福特开设先进制造中心3D打印福特野马GT500零件

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美国汽车制造商福特公司早在上世纪80年代,便开始进行了一项名为Additive Manufacturing(附加制造)的3D打印技术实验。如今,3D打印技术已经帮助福特汽车显著缩短了产品开发时间,特别在汽车缸盖,刹车片,后轮车轴等零件方面。

福特作为3D打印技术的早期使用和投资者,目前在大约30多家工厂内都安装有3D打印设备,包括Stratasys Infinite Build 3D打印机,以及Carbon等设备商与材料商的设备。

block 未来已来的智慧工厂

如今,福特在底特律的Redford开设了先进制造中心。在这个中心,福特通过3D打印为Shelby Mustang GT500跑车开发零件,以节省成本。

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图:福特Redford先进制造中心,来源Detroit Free Press

福特Redford先进制造中心集成了3D打印,协作机器人(cobots),数字制造和增强现实,可以说是将汽车行业推向了一个新时代。Redford先进制造中心拥有来自10家不同增材制造公司的23台打印机,包括Stratasys,HP和EOS的设备。

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图:福特Redford先进制造中心的3D打印零件,来源Detroit Free Press

福特目前通过3D打印技术不仅仅用于产品的开发阶段,福特Shelby Mustang GT500的新产品将采用3D打印部件。最新型号将有两个3D打印支架,用于固定制动管路,制动管路在制动踏板踩下时为车轮制动器提供液压。

根据去年福特宣布的一项45亿美元的五年高级制造计划,福特Redford先进制造中心作为该计划的一部分,正在履行福特的战略,凭借增强现实、数字制造、cobots和3D打印,该中心是先进制造的典范,是未来的工厂的写照。

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图:福特Redford先进制造中心,来源Detroit Free Press

增强现实技术有助于培训工厂的工人组装复杂的零件。利用VR技术,福特还在探索创建21世纪装配线系统的方法。100多年前,福特创造了移动装配线,永远改变了车辆大规模生产的方式。如今,福特正在重塑明天的装配线,以提高制造效率和质量。

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图:福特Redford先进制造中心的3D打印零件,来源Detroit Free Press

block 3D科学谷Review

汽车产业是一个庞大的生态群,汽车产业的发展对于推动制造技术的发展有着至关重要的作用。环顾传统制造业的发展历史,我们看到汽车业在欧洲最发达的时期也是传统金属切削机床技术创新最旺盛的时期,各种加工技术层出不穷,汽车巨头与机床厂商一起想象和探索未来技术,突破技术瓶颈。

汽车产业与3D打印技术之间也存在着同样的互动关系。一方面,3D打印零件的尺寸越来越大,可打印汽车零部件的金属材料、复合材料逐渐丰富等发展趋势推动着汽车制造商的3D打印应用;另一方面,汽车制造商与3D打印厂商共同开发和验证3D打印设备,促进了3D打印技术的发展。福特汽车就是其中一家与3D打印行业的合作紧密的汽车制造商,福特不仅建立了3D打印原型制造中心,更是与3D打印企业合作研发适合汽车制造业的3D打印材料和设备。

根据3D科学谷的市场观察,福特在引入3D打印技术的时候,有着一种美国人的“can do”的开放态度,这其中,福特是第一家测试Stratasys的Infinite-Build 3D打印系统的汽车制造商,在福特的研究与创新中心中,Infinite-Build 3D打印设备被应用于制造原型、小批量部件和个性化的产品,以及生产大型的工装、夹具和大型汽车零部件。在进行打印测试的过程中,福特会为Stratasys提供反馈建议。

根据3D科学谷的了解,Infintely build 3D打印系统有望被引入福特“ Ford Performance”生产线,用于生产定制化的汽车零件,例如汽车扰流器等大型整体式零件,3D打印的扰流器与传统扰流器相比将大幅降低重量。随着Infinite-Build 3D打印系统的成熟,福特将利用它开发更多的汽车零部件,进一步挖掘该设备在制造汽车轻量化和个性化零件领域的潜力。

此外,福特还在Carbon公司推出高速3D打印技术CLIP的早期就引入了Carbon公司的3D打印机,并用该打印机制造Focus电动汽车中的弹性垫圈, 这个垫圈主要用于车身内部,以保护布线免受损坏甚至被车厢里的金属板切断。

此外,福特还6500万美元领投了Desktop Metal公司,福特已经在其位于密歇根州迪尔伯恩的研究机构安装了Desktop Metal的Studio系统,现在正在测试汽车零部件的制造。

在福特、宝马等汽车企业的引领下,3D打印正在呈现出巨大的潜力。而汽车行业面临的挑战是如何使零件的生产足够精确、稳定且足够快速,我们看到,这将催生出更多的3D打印技术。

金属领域,不仅仅是Desktop Metal,惠普已经宣布了规模生产用途的金属3D打印机,Stratasys将要推出其其创新型“层状粉末冶金”(Layered Powder Metallurgy,即LPM)技术。

而塑料领域,EOS 推出了LaserProFusion技术(具体商业化时间在2020/21年),Evolve Additive宣布推出他们的第一套STEP系统,该技术的速度比目前最快的3D打印技术快50倍,voxeljet-维捷推出了升级版的VX200,从每层约35-40秒提高到不到20秒每层的加工速度。

铸造领域,voxeljet-维捷推出了用来铸造关键发动机部件的3D打印的砂芯流水线,并计划在2020年GIFA展会期间推出的大型生产机器。

而材料方面像Evonic, 陶氏化学公司,巴斯夫,帝斯曼和沙特基础工业这些大企业一直在幕后研发他们用于3D打印领域的新材料技术。

这些面向汽车生产领域的3D打印技术以高效、高精度、低成本为主线正在展开新一轮的自我提升之路,汽车行业在受益于3D打印技术发展的同时,必将提出新的要求从而进一步推动3D打印技术的发展。

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