在汽車領(lǐng)域大有可為！Zortrax 3D打印技術(shù)幫助豐田降低夾具生產(chǎn)成本和交貨時間

導(dǎo)讀：近年來，將3D打印推向產(chǎn)業(yè)化道路是全球制造商一直在努力的事情。像航空航天、海洋國防這些領(lǐng)域雖然也常見增材制造的身影，但它們距離日常生活仍有一段距離，而汽車行業(yè)則毫無疑問成為了3D打印大眾化應(yīng)用的首選之一。

2023年1月28日，南極熊獲悉，日本著名跨國汽車公司豐田近日向外界透露了他們正在采用Zortrax 3D打印技術(shù)，來幫助優(yōu)化其汽車裝配作業(yè)流程。

在其位于Walbrzych和Jelcz-Laskowice的兩個波蘭工廠，豐田已經(jīng)從CNC加工裝配夾具轉(zhuǎn)向使用Zortrax M300 Plus系統(tǒng)按需生產(chǎn)。在轉(zhuǎn)型過程中，這家汽車業(yè)的老牌企業(yè)已經(jīng)成功地減少了制造基本工具和備件的成本和交貨時間，從而大大優(yōu)化了車間生產(chǎn)線的性能。

豐田公司負責(zé)3D打印的工程師Łukasz Kondek解釋說："我們不必儲存?zhèn)浼�，因為我們可以按�?D打印它們。只要有這樣的需求，我們就可以啟動3D打印流程，而不必等到我們的工具部門（或外包商）有能力來處理我們的訂單�？梢哉f，3D打印將等待制造所需工具的時間從幾周縮短到幾天，有時甚至幾小時。我們可以自由地優(yōu)化我們的項目，因為3D打印機可以實現(xiàn)幾乎所有可以想象到的幾何形狀。"

△豐田公司的汽車生產(chǎn)流程。照片來自Zortrax。

Zortrax的M系列3D打印

雖然Zortrax在2018年隨著原始Inkspire系統(tǒng)的推出而擴展到樹脂3D打印領(lǐng)域，但它作為熔融絲制造（FFF）機器的制造商是最有名的。在其投資組合的這一方面，該公司提供有Endureal、M200 Plus、M300 Dual和M300 Plus 三款經(jīng)典3D打印機型，每一款設(shè)備都是基于其專有的Layer Plastic Deposition Plus（LPD）擠壓技術(shù)。

豐田公司選擇安裝了三者中最大的一款——M300 Plus 3D打印機，這款機型憑借其300 x 300 x 300毫米的構(gòu)建體積，能夠在單次打印中創(chuàng)建巨大的零件。這意味著用戶在實踐中不必將大尺寸模型分解成單獨的部件進行組裝，而這可能需要對部件連接處進行整合，因為這些薄弱環(huán)節(jié)往往會影響長期的耐久性。

M300 Plus系統(tǒng)的整套工廠管理軟件也使得它特別適合于大規(guī)模部署，它對第三方絲材的兼容進一步促進了設(shè)備的廣泛應(yīng)用，包括從太陽能產(chǎn)品原型制作到獨特的“賽博朋克風(fēng)”cosplay服裝的制造。

為了進一步提高產(chǎn)品的性能，Zortrax還計劃繼續(xù)為機器引入新的兼容材料和升級。去年，該公司推出了一種新的 "太空級 "Z-PEEK三維打印長絲。此后，Zortrax又推出了全金屬包，使金屬3D打印在Endureal上成為可能。

△豐田Zortrax M300 Plus構(gòu)建平臺上的3D打印發(fā)動機蓋的一部分。照片來自Zortrax。

豐田在波蘭的3D打印探索

豐田在波蘭的工廠的大部分工作都是圍繞著將發(fā)動機安裝到組裝的汽車上，然后在歐洲銷售�，F(xiàn)在有3000多名員工在豐田的汽油車和混合動力車上工作，這些工廠內(nèi)有專門的3D打印實驗室，安裝了價值超過2.3萬美元的Zortrax設(shè)備。

多年來，豐田公司波蘭工廠的工程師們在夾具、工具和備件生產(chǎn)應(yīng)用中使用到了Zortrax M300 Plus。目前在該公司工廠3D打印的零件分為四類：定位夾具、裝配夾具、裝配工具和蓋板。這些部件一旦打印出來，通常會與使用減材技術(shù)制作的其他部件結(jié)合起來，形成集成組件。

例如，一些豐田汽車中使用的儀表具有3D打印的主體。然而，由于這些儀表上的針腳不斷與金屬表面接觸，它們現(xiàn)在被數(shù)控加工，以提高其耐久性。

此外，豐田的裝配線夾具以前是由一個配備數(shù)控機床的獨立部門制造的。因此，該公司的工程師不得不圍繞傳統(tǒng)制造技術(shù)來設(shè)計這些工具，這也對他們造成了許多限制。然而，自從改用3D打印技術(shù)后，豐田已經(jīng)能夠大幅削減交貨時間，并最大限度地減少裝配線的中斷。

Zortrax研發(fā)主管Michał Siemaszko補充說："在制造業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域部署Zortrax 3D打印機的主要好處之一是它具有久經(jīng)考驗的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和易于維護，這意味著像豐田這樣的全球制造商在打印對保持裝配線運行至關(guān)重要的設(shè)備時可以依靠它們�？煽啃允侵陵P(guān)重要的，因為即使是短暫的延遲也會產(chǎn)生遠遠超過打印機本身價值的損失。因此，我們?yōu)榇笮凸�業(yè)客戶提供的是保證。"

△Zortrax Z-PEI 1010 3D打印夾具。照片來自Zortrax

汽車夾具、工具和固定裝置中的增材制造技術(shù)

豐田公司并不是唯一一家使用3D打印技術(shù)制造夾具、固定裝置和工具的汽車制造商，而且該技術(shù)也在汽車領(lǐng)域得到了持續(xù)的發(fā)展。2021年，奧迪宣布在其位于英戈爾施塔特的金屬3D打印中心使用更多的EOS-3D打印工具，A4轎車等車型就是在那里組裝的。

同樣在2021年，斯柯達還對外透露在汽車備件生產(chǎn)、原型設(shè)計和工具應(yīng)用中部署了3D打印。作為在其制造設(shè)施中數(shù)字化翻倍計劃的一部分，該公司已經(jīng)建立了幾個打印工廠，不過它使用的是由Prusa等主流打印品牌開發(fā)的打印系統(tǒng)。

在其他地方，F(xiàn)reeFORM Technologies使用ExOne粘結(jié)劑噴射技術(shù)，也為汽車行業(yè)3D打印了工具。在過去，該公司為Allegheny Electric Service公司3D打印了一個復(fù)雜的臂端工具部件，該公司又將其連接到一個六軸FANUC機器人上，作為部件檢測系統(tǒng)的一部分。