2019年汽车领域3D打印8大应用成就和案例

国内
2020
06/21
07:49
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3D打印技术已经发展了许多年了,现如今技术渐入佳境,许多行业开始接受并尝试这种新的制造技术,当然了汽车行业也不例外!汽车制造,在制造业中可谓是规模最大、综合要求最高。若 3D 打印有朝一日在汽车领域广泛应用,那我们就可以说 3D 打印真的站稳脚跟了。那么,3D 打印离汽车制造还有多远呢?来看一下在过去的2019年中,汽车领域3D打印都有哪些经典应用成就和案例。

1.兰博基尼使用Carbon 3D打印大规模生产汽车零件

兰博基尼首批采用Carbon技术的生产零件是一种新型纹理燃料盖,带有Urus标签和一个用于风道的夹子组件。这两个部件都安装在兰博基尼2018年首次推出的超级SUV Urus上,Urus是世界上速度最快的SUV之一,标价约为20万美元。
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兰博基尼Urus燃油盖采用epx82环氧树脂数字化制造
为了生产这些零部件,兰博基尼将使用Carbon的3D打印机和数字光合成(Digital Light Synthesis, DLS)技术,该技术利用光和氧气从树脂池中快速生产产品。兰博基尼还与大众的电子研究实验室密切合作,重新设计了汽车内部的许多零部件、镜面总成和配件,以生产重量轻、耐用的最终用途零部件。

2.大众汽车集团3D打印概念汽车,应用大量打印部件

2019年7月9日,美国大众汽车集团宣布扩建和重塑其位于加利福尼亚州的电子研究实验室(ERL),其中包括一个集成了增材制造的独特概念车。这辆电动Type 20概念车采用1962年的Type 2 11窗微型车,并在内部和外部展示各种实验性3D打印部件。 在首次亮相的同时,ERL已被引入加州创新与工程中心(IECC),预计将成为德国以外最大的大众汽车研究机构。
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它的核心元素就是用3D打印的橙色轮毂、两侧后视镜支架、方向盘和其他组件。而且这些产品并非是人类设计的,而是由人工智能在Generative Design过程中所创造的。

人工智能的优势在于能够快速了解工程师在设计过程中优先考虑的东西--结构强度、易于生产和轻量化设计等等,而且可以通过迭代升级来满足这些标准。这并不仅仅只是采用现有零件并对金属进行雕刻从而制作孔洞设计。而是会考虑到力学原理,因此需要重头设计这些零件的核心结构。

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因此最终打造出来的设计和我们对现代工程的期望有所不同。没有简洁的线条和块状结构,人工智能“培训”出来的替代品更像是混合了藤蔓或者树根。虽然看上去比较脆弱,但是测试结果表明人工智能所设计的后视镜支架和传统支架基本相同,但是人工智能所使用的材料要少很多。

3.3D打印汽车Olli推出2.0升级版,零件减少50%、人工耗时减少50%
2019年9月5日,美国3D打印汽车制造商Local Motors公司推出了3D打印电动穿梭巴士的升级版——Olli 2.0。Olli 2.0专为社区、校园和城市中心而设计,是一种智能、安全、绿色的交通工具。 与其前身Olli相比,Olli 2.0使用的零件数量减少了50%,而且人工耗时也减少了50%。

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Olli 2.0 3D打印电动穿梭巴士

Olli于2016年首次亮相,其具有低速、个性化、自动驾驶等特点,能够运送12名乘客。通过Cincinnati Incorporated 的大面积增材制造(BAAM)3D打印机来生产,并且使用了IBM Watson IoT物联网平台,该车辆可以3D打印,并且组装时间只需10小时。

此外,Olli配备了360°LiDAR扫描仪雷达,可以感知各个方向的环境。因为使用了3D打印技术,厂商可以针对不同的环境和需求定制车辆。目前Olli已经进行了许多道路测试,包括在柏林街头与德国铁路公司合作,以及最近在萨克拉门托州立大学校园内进行部署。

根据Local Motors的说法,Olli 2.0已经开发出更多功能,包括自然语言识别等等,除语音识别外,Olli 2.0还集成了麻省理工学院创业公司Affectiva的人脸识别技术,可以对乘客进行面部和情绪跟踪以及动态路线优化。 此外,它目前的最高时速为25 MPH,颇为安全。

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Olli 2.0目前正在田纳西州诺克斯维尔的Local Motors Industries的微型工厂生产,并将在未来几个月内出厂。Local Motors 的微型工厂 LM Industries,他们没有像传统汽车制造商那样配备大规模生产线,而是通过互联网众包设计、3D打印等数字化技术进行低速电动汽车的快速制造。

4.丰田汽车与3D Systems合作开发汽车3D打印解决方案

3D Systems和德国汽车研发中心TOYOTA Motorsport GmbH(TMG)宣布合作开发“首次进入市场”的汽车增材制造解决方案。 3D Systems和TMG将合并各自的专业知识,为汽车行业的高性能应用创造先进的3D打印技术和材料。旨在通过增材制造在赛车运动中开辟新天地,两家公司打算改变汽车工程、设计和生产的现有模式。
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在世界耐力锦标赛上,TOYOTA GAZOO赛车的扰流板上的3D Systems标志。


TMG是日本跨国汽车制造商丰田汽车公司的全资子公司。 TMG为其母公司开展赛车运动和研发活动,作为位于科隆的高性能测试和开发设施运营。占地30,000平方米的空间设有先进的设施,用于设计,生产,测试和组装部件和车辆。除了为其丰田公司提供专业的开发和生产服务外,TMG还为外部合作伙伴和客户提供解决方案。 TMG展示了材料专业知识,曾与帝斯曼和谢菲尔德大学先进制造研究中心(AMRC)合作开发新的先进材料解决方案。

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3D Systems在为汽车行业提供3D打印技术方面积累了丰富的经验。此前,该公司帮助新西兰汽车制造商Rodin Cars和获得冠军的NASCAR团队Stewart-Haas Racing加速了汽车行业的生产力。 Rodin Cars使用sPro 230,ProX 800和ProX DMP 320 3D打印机开发碳纤维工具以及排气收集器,消声器,立柱,轮毂和元件安装支架的钛生产部件。另一方面,Stewart-Haas Racing将ProX800与Geomagic Wrap逆向工程软件结合使用,以改进其扫描到CAD工作流程并生产空气动力赛车部件。

5.5999欧元!意大利XEV第一款民用3D打印汽车YOYO开始众筹了

2019年12月9日,全球著名的3D打印汽车XEV公司的首款产品YOYO,以众筹的形式走向市场,基础包定价5999欧元一辆,拟定于2020年12月发货;众筹目标金额50万欧元。目前,这款车的驾驶设计为右舵,适合欧洲使用;安全性上达到或超过了欧盟“重型四轮摩托车”L7的标准。

在2019年11月的XEV中国总部开业典礼上,南极熊就已经听说其CEO路迪介绍说,第一款微型电动车YOYO长度2.5米、宽度1.5米、不含电池的重量为450kg,最高时速70Km/h,续航里程150-180Km,采用48瓦的安全电机,价格在5500-6500欧元之间(人民币4.4-5.2万)。
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XEV公司来自欧洲,总部位于意大利都灵,拥有世界一流的创新型3D打印增材制造汽车工厂,由来自全球的顶级设计师和3D打印工程师团队组成。团队由来自宝马、大众等知名车企精英汇聚而成。通过深厚工作经验和技术积累,对世界先进造车技术有着深入了解。XEV核心团队深耕中国用户和市场,通过强有力的结合和对产品的理解,为世界不同地区的用户打造极致用户体验的产品。作为全球最智能的汽车级3D打印机解决方案提供商和创新工业4.0解决方案提供商,XEV开创性的将3D打印技术应用到汽车研发和生产中,以达到降低造车成本,满足高度定制化需求的目的。
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XEV的目标是成为城市内电动通勤领域的领头羊,改变用户城市内出行的通勤方式,让出行变得更方便、更时尚、更有乐趣的同时,也变得更实惠。同时通过创新的增材制造方式,达到产品随用户个性化需求和发展不断自我迭代,最终改变用户的出行习惯以及生活方式。

2019年3月,XEV与韩国济州的JMC公司签订了世界首个汽车级增材汽车生产合同,这一智能生产解决方案包含了50台3D打印机和4个后处理站,总价超过300万欧元。同时XEV与宝马、大众等知名车企也有深度合作,为其提供世界领先的智能生产解决方案。
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世界首款3D打印汽车YOYO是XEV的最新产品,YOYO车上部分极具设计效果的部件都是使用3D打印技术制造的。3D打印技术相对传统技术,节省了大量的模具开发费用,并且大幅度减少了生产过程中废料的产生,在环保的同时更极大程度的降低了研发和生产成本,从而可实现3D打印部件高度定制化,以满足用户的个性化需求。同时,3D打印部件可根据大数据及用户反馈实现快速迭代和更新,使得YOYO成为真正以用户体验为核心的个性化汽车。



6. 瑞士Rinspeed推出3D打印的概念电动汽车MetroSnap

瑞士汽车制造商Rinspeed推出了其MetroSnap概念电动汽车,该汽车是在领先的3D打印机制造商 Stratasys的帮助下开发的,使用了30多种3D打印的内部和外部零件,这些零件是使用Stratasys的FDM和PolyJet技术生产的。这些部件包括内部控制台,展示架,插头固定装置、通风孔,外部的激光雷达屏幕和牌照等。

Rinspeed创始人Frank M. Rinderknecht说道:“使用Stratasys 3D打印,我们能够在很短的时间内设计和制造MetroSnap的定制零件,从而使我们能够加快车辆设计并在生产过程中克服传统制造的局限性。对于这样的项目,每一个要素都是经过重新设计和测试的,3D打印的制造时间很短,可以替代传统制造方式,使您可以灵活地进行设计和生产。”

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MetroSnap可以进行定制设计,底盘和车厢采用模块化的设计,使用独立电池供电,可以根据不同的功能需求来定制,例如,它们可以适应出租车接送,包裹收集或在超市中导航。

为了帮助车厢的开发,Rinspeed设计团队利用Stratasys的FDM 3D打印技术来生产定制组件。这些零件功能齐全,并保持了最终用途汽车应用所需的材料特性。例如,车厢的中控台必须耐用且轻巧,以提供最佳的燃油和速度效率。使用Stratasys的Nylon12CF材料,该团队能够3D打印具有高刚度重量比和结构强度的零件。

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此外,来自Stratasys的ASA材料被用于车辆外部的3D打印传感器盖。这些盖具有先进的性能,可以承受极端天气条件和紫外线辐射,因此能够与传统制造的盖相匹配。但是,一个显著的优势是,利用3D打印,可以在几小时内生产零件,与传统方法相比,节省了项目宝贵的生产时间。

Rinspeed团队还购买了Stratasys最近发布的J850 3D打印机,该打印机配备了多种材料和全彩色3D打印功能。这样就可以为概念车生产符合MetroSnap设计要求的形状和颜色逼真的内饰部件。 3D打印内部零件的示例包括灰色的充电插头盖和白色的仪表板通风孔,使团队可以在短时间内对MetroSnap的组件进行颜色匹配,从而有助于及时加快车辆的总体设计和开发速度。

7.大众汽车将使用惠普Metal Jet 3D打印系统生产1万个金属电动汽车模型

2019年11月8日,大众汽车宣布将与GKN和惠普一起使用HP Metal Jet系统生产10,000个金属3D打印件,大众汽车将使用HP Metal Jet 3D打印系统生产新型ID.3电动汽车的微型模型,用于营销目的。
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这款售价为30,000欧元的ID.3于2019年11月4日投入量产。德国联邦总理安格拉·默克尔(Angela Merkel)观看了德国中部茨维考(Zwickau)工厂组装线的第一批车辆。一旦2021年全面投入运营,这家耗资13.3亿美元的工厂每年将生产33万辆电动汽车,这是大众汽车“全球电力攻势”的一部分。大众汽车表示,茨维考工厂将成为“欧洲最大,效率最高的电动汽车工厂”。

目前金属3D打印在汽车制造中,主要用于高端车型的零件生产,或者研发样件的制造。对于未来批量应用到电动汽车的生产中,惠普制定了三个阶段的发展目标,首先是进行大规模定制和装饰部件,并计划“尽快将Metal Jet打印的结构部件集成到下一代车辆中,并不断增加的部件尺寸和技术要求。”
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大众汽车采用HP Metal Jet 打印的换档杆


未来的目标是“每年制造50000至100000的足球大小尺寸的零件”。这些3D打印组件可能包括变速杆和后视镜支架。增材制造将因其在轻量化方面的优势而在不断增长的电动汽车领域中部署,HP预计未来将生产“经过完全安全认证的金属零件”。

8.3D打印定制的个性化宝马MINI汽车

有一次和某人看电影,发现电影院里针对新一代年轻消费者的一个大大的广告:宝马旗下MINI加上了3D打印定制的概念,作为取悦客户的亮点。送限量车贴和3D打印侧舷窗,让你的MINI到哪儿都是全场焦点。
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可定制部分是侧舷窗(其实只是很小一部分)。由白色前转向侧舷窗组成。该套装包括乘客侧边的一个侧舷窗和驾驶员侧的另一个侧舷窗。具体定制元素包括:
  • 底纹网格
  • 底纹颜色
  • 车身颜色
  • 文字

2019上海TCT上,南极熊发现全球3D打印巨头stratasys的展位上,也展示3D打印的MINI汽车两个零件:侧舷窗和装饰面板。可能中国区的定制零部件,就是他们打印的。
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副驾驶前的装饰面板、侧舷窗、LED水坑灯等都可以进行3D打印个性化定制。而且有更多的纹理、颜色、图案等可以选择,甚至直接让你在页面上画出自己的图案。这么多部位可以个性化,2018年宝马3D打印汽车零部件超过200,000个组件也就不足为奇了。


国外版本,升级的打包服务包括3D打印镶嵌在旁边的指示器和仪表盘,以及个性化的副驾驶前面的装饰面板和LED水坑灯;指示器和仪表盘有五款颜色,可以显示文字、简单的图像和纹理图案或者城市风貌;采用激光雕刻技术,照明门槛条可以呈现车主手写文字、基本图像甚至星座等;此外,当车门打开,水坑灯设备可以将定制化的文字投影到路地上。


△国外MINI可以3D打印定制的视频

借助3D打印技术,模块化个性定制,可能是一个目前最为合理的定制方式,既能够保证快速交付,又可以保证成本较低和质量性能的稳定。除汽车定制外,其他类似产品同样可以套用。例如整体家装,大家电(冰箱,洗衣机)等行业。不过,汽车,你可以开出去兜风炫耀,让别人看;而家电一类的东西,一般都是自己闷在家里使用,其定制的需求是否刚性,是一个重要的问题。

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