產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)與制造的系統(tǒng)化集成，通過(guò)創(chuàng )(chuàng)成式設計來(lái)進(jìn)行3D打印-增材制造組件開(kāi)發(fā)(fā)，通過(guò)人工智能來(lái)識別合適的組件，這一切都不是未來(lái)，而是已經(jīng)成為現實(shí)。通過(guò)寶馬集團為新型勞斯萊斯Ghost所產(chǎn)業(yè)(yè)化的3D打印組件來(lái)領(lǐng)略未來(lái)已來(lái)的3D打印產(chǎn)業(yè)(yè)化。

寶馬集團將3D打印技術(shù)推向產(chǎn)業(yè)(yè)化

仿真提升設計與制造的自由度

根據來(lái)自德國慕尼黑寶馬集團2020年12月3日的最新消息，寶馬集團正朝著(zhù)工業(yè)(yè)3D打印流程的系統(tǒng)集成邁出下一步。

隨著(zhù)項目實(shí)施的開(kāi)花結果，目前寶馬已經(jīng)獲得了階段性的成功。這主要包括將3D打印-增材制造技術(shù)用于車(chē)輛的開(kāi)發(fā)(fā)和生產(chǎn)方面。寶馬集團希望充分利用3D打印技術(shù)的優(yōu)(yōu)勢-例如組件的快速可用性、實(shí)現創(chuàng )(chuàng)新設計和制造中的靈活性。

根據寶馬集團生產(chǎn)整合和中試工廠(chǎng)負責人Daniel Sch?fer，增材制造有助于寶馬集團加快產(chǎn)品開(kāi)發(fā)(fā)周期，從而使車(chē)輛開(kāi)發(fā)(fā)更快地達到系列成熟度。借助3D打印，組件的生產(chǎn)時(shí)間也更短，同時(shí)可以滿(mǎn)足高質(zhì)量的要求。

勞斯萊斯汽車(chē)的3D打印組件

自2020年年中以來(lái)，寶馬集團一直在為新型勞斯萊斯Ghost（古斯特）車(chē)型通過(guò)3D打印-增材制造技術(shù)生產(chǎn)金屬和塑料汽車(chē)零部件。這些零部件是沿著(zhù)流程鏈在寶馬全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò )中的不同位置制造的，并在英國古德伍德進(jìn)行組裝。該公司將在勞斯萊斯Ghost中安裝數十萬(wàn)個(gè)3D打印-增材制造零件。

寶馬集團為勞斯萊斯3D打印的組件。©BMW

這些組件位于車(chē)輛的車(chē)身和乘客艙中，功能強大且堅固。寶馬集團已經(jīng)在其位于慕尼黑的“增材制造園區(qū)”中調試了用于汽車(chē)批量生產(chǎn)的組件增材制造流程。在那里，塑料零件也使用了惠普的多射流噴射Multi Jet Fusion工藝制造。在蘭茨胡特的寶馬集團工廠(chǎng)，目前正在使用選區(qū)激光熔化工藝來(lái)制造金屬組件。

寶馬集團為勞斯萊斯提供的3D打印產(chǎn)品。©BMW

而在丁戈爾芬（Dingolfing）寶馬集團工廠(chǎng)的工作網(wǎng)絡(luò )中，有300多名經(jīng)驗豐富的員工制造勞斯萊斯汽車(chē)的各個(gè)車(chē)身，包括新型勞斯萊斯Ghost的車(chē)身，并為BMW Z8生產(chǎn)車(chē)身。

使用創(chuàng )(chuàng)成式設計進(jìn)行組件開(kāi)發(fā)(fā)

即使在新的勞斯萊斯Ghost的開(kāi)發(fā)(fā)初期，工程師、制造和材料專(zhuān)家也分析了數百個(gè)組件，并檢查了使用3D打印-增材制造工藝制造的可行性。這里的重點(diǎn)是：與傳統(tǒng)方法相比，如何實(shí)現重量和幾何形狀方面的優(yōu)(yōu)勢以及如何結合經(jīng)濟效益。在選擇適合增材制造技術(shù)生產(chǎn)組件時(shí)，專(zhuān)家定義了3D打印組件的標準和要求，通過(guò)人工智能系統(tǒng)，該系統(tǒng)使BMW集團能夠更快、更早地識別未來(lái)車(chē)輛中潛在的可通過(guò)3D打印來(lái)批量生產(chǎn)的組件。

寶馬集團通過(guò)創(chuàng )(chuàng)成式設計加速產(chǎn)品迭代。BMW

通過(guò)使用創(chuàng )(chuàng)成式設計，借助計算機算法來(lái)設計零件，可以在很短的時(shí)間內創(chuàng )(chuàng)建復雜的形狀，這對于工程師和設計師而言在以前幾乎是不可能的依靠人工來(lái)完成的。創(chuàng )(chuàng)成式設計提供了人機交互的工作方式，專(zhuān)家和計算機一起設計組件，以便獲得最優(yōu)(yōu)化的設計結果。創(chuàng )(chuàng)成式設計使得許多潛在的應用變成現實(shí)，而3D打印技術(shù)特別適用于制造這些復雜的設計，這些設計在以前無(wú)法通過(guò)常規(guī)傳統(tǒng)制造工藝生產(chǎn)出來(lái)。

使用創(chuàng )(chuàng)成式設計開(kāi)發(fā)(fā)產(chǎn)品。©BMW

寶馬集團為勞斯萊斯Ghost創(chuàng )(chuàng)建了經(jīng)過(guò)拓撲優(yōu)(yōu)化的組件，這些組件的重量平均比傳統(tǒng)組件少近50％，還可以充分利用車(chē)輛中的可用空間，一個(gè)典型示例是后擋板阻尼器的支架。

新的勞斯萊斯Ghost車(chē)型。©BMW

寶馬慕尼黑增材制造園區(qū)

自2020年6月以來(lái)，寶馬投資1500萬(wàn)歐元（超1億元人民幣）的慕尼黑3D打印工廠(chǎng)正式啟動(dòng)，這奠定了寶馬集團在汽車(chē)行業(yè)(yè)增材制造技術(shù)的領(lǐng)先地位。在德國里程碑式的IDAM計劃支持下，寶馬慕尼黑的3D打印工廠(chǎng)還建設了模塊化和幾乎完全自動(dòng)化的3D打印-增材制造生產(chǎn)線(xiàn)。增材制造生產(chǎn)線(xiàn)涵蓋了從數字化設計到零件3D打印制造一直到后處理的整個(gè)過(guò)程。由于生產(chǎn)線(xiàn)的模塊化結構，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)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)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。

IDAM計劃每年通過(guò)3D打印制造的零件的總產(chǎn)量至少為50,000個(gè)系列零件，從而使寶馬集團能夠幫助加強德國作為3D打印先驅者的角色。IDAM計劃的合作伙伴包括Fraunhofer和亞琛工業(yè)(yè)大學(xué)（ACAM研發(fā)(fā)團隊成員），其他合作伙伴包括Aconity德國，GKN粉末冶金等。

ACAM總裁解釋ACAM如何為復雜的增材制造導航， Schleifenbaum教授（同時(shí)是DAP學(xué)院院長(cháng)及Fraunhofer ILT激光研究所激光材料加工領(lǐng)導）與Arntz博士（同時(shí)是Fraunhofer IPT生產(chǎn)制造研究所制造流程領(lǐng)導）

DAP學(xué)院與Fraunhofer為寶馬集團發(fā)(fā)起的IDAM項目核心研發(fā)(fā)成員。ACAM亞琛增材制造中心

寶馬集團目前在慕尼黑增材制造園區(qū)工作的員工達80名，大約50多臺工業(yè)(yè)金屬和塑料3D打印設備已經(jīng)投入運營(yíng)。此外，寶馬在全球其他生產(chǎn)基地也投入使用了50多臺工業(yè)(yè)3D打印系統(tǒng)。據了解，SLM Solutions發(fā)(fā)布的配備了12臺1千瓦的激光器和一個(gè)600x600x600毫米的成型艙室的最新SLM?3D打印設備-NXG XII 600，寶馬集團是該設備的第一批交貨用戶(hù)。

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