通用汽車如何投資增材制造和電動汽車

導讀：像通用汽車這樣的國外汽車制造商已經(jīng)開始在生產(chǎn)過程中廣泛使用增材制造技術，并且還在向汽車制造行業(yè)內(nèi)推廣這種技術。

2022年7月28，南極熊獲悉，通用汽車公司投資了8100萬美元生產(chǎn)一種全新的凱迪拉克車型，即CELESTIQ——一種電動汽車（EV）。這些錢被投資于購買和安裝旗艦轎車的設備，預計將在2023年底投入生產(chǎn)。

△凱迪拉克CELISTIQ將是手工制造的。超過100個零件將是3D打印的。圖片來源：通用汽車

關于這一點，有幾件事需要了解：

1.      就價格而言，這款車型屬于“旗艦車型”，因為車輛成本估計從30萬美元到40萬美元以上不等。

2.      該車的生產(chǎn)不會在裝配廠進行，而是在密歇根州沃倫的通用汽車全球技術中心進行，這是一個以設計和工程而非制造為主要活動的園區(qū)。

3.      通用汽車總裁馬克·羅伊斯（Mark Reuss）表示，CELESTIQ將是“純手工建造的”。

4.      與這個領域最相關的是：這款三廂車將比任何其他通用汽車擁有更多的增材部件——化妝品和結(jié)構(gòu)、金屬和塑料——而不是少數(shù)。據(jù)估計，它超過100個部分。

通用汽車的過去和現(xiàn)在

2020年12月，通用汽車在其技術中心開設了一個15,000平方英尺的增材工業(yè)化中心（AIC）。它包括24臺機器，技術種類涵蓋SLS、SLM、FDM和Multi Jet Fusion 4種。

通用汽車技術中心工作的增材設計和制造產(chǎn)品應用工程師Ali Shabbir表示，現(xiàn)在設施內(nèi)機器的大致數(shù)量保持不變，但 "這是一個動態(tài)的過程"。他解釋說：“隨著團隊成員對設備和材料的熟悉，機器也在不斷更新?lián)Q代。我們想確定這些機器的真正能力，然后在其他設施中為它們找到能夠發(fā)揮作用的地方。"

△雖然通用汽車長期以來一直在使用增材制造工藝，但它正在作出協(xié)調(diào)一致的努力，對更多的設計師、工程師和制造人員進行培訓，讓他們了解該技術的原理，以往這些人可能更熟悉加工、成型和沖壓。圖片來源：通用汽車

盡管有黑翼（Blackwings）車型的部件生產(chǎn)訂單需求，但Shabbir表示現(xiàn)在AIC并沒有進行系列部件生產(chǎn)。他說，團隊成員正在努力深入了解增材制造技術，以最大化發(fā)揮設備的效能。這將使他們能夠了解需要哪些特性，以便走向批量生產(chǎn)的操作。

然而，功能原型設計是他們目前在AIC認真進行的事情。Shabbir解釋說："這是為了讓產(chǎn)品更快地進入市場。AIC能夠在更短的時間內(nèi)生產(chǎn)出用于測試的部件，而不是用更傳統(tǒng)的制造方法來制造部件。各種車輛的應用是多種多樣的，熟悉車輛不同部分的工程師都在研究增材的機會，我們可以看到應用無處不在。"

Shabbir和他的同事們當前正在做的一件事就是為員工們普及增材制造專業(yè)知識。在他的團隊中有一個基層倡議，即走出去與其他設計師、工程師和制造人員合作，以建立新的增材制造標準和規(guī)范，促進這項技術的部署。

Shabbir也表示，目前在團隊中存在著對使用傳統(tǒng)加工和成型技術的偏見，但他們正在努力使人們看到機會和優(yōu)勢。其中一種方式是通過增材制造創(chuàng)新實驗室來實現(xiàn)的，該實驗室位于通用汽車的科爾工程中心，擁有大約14臺商業(yè)級別的機器。Shabbir將其描述為一個 "創(chuàng)客空間"。他指出，在COVID之前，實驗室周圍有很多人流，這引起了很多人的興趣。隨著越來越多的人回到技術中心，這種風潮將繼續(xù)下去。

通用增材制造汽車的兩個重點方向：材料和設備

對于材料，Shabbir表示通用汽車希望看到材料組合的擴大，特別是能開發(fā)出更多汽車可使用的低成本鋼和鋁材。聚合物是另一種大量使用的材料，但找到適合應用的方向可能是一種挑戰(zhàn)。

鑒于受到過去幾年里生產(chǎn)供應鏈問題的影響，通用汽車公司對單一來源的材料不感興趣，它更希望增材制造材料能夠采用某種開源模式。

關于設備的問題，通用汽車公司的理念簡單來說就是越大越好。不管是在汽車的內(nèi)部還是外部，都裝配有大尺寸的面板和部件�，F(xiàn)在的替代方法是在CAD中設計出分割的部件，再打印出來，然后在把它們連接起來。該公司認為對于聚合物制作的應用部件應該達到1米以上，金屬材料則是600毫米。

△通用汽車公司全球技術中心園區(qū)位于密歇根州東南部，占地710英畝，該基地有22,716名員工。該公司正在那里投資8100萬美元用于制造凱迪拉克CELISTIQ的設備，這就說明了這款手工制造的汽車將是通用汽車的技術之旅，因為雖然在技術中心有制造工程，但本身并沒有制造。圖片來源：通用汽車

對于即將生產(chǎn)的凱迪拉克CELISTIQ車型，Shabbir認為：“除了考慮打印零件的便捷性以外，還必須考慮到經(jīng)濟因素。當看到一個特定的零件時，需要對增材制造技術改善它的可行性和必要性進行評估。即使是可以進行拓撲優(yōu)化的零件，也可能最好保持原樣，因為修改后的結(jié)構(gòu)可能會導致額外的后期處理，這意味著額外的成本，你必須考慮到整個價值流。”