汽车行业增材制造：捷豹路虎3D打印支持年产40万辆汽车的生产线

英国汽车制造商捷豹路虎（JLR）的增材制造技术专家Luke Fox在最近的英国3D打印生态行业协会论坛上，阐述了3D打印如何提升该公司豪华汽车生产的经验。

值得注意的是，该车企并未将3D打印用于最终使用部件的大批量生产；相反，其价值在于满足日益增长的个性化定制需求，同时加速测试车辆功能原型的生产。后者代表了捷豹路虎在其增材制造中心内部制造的大多数部件。Fox强调了这种增材制造能力的重要性，并表示如果没有3D打印，该公司将无法如此快速地完成测试。这位技术专家还讨论了增材制造如何解决当前汽车行业面临的最紧迫问题。

汽车制造商正努力减少碳足迹，并使车辆符合环境法规，而许多汽车可持续性目标期限即将来临。据Fox称，3D打印将在实现JLR到2039年整个供应链净零排放的承诺中发挥关键作用。捷豹路虎增材制造英国公司（AMUK）是英国3D打印生态系统公司的行业协会，其最近的成员论坛在航空航天制造商GKN Aerospace位于布里斯托尔的全球技术中心举办。

捷豹路虎如何使用3D打印技术

2018年，JLR承诺每年生产100万辆汽车。然而该公司已改变战略，优先注重质量而非数量，2023年生产了约40万辆汽车。增材制造在实现这一目标质量方面发挥了关键作用。JLR的增材制造中心拥有20台工业级3D打印机，涵盖六种增材制造技术。这些包括HP、EOS的3D打印机，以及SLA、FDM和PolyJet 3D打印机。

捷豹路虎增材制造中心的 EOS 3D 打印机

聚合物粉末床熔融技术占公司增材制造能力的87%。立体光固化成型占其系统的8%，而材料喷射和材料挤出分别占3%和2%。“目前，我们内部仅从事聚合物业务，不进行任何金属3D打印，”Fox补充道。增材制造中心在公司内部扮演着卓越中心的角色，从早期设计模型到功能部件都发挥着各种作用。该中心被设立为内部资源，JLR所有部门的工程师都可以申请3D打印部件。

增材制造技术也已融入捷豹路虎公司不同中心和部门。作为JLR的生产基地之一，Halewood工厂的工程师拥有大约十几台工业级FDM 3D打印机。其他制造和工程现场也分布着较小的桌面FDM系统。据Fox称，这些打印机用于快速原型制作和测试，然后才将更复杂的部件带到AMC，这种分散的方法有助于保持灵活性。

 

过去，JLR曾利用增材制造生产最终使用的汽车零部件。一个显著的例子是2019年的捷豹XE SV Project 8，它融入了十多种增材制造的部件。这些部件包括前牌照架支架、汽车座椅头枕支撑和外部空气动力学特征。然而，这些都是小批量生产，Project 8仅生产了300辆。

一个更实用的用例是涉及旧款部件。Fox提到了1999年款路虎发现2座椅把手的一个反复出现的问题，这个部件容易损坏。拥有该车型的客户现在期望能从路虎经销商处订购替换部件。然而，最初生产这些部件的公司已不复存在，且注塑模具也已丢失。

3D打印的路虎发现2替换座椅把手

JLR的解决方案是在公司内部3D打印这些部件，并稍微改变几何形状以增加耐用性。“我们每年打印大约50个这样的部件，客户通常不知道这些替换部件是3D打印的，个性化定制是增材制造在汽车领域的另一个显著应用。个性化定制肯定不会消失，所以我们正在做很多这方面的工作。JLR正在积极研究如何利用3D打印实现更多定制部件，如个性化油箱盖和仪表盘。”

然而，JLR增材制造工作的“绝大多数”都集中在测试车辆的功能原型上。3D打印原型部件显著加快了测试过程，使设计更改的制作和评估比传统制造方法快得多。

捷豹路虎金属3D打印路线图

Fox表示，捷豹路虎未来将进一步扩大增材制造的应用，但更注重的是扩展能力而非单纯提升产能。这一战略发展的重点之一在于显著增强其金属3D打印能力。JLR已借助外部金属3D打印技术，为Range Rover SV 460车型生产了豪华后桌组件，该部件由一级供应商制造，年产量约为40件，虽属低产量部件，却标志着金属增材制造已应用于JLR的生产车辆中。

随着公司规模的扩大，JLR正积极探索将金属3D打印技术融入更多大批量制造应用场景。Fox提及了一个重大项目，该项目通过3D打印技术来支持约一百万个零件的生产。在项目初期，JLR采用了激光粉末床熔融技术进行初步的概念验证测试。随后，为了获取更严格和精确的结果，团队计划生产几百个金属部件，并转向使用粘结剂喷射技术，同时考虑将金属注射成型作为最终的生产技术。

据Fox介绍，粘结剂喷射3D打印工艺所生产的部件在机械性能上更接近预期目标。这种方法不仅能够在不承担高昂的传统金属制造工具成本的情况下，实现更广泛的测试和精细化调整，而且还为JLR在投产前更有效地优化设计提供了可能。在讨论JLR更广泛的增材制造战略时，Fox强调了平衡内部能力与外部合作的重要性。虽然JLR能够在内部进行原型制作和部件测试，但在扩展到全面生产阶段时，往往需要将工作外包给专业的供应商。

Fox坦言，JLR并不具备大规模生产的能力，因此他提出的“恰到好处”的选项是，与供应商就内部设计和测试进行紧密合作，并在生产规模逐渐扩大时逐步移交相关责任。这种合作模式已被其他汽车制造商，如兰博基尼所采用，显示出其在利用增材制造定制化优势的同时，将大规模生产过程转移给第三方的有效性。

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