成熟的研發(fā)手段，一汽大眾的3D打印之路
魔猴君 行業(yè)資訊 1649天前
作為今年TCT亞洲峰會(huì)的演講嘉賓，一汽大眾的試制負(fù)責(zé)人吳宏濤先生是國內(nèi)較早使用3D打印技術(shù)的整車OEM的用戶。
2004年，一汽大眾成立了試制部門。借鑒德國大眾的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，一汽大眾在2005年購買了第一臺(tái)Stratasys FDM打印設(shè)備，到如今已經(jīng)有15個(gè)年頭了。現(xiàn)在一汽大眾一共有三臺(tái)塑料件3D打印設(shè)備在運(yùn)行，分別是美國3D Systems iPro 8000，Stratasys 的 Fortus 450。
2020年TCT 亞洲展即將開展之際，吳宏濤先生在TCT亞洲視角EP訪談欄目中談了一汽大眾的3D打印之路。以下是吳宏濤先生分享的內(nèi)容。
l 從試制到生產(chǎn)，3D打印的應(yīng)用成熟度
3D打印技術(shù)目前的優(yōu)勢還是在小批量零件制造領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已經(jīng)成為一種成熟的研發(fā)手段。十幾年走下來，一汽大眾通過SLA、SLS、FDM等3D打印技術(shù)試制過零件，在試制方面，無論是價(jià)格還是性價(jià)比，3D打印都很有優(yōu)勢。目前一汽大眾的3D打印零件用于試制裝車時(shí)，主要用作搭載零件使用。即不測試零件本身的性能，只是用作搭載其他的零件做實(shí)驗(yàn)或者做整車性能試驗(yàn)，一個(gè)小的塑料零件對于整車試驗(yàn)的性能影響不大。
3D Systems iPro8000打印出來的扶手組件
目前3D打印零件應(yīng)用在整車制造生產(chǎn)中，主要以工裝夾具為主，這方面近兩年應(yīng)用普及很快。就工藝層面而言，F(xiàn)DM工藝比較適合工裝夾具，設(shè)備使用和操作都比較簡單，而且可以實(shí)現(xiàn)蜂窩結(jié)構(gòu)打印，消除零件殘余內(nèi)應(yīng)力，尺寸形狀比較穩(wěn)定，零件不會(huì)隨著時(shí)間而變形。另外FDM工藝一般用ABS材料，這個(gè)材料有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)，表面不軟不硬，比較適合制作直接接觸零件表面的工裝夾具。
如果3D打印零件太軟，就容易損壞磨損，太硬則會(huì)劃傷工件表面。有一些要求強(qiáng)度比較高、表面耐劃傷的夾具，也會(huì)用到選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）工藝。一般說來，目前試制裝車（試驗(yàn)車）的零件，比較傾向使用SLS 3D打印技術(shù)，這種零件強(qiáng)度高且耐溫性能好。
SLA打印的中扶手儲(chǔ)物盒本體
FDM打印的儀表板分裝夾具
目前，3D打印最大的優(yōu)勢還是在小批量制造領(lǐng)域，對于一個(gè)件一年生產(chǎn)幾十萬甚至上百萬的大批量生產(chǎn)應(yīng)用，模具工藝比較有優(yōu)勢，無論在成本還是效率方面都遠(yuǎn)優(yōu)于3D打印。如果將3D打印技術(shù)應(yīng)用于最終零部件生產(chǎn)，也將以小批量制造為主，比如當(dāng)汽車制造商需要開發(fā)幾百臺(tái)車的情況。
目前，3D打印在批量車零部件生產(chǎn)的應(yīng)用主要是面向高檔車，其搭載的很多部件（包括金屬或塑料件）都可以用3D打印技術(shù)制造。其中一個(gè)原因是，高檔車本身的產(chǎn)量很少，開批量模具不劃算。但對于大眾車型而言，一般一個(gè)車型每年都要生產(chǎn)幾十萬，如果零件既可以用現(xiàn)有模塑工藝制造，又可以用3D打印工藝制造，那么3D打印在這種情況下就不具有經(jīng)濟(jì)性。
但另一方面，3D打印能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的本質(zhì)屬性，決定了3D打印工藝在未來的批量制造領(lǐng)域注定將占有一席之地。對于傳統(tǒng)工藝無法制造的零件，3D打印技術(shù)將大顯身手！實(shí)際上，對于小的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零件，3D打印相對于機(jī)加工藝是具有成本與效率優(yōu)勢的。
SLS工藝打印的REEV諧振腔
l 汽車應(yīng)用的技術(shù)瓶頸
3D打印零件其實(shí)還是有不如意的地方，簡單地說如果要想獲得一個(gè)高強(qiáng)度，表面質(zhì)量優(yōu)異，并且耐溫性能又很好的零件，目前來看3D打印技術(shù)還很難同時(shí)滿足這三方面性能的要求。這是一個(gè)很大的困擾，有賴于3D打印技術(shù)的進(jìn)步，更多的是材料技術(shù)的發(fā)展。對于汽車行業(yè)而言，高的強(qiáng)度，優(yōu)異的表面質(zhì)量，較高的耐溫性，這三個(gè)方面的性能是最受關(guān)注的。
SLS 3D打印的零件本身強(qiáng)度以及耐溫都很好，但是表面稍差一些。并且這種工藝一般都是用尼龍或改性尼龍材料，這種材料本身比較硬，處理起來就會(huì)比較難，很難打磨，加上目前人工成本比較高，所以用粉末燒結(jié)的零件一般不處理表面，只用作結(jié)構(gòu)件。直接接觸零件的工裝夾具一般也不用的SLS打印，因?yàn)檫@種材料比較硬，容易劃傷零件表面。
對于汽車上使用的塑料件，目前尼龍所能提供的強(qiáng)度就足夠了。汽車上對于3D打印零件的強(qiáng)度要求其實(shí)不是很高，籠統(tǒng)的說就是中等要求；提到耐溫，一般140℃足夠了，尼龍材料完全可以達(dá)到，但是表面質(zhì)量，尼龍材料就稍微差一些。
對于高光的展示零件，表面看起來需要像鏡面一樣光滑，或者只要經(jīng)過簡單的處理就能達(dá)到鏡面要求，在這類應(yīng)用中，一汽大眾通常用SLA 3D打印技術(shù)，該技術(shù)制造的零件表面質(zhì)量很好，看起來很漂亮。但是SLA 3D打印零件在空氣中放置一段時(shí)間容易吸收空氣中的水分容易發(fā)生變形，因此一汽大眾現(xiàn)在將這種技術(shù)用來制造翻模的原型件，或者制造短期展示的展示零件。
SLA工藝打印的電動(dòng)車控制器罩蓋
吳宏濤先生談到，一汽-大眾將緊跟3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢。對于個(gè)人而言，他比較看好基于激光的金屬3D打印技術(shù)，這個(gè)技術(shù)對增材制造的影響會(huì)很大且很深遠(yuǎn)。3D打印材料技術(shù)的發(fā)展，目前還是有很多不如意的地方，但相信這些問題將隨著材料技術(shù)的發(fā)展來解決！一汽-大眾也在不停地進(jìn)行設(shè)備的更新?lián)Q代，以服務(wù)于研發(fā)發(fā)展，確保技術(shù)領(lǐng)先！
來源：3D科學(xué)谷
