AM易道分享
在3D打印行業里,FDM做不了工程件這個認知講了許多年。
這個說法過去大體是對的。
PLA、ABS、PETG這些消費級3D打印常用材料往往耐熱不足,強度也不盡人意,更別提滿足阻燃、抗UV、耐化等工程應用所需的特性。
顯然,FDM被排除在工程件賽道之外的真實原因,大多是材料特性的不足。
但今年有組值得關注的新應用在汽車改裝店里出現:
一卷Fiberon? PPS-CF10耗材和一臺APlus智能制造的工業級FDM打印機為北京DGM改裝部落做出空氣懸架部件,裝在一部經典車上。
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文章結尾有完整的、包含項目細節的視頻可以看。
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汽車改裝人曾嫌棄塑料件,是有他們的道理的
汽車改裝圈有一條不成文的鄙視鏈。
碳纖維、鋁合金、鋼,是上等;
塑料件長期被劃到丐版那一檔。
這個偏見不是沒來由。
普通3D打印件給改裝人的印象就是PLA、ABS曬一夏天就脆、裝在機艙附近一個月就變形、淋兩場雨就泛白。
改裝店做生意要靠口碑,誰也不敢拿這種東西裝到客戶的車上。
更別提FDM。
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在大多數從業者的認知里,FDM干的是玩具、手板、模型;
真要做能上車的部件,非金屬要么走SLS、MJF,要么直接走金屬SLM或者直接CNC。
FDM做承重件、做關鍵件、做上車件,這事過去十年講出來,業內人多半搖頭。
北京DGM改裝部落俱樂部 董老師嘗試FDM這條路的歷程是:
在選定Fiberon? PPS-CF10之前,他試過近10種材料。
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除了看材料TDS數據表,他們更關注的是裝上車很長一段時間跑下來有沒有裂、有沒有變形、有沒有蠕變。
這是一個相當殘酷的淘汰賽。
10種材料里能選的那一個,是真正能上車的。
過去FDM上不了車,卡在材料
PLA 60度以上幾乎失去全部性能、耐候性極差;
ABS雖然能耐90-100度高溫、但想要靠近發動機等高發熱部件還遠遠不足;
PA吸濕嚴重,下雨天打印件性能易掉;
PETG做外觀件夠強,承重免談。
這些才是過去FDM被排除在工程件賽道之外的真實原因。
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材料對比圖片出自Polymaker Fiberon?PPS-CF TDS
而PPS(聚苯硫醚)這種材料本身不是新東西。
它在傳統注塑領域是工業老兵,發動機艙、燃油系統、連接器外殼里到處都是。
問題是它過去沒有3D打印的形態,熔點高、加工難、對設備要求嚴,一直停留在工業注塑這一端。
Polymaker把這個材料加了碳纖強化做成了FDM3D打印能用的絲材。
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按官方TDS數據:
Fiberon?PPS-CF10在ISO 75(0.45MPa)下熱變形溫度252.5℃;
X-Y方向彎曲模量4646.9MPa、拉伸模量5446.7MPa;
密度1.29g/cm3;
阻燃按UL94標準(1.5mm)測試達V0等級。
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圖片出自Polymaker Fiberon?PPS-CF TDS
這些數字單看是枯燥的。
換成改裝場景的語言就是:
支架裝在汽車,夏天連續高速下零件溫度可能突破150℃,Fiberon? PPS-CF10的252.5℃熱變形溫度足以滿足機艙內應用;
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而底盤件常常面對機油、剎車油、雨水酸性物質里,PPS本身就是化工管道的常用材料,能抗住;
空氣懸架是承重件,X-Y方向拉伸模量5.4GPa超過PEEK基礎值,剛性夠;
密度1.29g/cm3比鋁輕一半還多,比鋼輕六倍,有減重價值;
阻燃UL 94 V0標準,汽車行業應用大多對阻燃有要求。
參數對得上專業的改裝場景的具體需求。
這是Fiberon?PPS-CF在汽車改裝的材料淘汰賽里活下來的根本原因。
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AM易道測試:一把噴槍和一支熱風槍
材料數據之外,我們直接拿來用最直觀的方式測。
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打印后的尺寸穩定性不錯(設計30mm邊長):
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而耐熱用熱風槍和噴槍同時對著Fiberon? PPS-CF10和PETG對比打印件噴。
下圖應該看得很清楚。
PETG(綠色)很快就開始軟化、塌陷、明顯形變;
Fiberon?PPS-CF10(黑色)相比還很堅挺。
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而火焰噴槍的對比測試更直觀的顯示了這個材料的阻燃性:
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這種測試當然在材料工程師眼里不嚴謹。
溫度沒量化、加熱時間沒控制、火焰距離沒標定。
但我們從Polymaker的其他資料里面發現他們做過類似的專業測試,和我們的直觀測試是吻合的。
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加上這個材料的聲學特質,敲起來跟金屬一個調子。
這是另一組感官證據,對應的TDS指標是高剛性、高密度填充、低空隙率。
對終端用戶來說,聽到那個叮的一聲的金屬感聲音更有踏實感。
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三天,從車身掃描到上路飛馳
有了能上車的材料,下一道關是工藝能不能跟上。
北京DGM改裝部落這次用的設備是APLUS智能制造的Blast 2工業級FDM 3D打印機,成型尺寸400mm×500mm×420mm。
整個汽車空氣懸架改裝流程被壓在了72小時之內,按天看是這樣的:
第一天:三維掃描車身關鍵位,把空懸安裝位的幾何數據抓下來,做拓撲優化和結構建模。
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第二天:打印支架開始一體成型。
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第三天:后處理、精密裝配,直接裝車,奔赴測試場嚴苛路測。
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72小時,從一輛車的掃描數據到這輛車在路上跑。
具體的掃描、打印、裝車、路測畫面,文末視頻里看得最清楚。
汽車后市場的敏捷要求
汽車后市場過去只有兩條工藝路徑。
老師傅純手工敲打和切削、或者開模具批量注塑。
這兩條路把絕大多數小批量定制需求擠了出去。
經典車復刻、老車修復、改裝定制、小眾車型零件,這些場景的共同特征是單件或小批量,零件幾何復雜,原廠早已停產。
手工做單價高得離譜、精度還不穩定,開模注塑光是模具費就把項目勸退了。
3D打印進入這個生態位是順理成章的,過去缺的就是上得了車的材料。
Fiberon?PPS-CF10把這個空缺補上之后,【設計-打印-上車】能閉環。
視頻里那臺A+Plus工業級FDM打印機用了兩個月,很穩定。
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這個反饋對改裝店運營很關鍵,設備穩定性強,好的材料才能有用武之地。
打印機和材料是一個組合命題,缺一不可。
A+Plus創始人黃衛星把這件事概括為"工業級FDM設備疊加高性能材料,給汽車后市場提供敏捷制造的新方式"。
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落到改裝店的真實賬面來看,原來3個月才能交付的小批量定制件現在3天就能交。
原來一套模具的固定成本現在變成經濟的材料成本,原來只接量產訂單的供應鏈開始能服務單件需求。
對一個改裝店老板來說,這意味著以前推掉的活現在能接,以前賺不到的錢現在能賺。
好故事的另一面
到這里如果只講技術的勝利,那就成軟文了。
還有幾件事還需要注意。
Fiberon? PPS-CF10對設備有最低門檻,熱端必須310℃以上、必須用硬化噴嘴。
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這些條件在A+Plus Blast2這種工業級FDM上不是問題,但在桌面機上是真問題。
價格也是變量。
在Polymaker某貓旗艦店0.5kg賣371元。
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硬核的材料自然比普通材料貴,比較適合有工程需求的專業用戶使用。
材料合規是慢工夫。
Fiberon? PPS-CF10在TDS里標注UL94 V0(1.5mm)測試達標,但更多的汽車行業需要的認證我們還沒見到。
這不影響改裝店用,但影響它進入主機廠供應鏈,如果未來主機廠也自己做后市場生意的話。
所以這個案例我們認為,最實在的價值不是3D打印替代了金屬件。
AM易道的判斷是,FDM加上工程級材料,第一次合理地、穩定地嵌進了汽車后市場的工藝生態。
FDM干不了工程件這個判斷過去大體是對的,但今天它在汽車后市場這種場景里開始局部打臉。
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這件事對做后市場零部件供應的、有改裝店或維修店渠道的、手里握著工業級FDM設備產能的、做經典車復刻和老車修復的小眾玩家都是機會。
值得深耕。
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對Polymaker來說,我們認為本文的案例繼續證明了Fiberon產品系列的方法論是成立的。
對行業來說,能把已有的優秀材料推進到更多場景是每個人喜聞樂見的。
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汽車改裝是第一個,下一個在哪兒,我們將與Polymaker一同持續關注。
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