3D 打印助力福特 Explorer EV 的开发

汽车巨头福特推出了全电动版Explorer，进一步扩大了其在欧洲电动汽车市场的影响力。这款电动汽车（EV）于2024年6月开始生产，由福特位于德国科隆的PD Merkenich开发中心负责设计与开发，同时也在当地的装配厂进行生产。随着Explorer EV的问世，福特也在3D打印技术的应用方面取得了显著进展，从工具制造到设计原型等各个环节均有所体现。



3D打印技术的应用
福特的PD Merkenich快速技术中心配备了多种先进的生产设备和技术，包括注塑机、成型工具、铣床以及3D打印机。该工厂自1994年起便成为欧洲首家采用光固化立体成型（SLA）3D打印技术的工厂，除此之外，厂内还包括熔融沉积建模（FDM）、选择性激光烧结（SLS）以及金属3D打印在内的多种增材制造解决方案。

在开发Explorer EV的过程中，福特采用了Formlabs的SLA和SLS技术。SLA 3D打印技术主要用于制作需要良好表面质量的设计原型。”福特的增材制造专家兼工具专家Bruno Alves解释说：“过去需要几天才能完成的工作，现在只需要几分钟就能打印出来。这样一来，工程师们就不怕尝试新的设计方案和迭代，因为他们知道可以非常快速地获得所需零件。”



为了制作设计原型，工厂使用的是Formlabs在2024年4月推出的Form 4 3D打印机。与之前的版本相比，新款Form 4速度更快、精度更高操作起来更简单，车间的操作员也能更容易地学会如何使用机器并获得高质量的零件。

此外，福特还使用Form 3L打印机来制作较大的原型。在Explorer EV的开发过程中，Formlabs的SLA系统使其能够加速验证各种外部和内部组件的设计，包括镜盖、后视镜组件、仪表板等。

功能原型与机械部件
对于需要进行功能测试和机械部件验证的情况，福特的开发团队则使用了SLS 3D打印技术，包括缩短生产时间的Fuse 1+系统以及用于打印车身面板的大尺寸系统。Alves表示：“我们一直在努力测试和验证与大规模生产中使用的材料更为相似的材料。Fuse 1+使用的PA-12（尼龙）与注塑成型的大规模生产部件非常接近。”



Explorer EV的功能性3D打印原型之一是一个设计复杂的充电盖。Alves解释表示：”对于这个充电盖，使用SLS技术非常重要，因为我们需要一个功能部件来进行机制测试。这是一个非常复杂的设计，无法通过铣削来制造这个部件，也不能使用注塑成型来生产样品。因此，最好的方法就是使用可以进行物理测试的材料进行3D打印。”

快速制造工具



除了原型制作之外，福特还利用3D打印技术快速制造工具，包括用于生产门把手组装橡胶部件的注塑嵌件。Alves解释说：“这是一个复杂的过程，涉及到多个嵌件以及几种不同的设计，每种设计都可能有多次迭代设计。通常情况下，外部注塑成型可能需要两到三个月的时间。但在内部使用增材制造，我们可以在两周到最多三周的时间内完成。如果这个项目必须使用外部工具，将会耗费更多时间，而且我们可能无法按时交付零件。”

这种混合使用3D打印技术的方法帮助福特最大限度地降低了汽车开发的成本和时间，并减少了在开发阶段对昂贵金属工具的依赖。福特正朝着2030年前在欧洲独家销售电动汽车的目标前进，通过整合3D打印等敏捷生产技术来提高效率的能力将发挥重要作用。