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德国奥迪通过“增材思维”推进3D打印在生产中的应用

导读: 对于3D打印/增材制造的用户而言,通过3D打印设备进行某种产品的批量生产颇具挑战。

对于3D打印/增材制造的用户而言,通过3D打印设备进行某种产品的批量生产颇具挑战。3D打印产品的开发过程涉及到如何针对增材制造设备的特点进行产品的再设计,如何针对具体的应用开发打印参数?如何操作打印设备?如何在生产过程中控制产品质量?

制造业用户是花费大量的经费和时间独自进行探索,还是选择富有经验的3D打印合作伙伴共同走过从购买3D打印设备到成功开展产品的批量生产这段最艰难的过程?对于如何让3D打印技术超越原型,成为一项能够承担起生产任务的技术,真正融入到日常的制造任务中,德国奥迪汽车有着自己的选择和经验。

从原型到生产,3D打印的挑战升级

很久前,奥迪就已意识到增材制造/3D打印技术对于汽车行业的潜能。工业级的3D打印技术最初被运用于奥迪的快速原型制造以及赛车制造领域。

奥迪逐渐基于工业3D打印技术革新了模具制造的生产过程,当部件几何构造或装配非常复杂时,3D打印技术便使得其几何造型的实现成为可能,而以往则受限于传统制造方式。

奥迪为了在材料和生产流程上获得更多经验,并进一步实现批量化生产,建立了自有的3D打印中心。曾经通过传统制造方法打造的模具所无法实现的内部结构和功能整合,现在都可以依托增材制造技术得以实现。特别是在小批量部件的生产方面,奥迪现在可以基于3D打印技术,以快速且经济的方式用轻量型材料生产部件。

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奥迪采用增材制造技术生产出的模具和零部件(由奥迪提供)

在增材制造技术的应用上,奥迪同样关注压铸模具和热加工部件的内部嵌件生产。如今,奥迪可通过随形冷却技术,以更高的成本效益实现部件和汽车配件生产,进而优化批量化生产过程。实现随形冷却离不开3D打印设备所实现的模具内部高度复杂的冷却通道,这些复杂的随形冷却通道以往通过传统手段是无法实现的。带有随形冷却通道的模具冷却效果更好,生产周期缩减了20%,这不但降低了能源消耗,亦同时提升了零部件的成本效益。

奥迪在3D打印技术的生产应用过程中,借助了3D打印合作伙伴EOS的增材制造经验。德国奥迪股份公司与德国工业级3D打印制造商EOS 建立了伙伴关系,双方的合作涉及到奥迪全面部署工业增材制造技术,并奥迪在英戈尔斯塔特建立相应的3D 打印中心。通过这种合作关系,奥迪从EOS 获得的支持包括:提供适合的增材制造系统和生产流程,共同进行3D打印的应用开发,构建内部的增材制造知识,将奥迪工程师培训成为内部增材制造专家。

EOS表示,在公司成立的前二十年中(即:1989年-2009年),用户主要是将3D打印技术应用于快速原型制造领域,目的仅仅在于加快产品开发和上市速度。而近年来越来越多的制造业用户开始探索如何将3D打印技术用于真正的批量生产。由于3D打印技术应用目的不同了,用户所面临的挑战以及需要3D打印企业提供的支持与早期快速成型时期的要求已完全不同。如今,成功应用增材制造技术,特别是金属3D打印技术的关键在于用户是否能够确定一个或者多个最能够通过该技术受益的应用。同时,用户必须积累相关了知识和经验。用户在应用增材制造技术之后,需要随时准备以灵活的方式来适应最终客户对3D打印零件的要求。

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慕尼黑Additive Minds(增材思维)团队(由EOS 提供)

然而,真正具备深厚的增材制造技术知识的公司寥寥无几,只有少数公司能够利用增材制造开发出真正革新性的创新。对于刚刚接触该技术的公司而言,开发用于批量生产的应用颇具挑战。因此,像奥迪这样的大型企业现在会与经验丰富的3D打印行业伙伴共同走过这段开发之旅,行业伙伴不仅提供支持服务,还能助力他们实现增材制造批量生产,由此为企业带来优势。

为德国奥迪提供全面部署工业增材制造技术服务的是EOS的咨询部门——Additive Minds (“增材思维”)。Additive Minds(增材思维)从咨询服务、创新中心和客户研究院三个核心领域为初涉金属增材制造领域的企业提供支持,其中包括从直接的员工培训到完备的应用开发支持以及全面的生产基地规划等各种服务。

Additive Minds(增材思维)咨询服务可解决各个客户的个性化需求。提供的咨询服务涵盖从技术基础、适合增材制造生产的零部件选择、设计以及增材制造兼容工程设计到生产规模调整及验证的整个周期。

Additive Minds(增材思维)研究院额外提供一系列增材制造培训课程和研讨会持续时间为 2 天至 6 个月不等。这些课程涵盖增材制造技术的方方面面,从部件筛选及选择到参数调整、晶体结构以及熔池监控等均有涉及。

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克赖灵总部和园区,位于距慕尼黑市中心30 分钟车程的市郊

(由慕尼黑的Mayr | Ludescher |Partner 提供)

3D打印用户可派遣一支工程师及技术人员团队到EOS Additive Minds(增材思维)创新中心,Additive Minds(增材思维)的专家团队将在6到 18 个月的时间内对用户的技术团队进行培训和提供发展指导。在此期间,双方有可能共同开发新的3D打印应用,直至该应用进入生产阶段。在此阶段结束后,用户的技术团队能够将所掌握的知识立即应用于生产。通过这种合作,用户会掌握充足的知识,帮助他们在以后自行开发更多增材制造应用。在EOS克赖灵总部的创新中心,在全球不同区域的 EOS 创新实验室以及客户现场(即客户私有的‘卓越中心’)都能见到这种合作。

第一次经历内部3D打印应用开发流程的企业都能够意识到,3D打印应用开发周期的长短对于项目的成败至关重要。所有企业能够给到一项新的3D打印应用项目的预算和时间都是有限的。EOS表示,通常用户将3D打印技术应用于一项新的批量生产任务的探索周期为2年,与Additive Minds(增材思维)创新中心合作的用户,则可以在 6 到 18 个月内采用增材制造技术进行批量生产。

近年来,金属增材制造的流程、技术、应用以及材料方面都在快速的发展。对于计划将3D打印技术用于批量生产的公司而言,需要经历实质性的转型才能成功的将这项新技术融入到日常的业务中。EOS 表示,通过提供Additive Minds (增材思维)服务,用户将在向增材制造转型的过程中得到充分支持,从而成为所在行业应用3D打印技术的佼佼者。

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