宝马集团利用电弧增材制造（WAAM）批量生产更轻、更坚固的汽车部件

2024年3月23日，南极熊获悉，宝马集团（BMW）正采用MX3D的电弧增材制造(WAAM)技术生产金属车辆零部件和工具。与传统技术制造的同类压铸部件相比，这种3D打印技术能够制造出更轻、更坚固的部件。

△与目前采用传统技术制造的同类压铸部件相比，能够通过3D打印制造出更轻、更坚固的部件

在增材制造园区打印大型零部件

WAAM的单条焊缝宽度和高度较大，因此可以极快地生产组件。与宝马集团已在原型机和小批量生产中使用的激光束熔化相比，WAAM特别适合制造较大的部件。典型的壁厚非常适合车身、驱动器和底盘区域的部件。此外，工具和设备也可使用此工艺制造，该工艺也广泛应用于航空领域。

宝马正在Oberschleißheim的增材制造园区试验这一工艺，它们将该领域的生产、研究和培训集中在一个屋檐下。自2015年以来，宝马集团员工一直关注WAAM流程。2021年，已经将WAAM技术用于生产测试部件。

WAAM技术示意

宝马增材制造主管Jens Ertel表示：“在早期阶段，很明显，WAAM工艺可以降低生产过程中的排放。组件重量较轻，材料利用率优越，并且可以选择使用可再生能源。这意味着可以更高效地生产组件。下一阶段将很快开始测试车辆中的组件。”

WAAM工艺中较宽的焊缝意味着部件的表面并不光滑，而是略有波纹，必须在关键区域进行精加工。然而，宝马集团工程师能够证明WAAM组件可以用于高负载，包括循环负载，甚至无需对表面进行后处理。优化的工艺参数对于确保直接生产的耐用性至关重要，因此焊接工艺和机器人路径规划的组合必须得到最佳协调。

3D打印在优化设计方面拥有独特的优势

生成式设计

宝马表示，它们将继续加速使用生成式设计，利用算法根据特定要求设计优化的组件。这些算法是与跨学科团队密切合作开发的，部分灵感来自自然界的进化过程。与仿生结构一样，第一步是仅使用组件拓扑实际所需的材料，在第二步的微调过程中，仅在必要时对组件进行加固。这最终会带来更轻、更坚固的部件，以及更高的效率和改进的车辆动力。

宝马汽车研究主管Karol Virsik说道：“WAAM技术从研究发展成为一种灵活的工具，不仅适用于测试组件，也适用于批量生产组件。生成式设计方法的使用使我们能够充分利用设计自由度，从而充分发挥技术潜力。这在几年前是不可想象的。”

互补的生产流程

宝马集团认为，不同的快速成型生产工艺之间并不一定存在竞争关系，而应视为互补关系。例如，在生产高精细分辨率部件方面，激光束熔化工艺将继续比WAAM工艺更具优势。不过，就部件的可能尺寸和沉积率而言，WAAM工艺更胜一筹。

宝马最初计划在Oberschleißheim集中生产WAAM零件，但将来也有可能在其它地点生产，并由供应商使用该技术。此外，公司还在探索在装配线上直接使用该工艺生产单个部件，以及只需更换软件，无需新工具即可生产不同部件。通过增加使用回收金属，还可以进一步提高可持续性。