在不久前，尼康SLM Solutions與博世汽車(chē)合作，3D打印了一個(gè)完整的V8發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。

這項(xiàng)成果不只是一項(xiàng)技術(shù)演示，更重要的是它的啟示意義，3D打印已經(jīng)從原型制作和研發(fā)階段，進(jìn)入到直接汽車(chē)零部件制造領(lǐng)域。

在這些應(yīng)用過(guò)程中，3D打印正在和傳統(tǒng)制造工藝形成互補(bǔ)。

?? 與用戶(hù)深度協(xié)作至關(guān)重要

筆者此前曾聽(tīng)到這樣一件信息，某頭部金屬3D打印設(shè)備商為推進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，派遣了一個(gè)團(tuán)隊(duì)常駐用戶(hù)公司。這體現(xiàn)了在應(yīng)用開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，雙方深度協(xié)作的重要性。

汽車(chē)制造是一個(gè)由供應(yīng)商驅(qū)動(dòng)的行業(yè)。據(jù)估計(jì)，一輛成品車(chē)中約有60%到80%的零部件并非由汽車(chē)工廠直接生產(chǎn)，而是由為一級(jí)和二級(jí)供應(yīng)商提供。

3D打印要想真正應(yīng)用于汽車(chē)生產(chǎn)，就不能僅僅局限于OEM的研發(fā)中心，而需要在整個(gè)更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)中扎根發(fā)展。

正因?yàn)檫@樣，尼康SLM Solutions和博世的合作意義就不只是他們完成的這一項(xiàng)目。

博世是世界領(lǐng)先的一級(jí)汽車(chē)供應(yīng)商，其深厚的制造專(zhuān)長(zhǎng)與SLM Solutions的增材制造技術(shù)和應(yīng)用知識(shí)相結(jié)合，將3D打印技術(shù)從能力開(kāi)發(fā)，轉(zhuǎn)化為實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用所必需的合作伙伴關(guān)系。

把增材制造技術(shù)用到實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境里，也不只是把機(jī)器放到工廠車(chē)間那么簡(jiǎn)單。

在材料、工藝參數(shù)、增材制造設(shè)計(jì)、軟件集成還有持續(xù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)方面，雙方需要密切協(xié)作。3D打印設(shè)備商需要能夠支撐所有這些方面，而不單單是提供一臺(tái)機(jī)器。

?? 無(wú)需模具，無(wú)需鑄造，3D打印快速制造

3D打印在汽車(chē)制造領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)已被業(yè)界廣泛認(rèn)可，V8發(fā)動(dòng)機(jī)缸體項(xiàng)目則把這些優(yōu)勢(shì)具體的體現(xiàn)出來(lái)。

用傳統(tǒng)鑄造工藝生產(chǎn)缸體，需要花費(fèi)幾周甚至幾個(gè)月來(lái)開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證模具，接下來(lái)才能生產(chǎn)出單個(gè)零件。

設(shè)計(jì)變更需要對(duì)模具進(jìn)行修改，每次迭代都會(huì)增加時(shí)間和成本。零件的幾何形狀也受鑄造工藝可靠性的限制。

3D打印技術(shù)則突破了這些限制。從數(shù)字文件能直接制造出復(fù)雜的幾何形狀，既不用模具，也沒(méi)有鑄造工藝那樣長(zhǎng)的周期。

對(duì)于鑄造工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)或者成本太高的設(shè)計(jì)，如集成冷卻通道、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)和集成式多組件裝配，3D打印可以直接實(shí)現(xiàn)。

對(duì)于高性能和賽車(chē)動(dòng)力總成核心部件來(lái)說(shuō)，3D打印帶來(lái)了全新的開(kāi)發(fā)路子。

減輕重量是另一直接的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)運(yùn)用增材制造設(shè)計(jì)原理，能依據(jù)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果，把材料精準(zhǔn)地放到該放的地方，把不需要的部分去掉，生產(chǎn)出來(lái)的零部件不僅比鑄造更輕，且性能更好。

鉑力特展示的與比亞迪合作的項(xiàng)目

?? 雙方均貢獻(xiàn)專(zhuān)業(yè)知識(shí)

尼康SLM Solutions指出，其在這類(lèi)項(xiàng)目里擔(dān)當(dāng)?shù)慕巧采w整個(gè)工作流程，包括材料開(kāi)發(fā)和認(rèn)證、工藝參數(shù)優(yōu)化、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、質(zhì)量保證、應(yīng)用工程支持，以及持續(xù)的服務(wù)。

對(duì)于像V8發(fā)動(dòng)機(jī)缸體這類(lèi)要求極高的項(xiàng)目而言，這樣廣泛的參與是極其重要的。

3D打印的V8發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金進(jìn)氣歧管

要一次性生產(chǎn)出一個(gè)大型、幾何形狀復(fù)雜的鋁合金部件，需要針對(duì)特定合金和幾何形狀調(diào)整工藝參數(shù)，需要具備增材制造設(shè)計(jì)（DfAM）方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，以確保設(shè)計(jì)針對(duì)增材制造工藝進(jìn)行了優(yōu)化，還需要建立質(zhì)量保證體系，在整個(gè)制造過(guò)程中驗(yàn)證最終產(chǎn)品是否符合所需的標(biāo)準(zhǔn)。

博世為該項(xiàng)目帶來(lái)了數(shù)十年的汽車(chē)制造經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)也成為3D打印可重復(fù)工業(yè)化生產(chǎn)的必要條件。

?? 從演示版到量產(chǎn)版

V8發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的直接3D打印，意味著該技術(shù)已具備解決工業(yè)問(wèn)題的真正實(shí)力。

實(shí)際上，3D打印正逐漸融入汽車(chē)生產(chǎn)環(huán)境，包括制造復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)來(lái)滿(mǎn)足性能要求，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)規(guī)模。這一應(yīng)用規(guī)模在幾年前還被認(rèn)為是不可能做到的。

對(duì)于正在考慮將3D打印納入生產(chǎn)戰(zhàn)略里的汽車(chē)制造商來(lái)說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目傳達(dá)的信息很清楚：技術(shù)已經(jīng)成熟，采用3D打印可以直接將設(shè)計(jì)變成成品，不用鑄造、不用模具，也不用傳統(tǒng)制造工藝那樣的長(zhǎng)周期。

注：本文由3D打印技術(shù)參考創(chuàng)作。