2014中國汽車論壇於4月22日在北京召開,以選擇性激光燒結技術著稱的德國EOS 公司在論壇期間分享了3D打印技術在汽車和零部件行業的應用。
發言實錄:
很高興有機會跟大家分享3D打印技術在汽車和零部件製造中的應用。我來自與EOS,我們是德國的公司,一直致力於3D技術的開發和應用。
首先給大家介紹EOS的3D打印技術。第二部分是這個技術在行業中的應用。最後給大家介紹3D打印技術在汽車行業的應用。
大家都知道3D打印這個名字,其實它真正的學名叫增材製造,它是用增加材料的方式進行零件的生產。
首先要在電腦上有一個三維模型,可以進行建模的處理。這個顯示的是汽車零部件的外殼,視頻裡可以進行二維的截面,進行分層。這個數據再通過軟件輸送到設備集材領域。通過滑動,可以看到每個截面的情況。這個就是加工過程,通過鋪粉、激光燒結工藝來製造。這個粉末是尼龍粉末。如果是做金屬零件,就是用金屬的粉末。激光從上面照下來,讀取的就是你剛才做二維截面的信息,對一個截面進行選擇性的燒結或者是選擇性的臨摹。這一層做好以後再製作第二層,再鋪粉,再做第三層。加工平臺可以下沉,下真的高度可以人為控制,它跟加工工藝的精度相關。
這個零件是埋在粉末裡面,只要把粉末去除,就可以得到實體零件。這些粉末還可以回收再利用,減少成本。
我們公司是德國公司,總部在慕尼黑,1989年成立,一直致力於做選擇性激光燒結的技術。迄今為止,在全球的銷售量是1500臺左右,主要市場在歐洲。我們發現中國大陸的市場需求增長很快。
我們的設備可以做塑料材料的3D打印機,從100到396到P800,基本上是按尺寸大小進行排列。
我們可以用尼龍材料,由於工業要求,要增加強度和韌性,還可以在粉末裡增加玻璃纖維或者是鋁粉和碳纖維,在汽車行業用的比較多的是直接用TVE2的粉末,以及添加玻璃纖維。
除此之外,還有金屬的3D打印機。金屬的可以做不鏽鋼或者是實體鋼,這種材料是用在模具行業,直接可以3D成形。第二種材料是不鏽鋼。這些材料也決定了它的應用,比如在航空航天、模具行業、汽車模型製造。
快速原形制造在二三十年之前就已經開始。到目前更多的應用,尤其在航空航天、醫療、模具、汽車行業。
3D打印解決什麼樣的問題。最關鍵的還是大大縮短時間成本。從產品的設計研發到打樣、測試和投放市場,可以減少時間成本。通過設計的優化,可以進行功能的集成,以前是二三十個零部件實現一種功能,現在可以通過功能的集成、設計的優化,只用一種零件就可以實現全部功能,這種零件的內部結構有可能非常複雜,而且可以實現輕量化設計,非常適合3D打印。
這是我們的國外客戶,汽車行業的奧迪、福特、大眾、寶馬都在使用我們的設備。除此之外還有一些服務提供商,這些提供商是用我們的設備生產加工大型公司的樣件。還有航空航天、醫療、實驗室會應用我們的設備。
下面給大家介紹一個汽車行業的應用案例。這個是FKM公司用我們的原形制造設備生產的油箱,這個油箱是一體設備,從設計到最終成形只需要4天。第一天是進行建模,再經過數據處理,只需要15分鐘。在機臺上進行快速製造或者3D打印,只需要33個小時。第三天、第四天,等這個零件進行冷卻,進行後處理、去粉。第四天可以拿到一個樣件。在設計研發過程中,可以很快地得到一個樣品,測試它的功能性。這個樣品不僅可以滿足外觀的需要,它的機械性、氣密性和裝配性能都可以進行測試。時間成本縮短75%,成本減少25%。
捷豹公司在很久之前就用我們的設備進行原形制造,像保險槓裡面的複雜裝配件的快速原形制造,可以測試裝配功能設計和實際之間的差異。這個是直接應用在F1方程式賽車上的,這是具有空氣動力學要求的零部件,是用我們的P系列,是用塑料設備生產的。還有F1方程式賽車方向盤的原形設計,也是用我們的設備進行3D打印。沃爾沃也是用我們的設備,採用尼龍粉末,快速地得到方向盤的設計原形。因為這種技術可以很快地得到樣品,可以比較不同的設計方案。
在打印3D方向盤的時候,做四個方向盤只需要1天的時間,而且每個方向盤都不一樣。
也有公司用我們的設備做電器管路的設備,用的材料是尼龍添加玻璃纖維,它的拉伸容量和拉伸強度已經可以滿足功能測試的要求。大眾汽車也在概念汽車中用不鏽鋼材料生產變速槓。
這是一家公司用金屬材料生產活塞。這個活塞從外觀來看跟普通活塞是一模一樣的,關鍵的不同點是活塞內部有很多冷卻水霧,
它的重量從121克減輕到76克。
除此之外,我們還在汽車零部件行業有所應用,主要是在注塑模具、注塑模芯的設計、模具的修復、拉伸鑄造、快速模具。
這也是我們的一位國外客戶做的,這個發動機外殼是注塑成形。模芯的冷卻水路是直的,可以製造。這個直的水路有幾個特點,第一是冷卻時間比較長,在溫度到達的地方可以迅速冷卻。模芯的表面溫度會有很好的控制,可以在外表面進行異形水路的控制,使注塑零件的內應力控制得到改善。

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