梅賽德斯-奔馳在3D打印領域積累了30多年的經驗,最開始的20年主要為沒有量產的原型車提供3D打印樣件,后來是為汽車的部分備用件提供小批量生產,每年將生產超過100000個的原型部件。
奔馳概念電動汽車VISION EQXX使用3D打印技術
3D打印相對于汽車來說,往往具有降低制造成本、減少產品庫存、縮短生產周期、實現個性化定制、輕量化等優(yōu)勢。各大汽車廠商也都在圍繞3D打印進行積極探索,目前應用最多的場景包括產品研發(fā)驗證,制作工裝夾具,小批量定制等。
根據《全球3D打印汽車市場分析與發(fā)展趨勢——2025年行業(yè)預測》,到2025年3D打印設備的應用將增長10%,其中大部分設備將被用于轎車、卡車零部件的制造。
也許,我們不需要再等待3年,因為梅賽德斯-奔馳對3D打印應用的這30年,就是一部3D打印汽車發(fā)展史。接下來,跟隨資源庫,一起看看這家汽車領域的佼佼者是如何在其不同的車型應用3D打印,提升競爭力,走在行業(yè)的前列。
卡車 - 從塑料部件到金屬部件的過渡
2016年,梅賽德斯-奔馳已經使用“選擇性激光燒結”SLS技術為其Actros卡車制造了超過30種的塑料替換部件,此前,該過程也被用于開發(fā)超過10萬款原型組件。
使用在Actros卡車上的塑料備件
但這只是一個開端,2017年,梅賽德斯-奔馳與德國3D打印機品牌EOS合作,共同開發(fā)NextGenAM(下一代增材制造)項目,旨在開發(fā)用于大規(guī)模汽車制造的金屬PBF技術產業(yè)化流程。
NextGenAM平臺已被用于卡車零部件的生產,梅賽德斯·奔馳卡車的第一個替換零件是卡車柴油發(fā)動機支架,降低原本支架成本的50%,改變了生產工藝流程,完全不需要傳統的工序,比如開模等。
使用在Actros卡車上的金屬恒溫器
就在同一年,通過選擇性激光熔化技術(SLM)制作的卡車抗高溫鋁制恒溫調節(jié)器蓋板走向市場,這是經過奔馳質量檢測標準的首批全3D打印金屬替換部件。
如今,奔馳卡車客戶服務中心和配件部門使用3D打印技術為客戶生產售后用的汽車替換件已經5年時間,3D打印技術也從制作塑料部件發(fā)展到金屬部件。
客車 - 從廠家生產到允許用戶自己打印
戴姆勒生產的3D打印備用件,同樣應用在Setra客車上。
Setra客車上的零錢存放盒
2019年,戴姆勒為進一步推動公司的備件生產供應,從瑞士SLS 3D打印機制造商Sintratec采購了S2 工業(yè)3D打印機。當巴士運營方需要更換特定的部件時,只需按照特定的代碼來訂購零件。戴姆勒能夠隨時3D打印生產小批量的特定零件(1~50 件)。
戴姆勒的移動3D打印中心
2021年,戴姆勒及其服務品牌Omniplus創(chuàng)建了一個移動3D打印中心,用于分散式零部件的生產。
2022年,戴姆勒宣布從今年6月份開始,公共汽車/旅游巴士公司和服務合作伙伴可以購買3D打印數據許可證,允許公司在內部進行制作3D打印備件。
如今,戴姆勒旗下的梅賽德斯-奔馳和Setra客車可進行3D打印的備件品種接近40000種。通過數字化庫,很多東西不用再存儲備件,也不需要擔心庫存壓力,所有都是數字化,按需生產,現場打印。
轎車 - 從簡單到復雜,從傳統到新能源
早在2018年,奔馳為其多款經典轎車生產了3D打印原裝配件,比如,奔馳W110、W111、W112和W123四款車型的天窗滑動輪等。
奔馳300 SL備件 - 火花塞支架
而對于梅賽德斯-奔馳300 SL這款車型,戴姆勒還制作了3D打印車內后視鏡基座(鋁合金材料)、火花塞支架(熱塑性聚酰胺PA12)等更為復雜的零件。
2022年,奔馳發(fā)布了一款概念電動汽車VISION EQXX,其中就使用了3D打印技術實現輕量化。VISION EQXX的整個后副車架,原來由70多個部件組成。現在工程師們通過仿生設計,將70多個部件整合成了一個整體結構。
之后,他們3D打印了一個大型的砂模,再使用砂模鑄造了鋁合金后副車架。其他部件如懸掛支架,也是由3D打印模具鑄造而成。
3D打印+鑄造技術所制造的VISION EQXX車架
此外,VISION EQXX還使用了一些3D打印的零件,比如擋風玻璃雨刮器電機的框架,經過重量優(yōu)化,用金屬3D打印機打印出來,使其重量從2千克降至200克。
對于新能源電動汽車來說,輕量化是一個非常關鍵的技術,除了從材料,電池上想辦法,結構設計的改變也是一個突破方向。通過拓撲優(yōu)化和整合部件為一體可以更有效地實現整車減重。
奔馳概念電動汽車VISION EQXX的3D打印應用,就是下一代汽車制造的打開方式。
2021年,3Dpbm發(fā)布了一份汽車行業(yè)3D打印白皮書,其預測2020年3D打印用于汽車零部件生產的收入為26.78億美元,2026年為129.74億美元,2030 年將達到203.5億美元(其中25%是與電動汽車零部件相關的生產)。
如今,汽車市場競爭激烈,傳統車企與造車新勢力都在努力打造自己的爆款產品,而3D打印作為加速汽車開發(fā)與制造的技術,將在未來10年內發(fā)揮巨大的潛力。
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