2019年3月27日，IDAM聯(lián)(lián)合項目在慕尼黑舉行了啟動(dòng)會(huì )議，旨在為增材制造業(yè)(yè)進(jìn)入汽車(chē)系列生產(chǎn)(chǎn)鋪平道路。IDAM的目標是推動(dòng)“汽車(chē)領(lǐng)(lǐng)域的增材制造（AM）技術(shù)(shù)的工業(yè)(yè)化和數(shù)字化”。在這個(gè)項目中，12個(gè)項目合作伙伴正在為可持續(xù)地加強德國的技術(shù)(shù)先鋒地位做出持續(xù)努力，并為德國在下一次工業(yè)(yè)革命中的制造強國地位奠定重要基石。

       IDAM計劃至今已經(jīng)(jīng)進(jìn)展了一半，本期，與網(wǎng)(wǎng)友一起就合作計劃中成員單位之一GKN的進(jìn)展來(lái)了解下IDAM的項目狀況。

寶馬量產(chǎn)(chǎn)的3D打印汽車(chē)零件

 汽車(chē)產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)化，3D打印破局突圍之路

        這項耗資2000萬(wàn)歐元的計劃部分由德國聯(lián)(lián)邦教育與研究部（BMBF）資助，并聚集了12個(gè)合作伙伴：亞琛工業(yè)(yè)大學(xué)數(shù)字制造DAP學(xué)院、Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光技術(shù)(shù)研究所、慕尼黑工業(yè)(yè)大學(xué)金屬成型和鑄造學(xué)院、GKN粉末冶金，寶馬集團，Aconity（美鋁分拆出來(lái)的增材制造業(yè)(yè)務(wù)(wù)），Concept Reply，Myrenne，Intec，Kinexon Industries，Volkmann，Schmitz Spezialmaschinenbau。

      每個(gè)合作伙伴都在其特定的專(zhuān)業(yè)(yè)知識領(lǐng)(lǐng)域做出貢獻，以幫助建立一條全自動(dòng)的，產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)化的增材制造試點(diǎn)生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)。IDAM的目標是建立兩條試驗線(xiàn)，一條在GKN在波恩的工廠(chǎng)，另一條在寶馬集團在慕尼黑的工廠(chǎng)。

寶馬汽車(chē)慕尼黑3D打印園區(qū)內(nèi)的產(chǎn)(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)。來(lái)源：寶馬汽車(chē)

 模塊化生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)

      IDAM團隊正在將增材制造技術(shù)(shù)向符合特定要求的方向努力，以生產(chǎn)(chǎn)質(zhì)(zhì)量一致的零件以及基于特定組件的個(gè)別備品備件。目標是每年3D打印至少50,000個(gè)批量生產(chǎn)(chǎn)的零部件和10,000多個(gè)零件和備件。IDAM試生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)包含一個(gè)開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，該體系結(jié)構(gòu)可適用于任何LPBF系統(tǒng)（選區(qū)激光金屬熔化3D打印技術(shù)(shù)）。

GKN粉末冶金是IDAM聯(lián)(lián)盟的重要成員，也是德國波恩工廠(chǎng)兩條試點(diǎn)生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)之一的主辦方。GKN利用其在常規(guī)粉末冶金系列生產(chǎn)(chǎn)中的廣泛知識以及在金屬增材制造方面的經(jīng)(jīng)驗來(lái)創(chuàng )(chuàng)建工業(yè)(yè)化、自動(dòng)化的工廠(chǎng)設(shè)置。

IDAM中的模塊化方法還可以使GKN產(chǎn)(chǎn)品組合中的其他增材制造技術(shù)(shù)（例如金屬粘結(jié)劑噴射）實(shí)現(xiàn)數(shù)字化連接并從新的開(kāi)發(fā)(fā)中受益。在IDAM項目的框架內(nèi)，GKN充當了各個(gè)項目成員之間的關(guān)(guān)鍵橋梁，將過(guò)程開(kāi)發(fā)(fā)的概念從學(xué)術(shù)(shù)方面轉(zhuǎn)變?yōu)橐詰脼櫓行牡牟唄?。GKN和寶馬還提供了對資格認證過(guò)程的重要見(jiàn)解，并為正在開(kāi)發(fā)(fā)試線(xiàn)模塊的中小型企業(yè)(yè)提供支持。

寶馬汽車(chē)慕尼黑3D打印園區(qū)通過(guò)VR進(jìn)行生產(chǎn)(chǎn)規(guī)劃。來(lái)源：寶馬汽車(chē)

    目前，IDAM項目處于檢查中試線(xiàn)模塊概念的階段，準備在2021年初驗收其余模塊，目前還有大約有一年的時(shí)間來(lái)測試和驗證。換句話(huà)說(shuō)，數(shù)字架構(gòu)已接近尾聲，由于生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)的模塊化結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可以升級換代，各個(gè)模塊可以適應不同的生產(chǎn)(chǎn)要求，此外，可以靈活地控制工藝步驟。通過(guò)綜合考慮融入汽車(chē)生產(chǎn)(chǎn)線(xiàn)的要求，項目合作伙伴計劃將流程鏈中的手工部分從目前的約35％減少到不到5％。與此同時(shí)，3D打印金屬零部件的單位成本應該減半。

 建立數(shù)字架構(gòu)

      在過(guò)去的一年中，要解決的最關(guān)(guān)鍵問(wèn)題是創(chuàng )(chuàng)建數(shù)字架構(gòu)，包括數(shù)字標準和AM過(guò)程鏈的IoT連接概述。覆蓋整個(gè)增材制造過(guò)程的數(shù)字架構(gòu)對于確保增材制造過(guò)程鏈模塊之間的通信以及實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)(chǎn)所需的可靠性至關(guān)(guān)重要。

      適應數(shù)字體系結(jié)構(gòu)的最大障礙之一是為各種LPBF系統(tǒng)（選區(qū)激光金屬熔化3D打印技術(shù)(shù)）創(chuàng )(chuàng)建一個(gè)全面的解決方案，這些系統(tǒng)在與流程鏈的接口上都各不相同。

GKN工廠(chǎng)內(nèi)的EOS設(shè)備。來(lái)源：GKN

      市場(chǎng)上LPBF系統(tǒng)（選區(qū)激光金屬熔化3D打印技術(shù)(shù)）的多樣性使實(shí)現(xiàn)可靠且靈活的接口變得非常困難。GKN當前正在驗證最近購買(mǎi)的EOS M300-4四激光系統(tǒng)，測試多激光曝光策略，并提高系統(tǒng)的生產(chǎn)(chǎn)率。目前，新的金屬增材制造系統(tǒng)已于2020年5月在公司的波恩工廠(chǎng)安裝。

 DP600鋼的工業(yè)(yè)潛力

      隨著(zhù)IDAM項目接近一半的進(jìn)展，最顯著(zhù)的進(jìn)步之一是GKN對金屬粉末材料的鑒定，證明了DP 600雙相鋼在汽車(chē)市場(chǎng)上工業(yè)(yè)化的巨大潛力。這是一種雙相鋼，可以使用熱處理方法調(diào)節(jié)其機械性能。

DP 600雙相鋼氣體霧化材料目前已在EOS M300-4系統(tǒng)上進(jìn)行了驗證，其伸長(cháng)率達到13％（原樣），達到22％（經(jīng)(jīng)熱處理），拉伸強度達到700 MPA（經(jīng)(jīng)過(guò)熱處理）。這些特性使得雙相鋼材料成為汽車(chē)及其他工業(yè)(yè)市場(chǎng)結(jié)構(gòu)性件應用的理想選擇。而通過(guò)將水霧化粉末用于未來(lái)應用，可以進(jìn)一步降低零件成本。

 科研為IDAM項目護航

      值得一提的是IDAM聯(lián)(lián)盟中兩家重量級成員：亞琛工業(yè)(yè)大學(xué)數(shù)字制造DAP學(xué)院、Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光技術(shù)(shù)研究所。從1995年開(kāi)始，亞琛的Fraunhofer就一直在推動(dòng)增材制造突破界限，從混合制造，到選區(qū)激光熔化技術(shù)(shù)SLM的專(zhuān)利誕生，到模具應用開(kāi)發(fā)(fā)、植入物應用開(kāi)發(fā)(fā)等等，亞琛這里聚集了技術(shù)(shù)與應用兩條主線(xiàn)的前沿發(fā)(fā)展趨勢。

視頻：ACAM為復雜的增材制造導航

        視頻中ACAM的兩位直接領(lǐng)(lǐng)導人Schleifenbaum教授來(lái)自Fraunhofer ILT和亞琛工業(yè)(yè)大學(xué)DAP學(xué)院主席，Artnz博士來(lái)自Fraunhofer IPT

在2015年，以Fraunhofer ILT, Fraunhofer IPT，亞琛工業(yè)(yè)大學(xué)為基礎(chǔ)的ACAM成立，通過(guò)ACAM聚集亞琛的資源以及應用端的需求，從而進(jìn)一步推動(dòng)行業(yè)(yè)發(fā)(fā)展。目前有超過(guò)100多名科研人員從事增材制造的科研，解鎖增材制造復雜奧秘，ACAM集中亞琛的優(yōu)(yōu)勢資源推動(dòng)增材制造認證、聯(lián)(lián)合研發(fā)(fā)、培訓教育、產(chǎn)(chǎn)業(yè)(yè)孵化等多方面的發(fā)(fā)展。

       而ACAM所在的亞琛園區(qū)已經(jīng)(jīng)建設(shè)為歐洲5G工業(yè)(yè)園區(qū)，于2020年5月12日啟動(dòng)了5G網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)，通過(guò)將近1平方公里的面積，19根5G天線(xiàn)和每秒10G比特的帶寬，德國亞琛園區(qū)運行著(zhù)歐洲最大的5G研究網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)。5G為制造業(yè)(yè)帶來(lái)的革新價(jià)值是Networked, Adaptive Production-網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)化自適應生產(chǎn)(chǎn)。從自適應生產(chǎn)(chǎn)的目標出發(fā)(fā)，歐洲5G園區(qū)的研發(fā)(fā)模塊包括：用于監(jiān)視和控制高度復雜制造過(guò)程的5G無(wú)線(xiàn)傳感器，制造自適應：分布式制造控制與干預，區(qū)塊鏈，邊緣云計算，數(shù)字孿生體技術(shù)(shù)等。

       在亞琛，基于5G網(wǎng)(wǎng)絡(luò )(luò)，研究人員已經(jīng)(jīng)針對葉片的增材和減材制造和維修過(guò)程（例如銑削和激光金屬沉積金屬3D打印技術(shù)(shù)（LMD））建立過(guò)程仿真和過(guò)程鏈的重新配置。通過(guò)在過(guò)程中詳細記錄實(shí)際數(shù)據(jù)，可以通過(guò)優(yōu)(yōu)化的計劃工具使數(shù)據(jù)一致性并確保計劃的透明性。

      隨著(zhù)3D打印進(jìn)入到主流生產(chǎn)(chǎn)技術(shù)(shù)范疇，與其他傳統(tǒng)加工工藝的無(wú)縫結(jié)合，數(shù)字化、自動(dòng)化、自適應，將成為研究人員推動(dòng)行業(yè)(yè)發(fā)(fā)展的開(kāi)發(fā)(fā)方向與研究課題主線(xiàn)。

來(lái)源：3D科學(xué)谷