發(fā)、制備材料的經(jīng)驗(yàn)，熟知各類(lèi)材料的獨(dú)有特性，專(zhuān)注于金屬、塑料及陶瓷等產(chǎn)品的快速成型。“舉例來(lái)說(shuō)，以集團(tuán)經(jīng)驗(yàn)為背書(shū)的歐瑞康增材制造事業(yè)單元可研發(fā)優(yōu)質(zhì)的金屬粉末材料，保證金屬粉末化學(xué)成本穩(wěn)定高、分布粒徑控制嚴(yán)格，并且具有高效的生產(chǎn)性能。當(dāng)然，我們不僅能供應(yīng)增材制造的原材料，還能根據(jù)客戶的需求進(jìn)行原材料金屬成分微調(diào)，提供定制化、高效率的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)及驗(yàn)證服務(wù)�！盨ven Hicken博士如是說(shuō)。

其次，從增材制造的特質(zhì)來(lái)看，設(shè)計(jì)創(chuàng)新是增材制造的一大精髓，擁有自主研發(fā)能力的歐瑞康增材制造事業(yè)單元能協(xié)助客戶突破設(shè)計(jì)方面的瓶頸，組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)在應(yīng)用工程與設(shè)計(jì)中發(fā)揮能效，例如：增材制造能助力汽車(chē)零部件提高產(chǎn)品性能，通過(guò)鏤空等輕量化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)零部件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，幫助汽車(chē)制造商達(dá)到新法規(guī)所要求的“節(jié)能減排”，進(jìn)一步提高車(chē)輛的燃油效率；針對(duì)賽車(chē)這種對(duì)零部件有精準(zhǔn)需求的應(yīng)用，增材制造能通過(guò)定制化設(shè)計(jì)、零部件減重等方式來(lái)提高產(chǎn)品性能。

增材制造能助力汽車(chē)零部件提高產(chǎn)品性能

2019年5月，歐瑞康增材制造與英國(guó)伯明翰大學(xué)的學(xué)生方程式賽車(chē)隊(duì)簽署了贊助協(xié)議，旨為改進(jìn)賽車(chē)的加速踏板及制動(dòng)踏板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)與車(chē)隊(duì)的溝通，決定使用增材制造工藝進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。而若使用傳統(tǒng)方法，加速踏板的拓?fù)鋬?yōu)化仿生設(shè)計(jì)很可能無(wú)法被制造出來(lái)，這說(shuō)明增材制造是一種先進(jìn)和創(chuàng)新的制造工藝。另外，材料方面也改為使用高強(qiáng)鋁合金Scalmalloy （化學(xué)成份為AlMgSc）替代原先的鋁合金7075材料。最終，經(jīng)過(guò)歐瑞康增材制造重新設(shè)計(jì)并制造的腳板與制動(dòng)器和加速踏板集成式結(jié)構(gòu)，不僅縮短了裝配時(shí)間、加快了交付周期、降低了成本，而且還將零部件的重量減輕了0.145kg，這將有助于賽車(chē)獲得更快的速度。

再者，從增材制造的整個(gè)流程來(lái)看，通過(guò)多功能的增材制造設(shè)備、獨(dú)樹(shù)一幟的設(shè)計(jì)能力、與傳統(tǒng)制造技術(shù)融合的組合方案、成熟的后處理工藝、遍布全球的物流網(wǎng)絡(luò)，加之以人工智能為依托的大數(shù)據(jù)分析能力，歐瑞康增材制造事業(yè)單元得以走在增材制造工業(yè)化的前沿。

Sven Hicken博士表示：“目前，歐瑞康增材制造事業(yè)單元在歐洲、美國(guó)及中國(guó)擁有5個(gè)服務(wù)中心、6個(gè)制造基地及300多位員工，并在全球范圍內(nèi)擁有50多臺(tái)增材制造打印設(shè)備。這些打印設(shè)備能為汽車(chē)行業(yè)提供發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、汽車(chē)內(nèi)飾等產(chǎn)品及定制化服務(wù)，同時(shí)也能生產(chǎn)一部分汽車(chē)結(jié)構(gòu)件。我們?cè)谄��?chē)領(lǐng)域的業(yè)務(wù)比重很高，大約占增材制造業(yè)務(wù)總量的三分之一。從材料、增材制造設(shè)備、應(yīng)用工程，到增材生產(chǎn)、后處理、測(cè)試與裝配、檢測(cè)和品控，歐瑞康增材制造事業(yè)單元在不遺余力地串起完整的增材制造生產(chǎn)流程�！�

3增材制造工藝革新的例證與圓成
在變化叢生的行業(yè)里，任何創(chuàng)新技術(shù)的本源從來(lái)都不是沉甸甸的理論，而是一次又一次的實(shí)踐與完善，更是一場(chǎng)場(chǎng)自我革新的例證與圓成。歐瑞康增材制造事業(yè)單元無(wú)疑做到了這一點(diǎn)。

論及未來(lái)挑戰(zhàn)，其一，“電氣化”是大勢(shì)所趨，無(wú)數(shù)企業(yè)都在為“電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代”的降臨做技術(shù)儲(chǔ)備和戰(zhàn)略調(diào)整，歐瑞康增材制造事業(yè)單元對(duì)此亦有積極考量，希望以增材制造支持電動(dòng)汽車(chē)的開(kāi)發(fā)。Sven Hicken博士舉例道：“電動(dòng)汽車(chē)的電池是體積過(guò)大、較為笨重的零部件，增材制造有別于傳統(tǒng)的‘減材’理念，能夠擺脫打孔、刀具不能進(jìn)入密閉空間等問(wèn)題，在層層打印中增添許多仿生設(shè)計(jì)，并大幅縮小電池的體積。除此之外，我們也在為電動(dòng)汽車(chē)其余零部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供更周全的解決方案�！�

其二，中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的發(fā)展勢(shì)不可擋，歐瑞康增材制造事業(yè)單元越來(lái)越重視發(fā)展中國(guó)本土市場(chǎng)的業(yè)務(wù)，期待為這一市場(chǎng)注入創(chuàng)新力。2019年6月正式成立的歐瑞康增材制造上海技術(shù)中心目前擁有2臺(tái)打印設(shè)備，完善的檢測(cè)分析設(shè)施以保證產(chǎn)品質(zhì)量管控，從而為本土市場(chǎng)提供更便利、快捷的整體打印解決方案。此外，Sven Hicken博士指出：“我們?cè)跉W洲有強(qiáng)大的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，他們與當(dāng)?shù)氐母咝＜翱蒲袡C(jī)構(gòu)進(jìn)行技術(shù)研究方面的聯(lián)動(dòng)。歐瑞康增材制造事業(yè)單元目前也在思索如何與中國(guó)各大院校、科研機(jī)構(gòu)達(dá)成合作，從而精進(jìn)本土創(chuàng)新研發(fā)能力�！�

增材制造的工藝流程必須完善，產(chǎn)品質(zhì)量把控是重中之重

采訪臨近尾聲時(shí)，Sven Hicken博士分享了他對(duì)增材制造未來(lái)發(fā)展寄予的厚望。在加入歐瑞康集團(tuán)之前，他曾在德國(guó)慕尼黑的寶馬公司任職20余年，正因如此，他將寶馬公司成熟的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)、完善的質(zhì)量管控手段帶到了歐瑞康增材制造事業(yè)單元，并對(duì)增材制造這一前瞻工藝提出了極高的要求�！皬脑霾闹圃毂旧淼膽�(yīng)用情況來(lái)看，隨著這一工藝的迅速發(fā)展及成熟運(yùn)用，它所具有的高度靈活性、高效率、低成本等優(yōu)勢(shì)越發(fā)凸顯，但應(yīng)用廣度還需要進(jìn)一步擴(kuò)大，繼而滿足批量化生產(chǎn)的需求。當(dāng)然，更加重要的是，增材制造的工藝流程必須得到完善，產(chǎn)品質(zhì)量把控更是重中之重�！�

通過(guò)增材制造的精湛技術(shù)，達(dá)成高質(zhì)量的產(chǎn)品及完美的工藝流程，將是歐瑞康增材制造事業(yè)單元堅(jiān)定不移的追求。

厲害