比亚迪和特斯拉选择3D打印,将为新能源汽车制造带来改变
3D打印技术参考注意到,知名的电动汽车品牌比亚迪和特斯拉均在接触3D打印技术。今年9月,比亚迪发布了3D打印高级工程师的招聘职位,主要探索该技术在新能源汽车领域的前瞻应用开发,包括但不限于整车试制、汽车零部件和热管理期间等领域;2022年,比亚迪还成立了新电池公司,经营范围包含增材制造业务。特斯拉则正与多家3D打印砂型铸造公司合作,以寻求一种低成本的将车身底部铸造成一体的方法,同时它还在使用3D打印技术来制造工装夹具。
新能源汽车的新赛道无疑使中国汽车品牌真正实现了崛起,但国内各品牌之间的竞争也异常激烈(比亚迪和长城,华为和小鹏之间均爆发过口水战),并且有新的玩家也在不断涌入(如小米)。从近两年国内的汽车市场可以看出,新车的上市速度普遍加快,一个品牌一年内新上市的车型也越来越多,让消费者总有一种买了就吃亏的感觉。
从原始设备制造商或各级供应商的角度来看,要想成功占领市场,需要解决两个关键挑战:上市速度和供应链弹性。原始设备制造商和供应商都必须找到创新的方法来管理交货时间、推动质量保证并确保产品的可追溯性。而两家世界上最知名的新能源新车品牌,都已经在关注3D打印技术,那么该技术能为新能源汽车的制造带来哪些改变呢?
多年来,3D打印一直被视为一种原型解决方案,但现在它非常适合应用于汽车生产线。通过专门为增材制造流程创建设计,工程团队可以在设计完成后直接从原型制造转到生产。
与传统技术(例如注射成型和铸造)相比,3D打印也正在成为首选解决方案。借助增材制造,当今电动汽车生产线的短期生产更加经济高效,生产速度大大提高。增材制造根本不需要像传统制造那样创建工具或修改模具,因此节省了生产更换所需的时间和成本。
3D打印使电动汽车制造商能够在不牺牲部件质量或安全性的前提下减轻车辆重量并改进重量分布。以3D Systems先进的生成式设计和拓扑优化软件为例,工程师可以设计具有有机几何形状的支架、连接器和其他部件。
这些创新的设计几乎都通过空心或蜂窝状特征以及更少的连接部件来节省材料,同时实现相同或更好的结构完整性。
在某些情况下,如果采用传统方式,一些单个部件需要生产10个单独部件并组装才能获得,而3D打印可以直接制造此类部件。
制造商可以制造物理上更坚固的单个3D打印部件,而无需将多个部件装配或焊接在一起,从而造成设计中存在结构缺陷。这种整合不仅限于部件设计和组装,还会对库存管理产生巨大影响。DfMA与DfAM的完美结合。
目前,可3D打印的材料种类非常丰富,以3D Systems为例,其3D打印材料(尤其是聚合物)选择范围十分广泛。由于材料种类繁多,在传统方法中由金属制成的组件现可以使用轻质聚合物制造。这些材料的热特性也为电动汽车制造商带来了新的优势。例如,众所周知,电动汽车电池很难保持最佳状态。
3D打印还能够生产具有特定特性的定制器件,为电动汽车生产线带来了巨大变革。3D Systems提供了专家指导,可帮助用户在设计中集成例如3D打印热管理的功能,以此改进调节温度,以更低的机械工作量和更快的开发周期实现高性能。
总的来说,电动汽车制造商面临着加快产品开发周期、控制生产成本和开发美观的设计等压力。这些需求与增材制造的能力完全吻合,因为增材制造简化了设计和制造过程的每个步骤,从原型设计到搭桥制造和备件。以下是迄今为止最常见的一些应用:
• 车身内饰 / 仪表板组件
• 电池外壳和电子板外壳
• 热交换器和热管理系统
• 电气连接器
• 金属结构组件
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