当前，国际汽联新批准了两种可用于2021赛季3D打印的高性能铝合金：A6061-RAM1和A2024-RAM2。这两种材料都具有较高的比强度，可以为汽车节省更多重量。同时还批准了其他几种3D打印金属材料，包括Inconel 625、钴铬合金以及其他牌号的钛合金和钢材料。 截至目前，被国际汽联批准的3D打印金属材料包括：• 铝合金：AlSi10Mg，AlSi7Mg，Al Cl-30AL • 颗粒增强铝合金：A20X，2024-RAM2、6061-RAM2 • 铝镁合金：Scalmalloy • 钛合金：1级，2级，Ti6Al4V，Ti5553，Ti6242。 • 钢合金：316，304，MS1，15-5PH，17-4PH，300M，4140。 • 高温合金：Inconel 625，Inconel 718，钴铬合金。 • 不含铍的铜合金。 关于3D打印高强铝合金的种类，可以查看《当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总》；关于钛合金Ti5553、Ti6242，可以查看《可替代Ti6Al4V | 航空航天结构应用和增材制造工艺的极佳候选材料》；关于铝合金3D打印存在的问题，可查看《铝合金在增材制造应用过程中的主要局限性和缺陷类型》。其他材料问题，查看延伸阅读。 无法忽视3D打印技术的细分领域 一级方程式赛车是国际汽车联合会 (FIA) 认可的最高级别的赛车，这意味着 F1 赛车是世界上最快的公路赛道赛车，能够达到 370 公里/小时（230 英里/小时）。要让汽车跑得这么快，需要大量的工程设计，每个F1车队都使用尖端技术来保持竞争力，3D打印是其中的关键技术之一。 轻巧且符合空气动力学，是达到保证速度的重要因素，这是3D 打印技术最为擅长的两件事。工程师在火箭和战斗机上采用 3D 打印的原因与 F1 团队使用该技术的原因相同：减轻重量和设计自由。不仅外部零件需要符合要求以减少阻力，而且 F1 赛车对于它能实现的马力来说显得体型非常小，因此所有内部零件都必须占用尽可能小的空间。许多组件必须相互嵌套，并且必须设计为能够适合任何可用空间，因此没有比 3D 打印更好的方法来制造此类零件。 阿尔法·罗密欧 此外，F1车队基本上每年都会制造新车。每年重新制造同一辆车已经非常困难，而且这涉及到研发改进、测试、检查和练习时间。很明显，如果车队不依赖3D打印个性化、快速无模制造的特点，将难以实现生产零件的迭代。 在2020赛季，阿尔法罗密欧车队“C39”配备了143个3D打印零件，分别为58件钛合金、19件高性能铝合金以及66件普通铝合金，类型涵盖底盘插件、冷却回路管道、安全结构、轻型整流罩以及其他车身零件等。使用3D打印生产这些零件将汽车的重量减少了至少2％，这对F1赛车的性能而言意义重大。 阿尔法·罗密欧C39和C41上的3D打印材料和零件数量  为进一步提升赛车性能，阿尔法•罗密欧进一步增加了2021赛季新款赛车C41中3D打印零件使用量，达到304个。其中AlSi10Mg、Scalmalloy超级合金、Ti64和不锈钢零件的比例分别为40％、36％、22％和2％，这些不同材料的零件分布在赛车中的不同位置，使得C41上面的3D打印零件的总重达到14860g，相比C39的13140g稍重。  3D打印的赛车管道盖（图片来源：阿尔法罗密欧赛车） 汽车制造商已经越来越多地将拓扑优化和衍生式设计作为开发具有最终用途应用的3D可打印部件的一种手段。 2021赛季纳斯卡杯赛，STEWART-HAAS赛车也采用3D打印减轻重量、提高性能。Stewart-Haas与Autodesk合作，成功使用Fusion 360衍生式设计软件，使制动踏板重量减轻了32%，同时提高了刚度和整体安全性。通过雷尼绍RenAM 500Q系统3D打印，改进后的踏板已安装在Cole Custer的 750 bhp福特野马上。 在去年，Fraunhofer IAPT与菲亚特合作，将其一辆跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中，重量比原始部件减轻了36%。  Stewart-Haas与Autodesk合作3D打印的制动踏板 菲亚特将跑车的12个部件整合到一个3D打印的悬架部件中 保时捷3D打印的铝合金活塞 同样的，保时捷还与通快和马勒合作，为其旗舰911超级跑车3D打印了升级后的发动机活塞。使用AI主导的设计方法，制造商已经能够将冷却管道集成到实验活塞的“冠部”中，一旦安装，就可以有效地为车辆发动机增加30马力。  在刹车制动方面，过去几年已经有几家汽车公司考虑采用3D打印制造相关部件。2019年7月，英国公司Carbon Performance使用其专有的平台，3D打印了刹车卡钳；此后不久，布加迪成功对其3D打印的制动卡钳进行了成功演示。 END 从国际汽联公布的3D打印金属材料清单可以看出，有很多材料并不是当前主流使用的3D打印材料，很多属于并未得到充分验证的新开发材料。因此也可以看出该领域对3D打印技术以及新材料的需求程度。如文中指出，航空航天和汽车领域对3D打印技术具有共同的需求，复杂零件制造、轻量化、小批量快速生产。当一个领域深刻认识到这项技术的特点，你会认为，3D打印技术，真香。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576; 硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.从143到304，多材料3D打印为汽（赛）车提速、增效、降本 2.布加迪3D打印再创新高，小身躯，大力量 3.福特公司看重铝合金粘结剂喷射3D打印 4.从实验室走向生产线，3D打印的未来就是汽车轻量化的未来

在汽车开发过程中，工程师需要大量定制化合适的生产工具，这些工具往往是针对特定的任务和模型而设计的。仅福特福克斯的系列生产就需要50多种不同的装配工具，这些工具最初都在试点工厂进行开发，之后再在所有欧洲工厂进行现场3D打印。 通过外部制造商采购这些工具需要大量时间，成本高，并且会减慢开发进度。为了优化工作流程，福特的增材制造团队将Ultimaker、BigRep等品牌打印机集成到工作流程中，用于设计和制造装配工具，如夹具、治具和量具。一般而言，这些工具设计复杂，而且成本效益高、生产速度快且能直接在现场生产。 由于工件数量较少，3D打印制造的花费相对较低；比传统方法制造的工具更轻，且能更快适应额外需求。与常规生产的传统工具成本相比，每件工具能节省1000欧元用于打印装配辅助工具，如夹具和治具。从原先平均10周的包括设计与制造在内的外部合同，到现在即使是复杂的装配夹具，最迟也能在10天之内完成。福特如今采用的Bigrep pro3D打印机成型尺寸达1立方米，完全能够用于打印大型工业零件。 Bigrep pro 3D打印机成型尺寸达1立方米 Bigrep打印的大尺寸汽车定位工具 FDM 3D打印的优势在于材料。大量的耗材和广泛的材料特性为实际应用提供了正确的解决方案。仅采用一种增材制造工艺，生产设备便可满足最多样化的应用和操作环境的要求。耗材及其材料性能的范围几乎无止尽：强度、弹性、耐热性、强度、回弹性、耐久性，皆在可预期的变化范畴中。对于3D打印技术而言，至关重要的一点是能在不损失材料性能的情况下，保质保量地进行打印。 FDM3D打印机使用的另一个关键因素是开放式的耗材系统，3D打印生产工具可单独适用于来自不同材料制造商的具有不同材料性能的耗材，以实现各自的应用和制造。3D打印机的这一特征在生产设备、工具和装配辅助方面尤为突出，展示出增材制造过程存在的颠覆性潜力，并已经带来了示范性的改变。特别是在装配工具方面，应用程序不仅形式非常多样化，而且适用范围特别广泛。 欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.视频：探访通用汽车专用于增材制造的新工厂 2.FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用 3.宝马故事：还在专注锻造？不，它早已将3D打印规模化应用在日常生产中 4.大众汽车首次在生产中全面使用粘结剂喷射金属3D打印

2021年6月10日，美国防部研究与工程副部长办公室发布国防部5000.93指示《增材制造在国防部的使用》，该指示作为首份面向增材制造（AM）的顶层政策文件，就增材制造在国防部的实施和应用制定政策、明确责任并细化程序。5000.93指示是对国防部1月发布的《国防部增材制造战略》的进一步落实，将有力推进增材制造在装备研制、保障、战备中的高质量协同发展、安全应用和稳定供应，支撑应急能力采办和中间层采办等程序的快速应用与部署需求，以及以数据、模型为驱动的数字工程转型目标。 5000.93指示《增材制造在国防部的使用》文件首页（美国防部图片） 一. 指示发布背景 1. 增材制造是加速创新和提升战备水平的重要支撑技术增材制造作为一种可以快速、按需且可定制的制造手段，能够直接支撑美军的后勤和作战改革，短期看可快速使用以满足战备需求，长期看可通过创新设计改进系统。广泛使用增材制造给美军带来的预期优势至少包括：驱动更具杀伤力系统的设计创新，提升装备完好率，赋予作战人员在战区现场敏捷解决问题的能力。此前，国防部牵头成立国家增材制造创新机构，并先后发布《国防部增材制造路线图》、《增材制造标准化路线图》、《国防部增材制造战略》等文件，稳步持续地推进增材制造的发展和使用已是美军共识。 根据国防部推进增材制造的途径，当前已处于第二阶段。未来，各军种与业务机构还将制定详细执行计划，并在每年列出优先级清单，支持预算和资源的分配（美国防部图片） 2.《国防部增材制造战略》的落地实施需要政策明确规范与引导2021年1月，隶属美国防部研究与工程副部长办公室的国防制造技术项目办公室发布《国防部增材制造战略》，提出 “将增材制造集成到国防部和国防工业基础中、协调国防部和外部合作伙伴的增材制造活动、推动和促进增材制造的敏捷应用、提高增材制造应用熟练程度、加强增材制造工作流的安全性”五项战略目标，旨在促进建立更敏捷、适应性更强和更一致的国防供应基础，使增材制造广泛应用于武器系统创新设计，提高系统可靠性和作战能力。目标已明，关键聚焦领域与工作流程的建立还需出台政策进行规范引导，以细化需求方与责任方的职责与义务，建立统一的标准框架和协作机制。 2021年1月，《国防部增材制造战略》提出五项战略目标（美国防部图片） 3.国防采办改革与数字工程转型要求实现快速、数字制造为落实大国竞争战略和新兴技术快速发展的需要，美国防部在2018年提出数字工程战略，大力推进以数据和模型为核心谋事做事的转型；2019年底以来，国防部对采办政策进行了重大改革，建立了应急能力采办和中间层采办程序（采办周期为2-5年），凸显出灵活、快捷、安全的采办理念。增材制造作为新兴的数字制造手段，是满足数字、快速采办需求的重要途径，发布专项政策来推进建立安全、规范的采办流程，管理并维护核心数据源十分必要。 美国防部意在结合先进技术和数据交换共享等核心能力实现数字赋能的未来（美国防部图片） 二.主要内容与职责 1.国防部政策 通过5000.93指示，美国防部旨在： ——推进增材制造的应用来支持联合部队司令官和作战指挥官的战区需求、变革维修模式和供应链、增强后勤弹性、提升各军种的自主保障和战备能力； ——应用增材制造提升国防工业基础，提高武器系统的作战及持续保障能力； ——确保增材制造计划、项目和需求具备充分的资源； ——开展教育、培训及认证国防部增材制造人才队伍； ——确保国防部网络-物理基础设施和流程的安全性，支持增材制造在武器系统寿命周期中的使用； ——开发并使用有益于武器系统作战或保障能力的增材制造技术； ——通过增材制造社区开展合作并分享最佳实践； ——保护国防部在增材制造技术开发方面的投资，避免技术外泄。 2.主要职责分配针对以上主要事项与目标，5000.93指示明确了国防部研究与工程副部长、国防部首席信息官、国防部采办与保障副部长、国防后勤局以及参联会主席等各增材制造需求方或程序实施攸关方的职责。其中：国防部研究与工程副部长（USD(R&E)）总体负责国防部增材制造应用政策的维护，以及合作交流、供应链集成、教育培训、认证鉴定、标准与指标编制等具体工作的协调与监管，并将增材制造纳入数字工程相关政策和指南。此外，国防部研究与工程副部长要确保在武器系统采办的设计和工程阶段充分考虑增材制造的各种能力和流程，并充分记录增材制造生产的各种零件，为保障工作提供支持。国防部研究与工程副部长还需要组织并指定增材制造联合工作组(JAMWG)主席，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。特别地，国防部研究与工程副部长、各军事部门和国防后勤局(DLA)需要共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，包括增材制造数据管理最佳实践方法，以便在整个国防部内部安全地共享增材制造数据。国防部采办与保障副部长（USD(A&S)）牵头负责整个采办和保障组织体增材制造的协作工作，包括更新和维护相关政策；酌情推动使用增材制造来满足武器系统性能和保障要求；为特定的增材制造数据类别建立并维护包含商定价格和相关权限许可的数据库；将增材制造纳入知识产权政策和指南；评估国内增材制造设备和材料的工业制造能力，以打造一条能力强大且具有弹性的增材制造供应链；指导国防采办大学开展相关培训等。国防后勤局局长负责将增材制造纳入供应链，确保供应商生成的增材制造数据由国防后勤局提供给适当的国防部下属组织；开发、维护和管理联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统门户网站，用于共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据管理能力；牵头制定通用数据要求和验收标准相关流程和指南；识别最佳实践方法并根据需要修改系统和流程，将增材制造能力与供应链信息技术架构、业务支持系统和流程集成。国防部首席信息官（CIO）负责制定各种网络安全要求和标准，发布国防部“全球信息网格的通用集成信息计算和通信环境”指南，以在必要时为增材制造技术的实施提供支持。国防部具有相关需求的部局负责制定和审查机构层级的持续保障计划；建立和维护必要的数字、网络物理和整体网络基础设施；指导如何使用增材制造数据框架；推动增材制造能力与企业架构和业务支持系统和流程的集成；协助定义有关增材制造实施进度和结果的各项通用指标，按需跟踪和报告有关指标的数据。参谋长联席会议主席负责与国防部长办公厅合作推进联合部队的增材制造技术和创新；与军种采办负责人合作，确定与联合项目相关的寿命周期保障计划中增材制造的适用性；支持在作战司令部（CCMD）内部执行各种战区保障计划，促进增材制造在作战行动中的使用。 三.程序与指导 围绕增材制造推广使用中涉及的采办、研究与工程、供应链、数据管理、数据与设备安全、规格与标准、培训与教育以及合作等主要流程与要素，5000.93指示制定了相应的程序与指南，系统地指导各相关责任部门领导推进面向增材制造的设计、合同要求、数据管理框架、材料与工艺研究、质量鉴定与认证、增材制造供应链集成、跨域模型交换、网络风险评估、标准制定、知识体系构建等工作。 1.采办中的增材制造增材制造应被纳入采办过程，并充分考虑增材制造可能对武器系统设计产生的影响，以及合同或协议如何解决维修和持续保障期间增材制造零件和数据的可用性问题；确保合同包含并明确规定足以实现增材制造的数据要求，酌情包括一份增材制造数据管理计划；确保合同条款详细说明了需要标识的零件，这些零件在材料清单、构型管理文档和其他相关增材制造数据中明确使用增材制造进行生产，或者可能使用增材制造进行生产；确保增材制造数据要求包括测试要求和验收或拒收标准；仅获取必要的增材制造数据和相关许可权来满足机构的各项需求。2.研究与工程开展材料和工艺特性研究，提高增材制造工艺和零件质量的可靠性，加快鉴定和认证过程；对增材制造采取国防部通用的风险定义，并制定政策来定义使用增材制造零件所需的鉴定、认证、风险评估和批准权限级别；使增材制造的鉴定程序和验收标准与各项通用标准、规范和实践方法保持一致。3.在供应链中集成增材制造使用经批准的增材制造零件来源，以完善供应链流程和程序，满足装备战备需求；充分利用现有的增材制造能力，并根据需求的紧迫性制定支持快速生产增材制造零件的流程和程序；监控增材制造供应商的实施、使用、绩效和效能；向国防后勤局和适当的国防部供应组织提供增材制造零件数据和增材制造需求信息，并在必要时通过国防后勤局在国防部内共享；制定通用的增材制造数据标准和要求以及增材制造零件验收标准；记录并维护一份已成功交付增材制造零件和增材制造原材料的来源清单；定义有关增材制造实施进度和结果的通用指标，并根据需要嵌入各个流程来跟踪和报告增材制造的指标数据。 2021年2月，ExOne公司获得美国国防部合同，用于开发可部署在集装箱内的完全可操作、独立的3D打印工厂，集装箱工厂可通过陆海或空运直接部署在现场，用于制造支持战区、灾难救援或其他远程操作的部件（ExOne公司图片） 4.数据管理确保增材制造活动符合有关数据访问和技术数据、计算机软件和其他知识产权的所有法律、法规、政策和相关合同条款要求；充分利用国防部核心知识产权的资源；使用与国防部数字工程战略和实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集；开发、使用和支持联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统和其他安全、可互操作的数据管理能力，并将基于通用数据框架的相关数据连接到每个组织内部的权威数据存储库和系统。5.数据与设备安全提供安全可靠、可互操作的数字化商业信息和数据系统，包括但不限于联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统；根据需要对增材制造数据系统和设备的现有网络安全流程和政策进行更改，并定期开展基于任务的协作网络风险评估。6.规范与标准在最大程度上使用与增材制造相关的非美国政府规范和标准；如果缺少现有的规范或标准，可通过非美国政府的标准组织来制定此类规范或标准。7.培训与教育为国防部使用增材制造或承担增材制造相关职责的适当劳动力提供培训和认证，包括管理人员、工程设计人员、设计人员、操作人员、维修人员和采办专业人员；创造各种研究和教育机会，提高增材制造社区的技术水平和技能。8.协作通过增材制造联合工作组（JAMWG）和联合国防制造委员会（JDMC）积极开展协作，共享增材制造的最佳实践方法。 联合国防制造委员会（JDMC）、增材制造联合工作组（JAMWG）与细分领域的组织关系和成果物（美国防部图片） 结束语增材制造作为能够颠覆研制、生产和保障模式的前沿技术，受到了美国防部的长期重视。5000.93指示的发布标志着国防部对增材制造的规划布局已经从技术与标准探索阶段、形成战略共识阶段进入到政策落实与执行阶段。1.“同文共轨”-通用数据框架与标准规范是增材制造向供应链集成的关键5000.93指示强调由国防部研究与工程副部长牵头与各军事部门和国防后勤局共同定义一个通用的国防部增材制造数据框架，并推动建立一致的增材制造鉴定、认证和风险管理方法。此外，国防后勤局将基于数据框架开发联合增材制造模型交换（JAMMEX）系统，使国防部各实体安全地访问和共享经批准的增材制造数据集和其他安全、可互操作的数据。可互操作的数据管理能力将有助于国防部实体使用通用数据管理最佳实践方法和构型控制，根据需要安全地访问和共享、购买或许可使用增材制造数据，支持打造能力强大且具有弹性的增材制造供应链。2.“通功易事”-国防部各部局分工明确、协作共享，齐推增材制造使用5000.93指示明确了国防部使用和发展增材制造的各项职责，研究与工程、采办与保障、数据收集共享、信息安全等事项均有明确分配；协作机制方面，指示强调由国防部研究与工程副部长牵头组建增材制造联合工作组(JAMWG)作为国防部的联合增材制造论坛，并要求采办与保障副部长与国防后勤局、提出增材制造需求的各军事部门、国防部各直属局和国防部外勤机构相关负责人参与，以在国防部的联合监督下开展协作，分享最佳实践方法。国防部内相关部门各司其职同时协调配合，为联合推进增材制造的发展使用提供了有力保障。3.“相辅相成”-天生的数字制造技术已成为数字工程转型的重要抓手5000.93指示要求将增材制造纳入数字工程政策和指南，使用与国防部数字工程战略和机构层数字工程实施计划一致的某种基于模型的工程制造工具集，并将相关数据输入权威数字数据库。不同于传统制造方法，增材制造是天生的由数据驱动模型、进而驱动制造的数字制造手段，这一优势契合了国防部建立权威数据源并以数据模型驱动决策的数字工程转型战略，更易融入数字采办流程中；反之，数字工程转型建立的工具和数字线索方法也能为增材制造的使用赋能。5000.93指示顺应了国防部采办改革中对灵活、快捷采办的需求，并与数字工程战略联动实施，将持续加速增材制造向装备现代化治理中转化与集成，支撑建立更敏捷、适应性更强的国防工业基础。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.美国防部授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱制造合同 2.GE公司的新尝试：采用金属3D打印代替铸造，发现成本更加经济 3.GE 增材：连续增材生产是一场马拉松，而非短跑冲刺 4.大型零件增材制造整合设计，看GE增材高级设计工程师如何说

今年上半年，美国陆军与该国应用科技研究组织（ASTRO）签订了一份合同，涉及开发一款新的金属3D打印设备，用于坦克和悍马的单件装甲车底盘直接制造。ASTRO声称，这款打印机将能够打印尺寸为30 x 20 x 12 英尺（约9 x 6 x 3.6 m）的单一、无缝战车外部构件，从而缩短交货时间、显着降低制造成本、并实现更轻的车辆设计。该组织首席研究员透露，大规模增材制造有可能改变军用车辆的制造方式，同时使美军减少对过去脆弱的供应链的依赖。 减轻零件重量、加快制造速度是该领域的关键要素 该设备将成为世界上最大的用于地面车辆生产的金属 3D 打印机，其成型尺寸应该足以构建任何特点的地面车辆零件。作为主要承包商， ASTRO将依次验证当前多种技术，因此与Ingersoll Machine Tool（英格索尔机床公司）、Siemens和MELD Manufacturing等分包商展开了进一步合作。 当前，最为常用的金属3D打印工艺是无异于粉末床熔融技术，其使用高能量选择性地固化金属粉末。2019年，美陆军还要求3D Systems开发9激光器1m x1m x 0.6m的大型SLM金属3D打印机，但该工艺必须完全清除构建环境中的氧气和湿气，以防爆炸并确保打印质量。即便如今SLM技术的成型尺寸越来越大，但与美国陆军项目的规模仍然相去甚远。建造一个具有这种建造体积的密闭腔室将极其昂贵，反复填充惰性气体更是非常不切实际。 拟定的大型金属3D打印机的设计效果图 [来源：美国陆军] 美国陆军项目的另一种可能性是采用DED能量沉积或WAAM电弧增材制造技术，其中机器人系统使用焊接工具头逐渐沉积材料。在此类技术的应用方面，火箭制造公司Relativity Space分别拥有若干台可以打印15英尺（4.5m）、20英尺（6m）甚至30英尺（9m）的“Stargate”的3D打印机，可同时打印第一级和第二级火箭以及整流罩。然而，由于该过程涉及高温，零件质量和热复杂性是难以绕过的问题，因此最终未被ASTRO选择。 Relativity Space世界最大金属3D打印机 对于该项目，另有两种工艺值得考虑。一种是澳大利亚SPEE3D公司推出的冷喷涂3D 打印工艺。它采用细小的金属颗粒以超音速喷出，并与基体接触瞬间产生剧烈的塑性变形，接触面积增大，加上撞击速度快、作用时间短，产生的热量来不及散失，温度的升高使粒子和基体部分熔化，形成局部冶金结合，因此可以利用该技术进行大型零件的直接制造，其速度比激光沉积和送丝电子束熔化都要快出很多。 冷喷涂金属3D打印工艺 然而，ASTRO目前选择了MELD Manufacturing的搅拌摩擦焊技术，这是一种无须高能热源、不需气体保护，能以10倍速度成型的金属3D打印技术。它利用搅拌针与连接件的搅拌摩擦产生热量软化连接处的材料，再通过轴向的压力使得材料连接在一起。在该过程中，材料并未经历熔化与凝固而一直保持固态，且过程中的挤压又起到“锻造”作用，最终得到的是性能良好的细晶组织。细晶组织具有良好的机械性能和疲劳性能，且能改善材料的延展性，这也是材料提高强度等性能的原因。 虽然与粉末床激光熔融技术相比，该工艺所制造的零件仅是接近最终形状，但其能够可靠且快速地沉积金属。不必经历高温过程，还不需要任何特殊的腔室、惰性气体、高能激光器等，只需要旋转工具头并四处移动，从而最大程度保证了制造过程的稳定可靠。 搅拌摩擦焊的原理 Meld Manufacturing搅拌摩擦增材制造过程 Meld Manufacturing已经成功开发出钛合金、铜合金、不锈钢以及镍基合金等主流材料的3D打印工艺。所制造的IN625的疲劳寿命相比原料棒材提高了4倍，并能够以至少10倍于粉末熔融工艺的速度进行材料沉积。而且，该工艺能够制造多金属材料和梯度材料。 对于本文所提到的合作项目，美国陆军要求首先将最终设备的较小版本作为试点项目构建，然后是全尺寸设备。目前，Meld Manufacturing已被美国陆军选为远征技术服务商，使其尽可能靠近战场进行维修和生产战斗车辆部件，同时提高整体效率并降低成本。未来，美国陆军很可能能够自由建造各种一体式车体，从而加快野战的机动灵活性。而在将3D打印用于战地维护方面，美军采用了多种多样的工艺类型，前不久美国防部还授予ExOne粘结剂喷射3D打印移动方舱的制造合同。 ExOne移动方舱，脱脂烧结炉也将集成于内部 武汉天昱“全新一代智能铸锻铣短流程绿色复合制造机床”建成投运 在今年TCT展会上，国内中科煜宸、鑫精合等公司展示了多件大型金属3D打印构件。而近日，被国家限制出口的微铸锻铣一体化增材制造技术（最大尺寸可达：5.8×5.2 ×1.5m）迎来投产。7月1日，“全新一代智能铸锻铣短流程绿色复合制造机床”建成投运，该机床是满足大型金属构件行业应用需求的超大尺寸智造3D打印装备，也是“金属3D微铸锻技术”的第四代大型装备，可一次成型、实现多功能复合以及柔性智能控制。 注：本文内容来自3D打印技术参考。欢迎转发主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.重磅！国家增材中心10m级高强铝合金重型运载火箭连接环实现一体化制造 2.增减材混合制造技术大幅提高武器装备生产速度 3.专题：2021，多激光、超大型金属3D打印的时代已经到来 4.新趋势：使用多工艺融合开发3D打印多材料梯度合金

2018年，惠普宣布将推出基于粘结剂喷射技术的金属3D打印机，经历多年研发和测试，该产品终于将要上市。近日，惠普宣布Metal Jet数字制造方案已面向全球部分地区客户交付，预计于2022年初进入中国市场；全新的Metal Jet技术能够以高于其他3D打印技术数十倍的工作效率及明显低于其他粘结剂喷射成型系统的成本，生产功能性终端机械零件。 从批量化制造的角度，3D打印技术参考认为激光粉末床熔融工艺当前尚无法与粘结剂喷射技术相比，即便前者工艺所配备的激光数量在增多、尺寸也在增大，但工艺本身的限制因素导致了其在成本和速度方面仍然不敌后者。 自新技术发布以来, 领先的制造企业GKN和Parmatech等已经在其工厂规模部署了该数字制造系统，其创新型垂直行业终端零件用户包括知名品牌大众汽车、威乐、Primo Medical Group、OKAY Industries和Cobra Golf等。相较于其他3D打印技术，HP宣称，Metal Jet可将工作效率提升高达数十倍，并显著降低成本。 同时，惠普表示Metal Jet是一项突破性的粘结剂喷射成型技术，是惠普30多年以来对打印头和先进化学技术不断累积和创新的成果。该技术提供4倍冗余喷嘴和双倍打印杆，并大幅减少粘结剂重量，相较于其他金属3D打印解决方案，其工作效率和可靠性大大提高。HP Metal Jet将首先应用于生产不锈钢零部件，交付各项性能均满足或高于ASTM和MPIF标准的成品。 HP Metal Jet技术助力行业转型 ●Parmatech惠普与金属注射成型公司Parmatech展开合作，为客户批量生产Metal Jet金属零件。已有40多年历史的Parmatech是全球金属注塑成型领域的行业领导者，专注于为医疗和工业行业大批量生产高品质、低成本的金属零件。Parmatech总裁Rob Hall表示：“HP Metal Jet是首个切实可行的工业级生产金属零件的3D技术。我们的客户追求极致的性能、质量和可靠性，而惠普的领先技术和颠覆市场的成就让我们有信心能为客户提供超出预期的产品。我们很高兴能够在我们的工厂部署HP Metal Jet，并开始生产手术剪刀和内镜手术钳等复杂零件。HP Metal Jet突破了传统金属加工技术，能实现全新的应用比如制造出新型几何图形的零件。我们相信，HP Metal Jet技术将发挥其关键作用，助力我们开发创新型的解决方案以帮助客户应对各种各样的挑战。”●威乐HP Metal Jet技术还用于为威乐（全球水泵和水泵系统解决方案领导者）生产更经济、液压效率更高的工业零件。威乐需要生产形状各异、尺寸不一的初始液压部件，例如叶轮、导叶体和泵壳，而HP Metal Jet技术生产的零件不仅可以满足高度定制化的需求，还拥有能够承受强烈的吸力、压力和温度波动的高性能。 ●Cobra Golf® 2020年11月,高尔夫球杆行业创新领导品牌Cobra Golf®宣布推出首款采用惠普3D打印技术生产的创新高尔夫推杆产品KING Supersport-35。这款限量新品由来自Cobra、惠普及Parmatech的工程师历时两年共同打造，采用网格结构的全3D打印金属机身，可优化重量分配，提高刀背型推杆的惯性力矩 (MOI)。这款新品还配备了由SIK Golf参与设计的嵌入杆面，让每一次挥杆动作更为精准和连贯。 COBRA高尔夫推杆产品 KING Supersport-35是高尔夫球杆设计和制造方式的一次全新升级。与传统制造方法及其他3D打印工艺相比，惠普Metal Jet技术在设计、生产速度方面均具有优势。COBRA 和惠普于 2019 年初达成合作，设计团队在仅八个月的时间内打造了35个设计迭代版本，充分展示出惠普 Metal Jet技术的设计自由度，和对加快产品创新速度的促进作用。此次新品是双方合作的初次试水，双方还制定了更为长远的合作计划，持续利用惠普增材制造技术打造性能更强的高尔夫装备。2021年，COBRA计划推出另外两款采用3D打印技术的全新产品。 Cobra Golf 市场营销副总裁 Jose Miraflor 表示：“COBRA 致力于提供高性能的产品，帮助处于不同阶段的高尔夫球手发挥出最佳状态，享受比赛乐趣。为了达成这一目标，我们需要在产品的设计、开发和生产过程中采用高效高质的制造工艺。携手惠普与Parmatech，我们充分利用了Metal Jet技术的优势，以经济高效的方式实现了快速的产品设计和迭代升级。相信这款创新性推杆产品，将引领高尔夫运动装备行业迈入一个新时代。” 惠普公司 Metal Jet技术全球负责人 Uday Yadati 表示：“3D打印技术以其优越的个性化和定制化生产特性，将为消费者带来颠覆性的产品和体验。KING Supersport-35便是惠普Metal Jet 3D打印技术赋能产品设计和生产的强有力证明。惠普3D打印的卓越技术、Cobra对创新的不懈追求以及 Parmatech深厚的技术积累，共同为全球高尔夫爱好者打造了这款创新产品。” 专为批量生产而设计 ●GKN GKN是全球领先的粉末冶金技术生产材料和产品制造商，旗下品牌包括GKN烧结金属、GKN海格纳士和GKN增材制造。 GKN首席执行官Peter Oberpar-leiter表示：“我们正处在一个令人兴奋的新时代转折点，3D打印批量生产的未来不可逆转。有了惠普全新Metal Jet技术，我们将摆脱过去的成本限制，抓住拓展业务的新机遇。我们拥有一脉相承的优良传统、专业的粉末生产技术和知识、卓越的数字化金属零件加工工艺，这有助于我们推动整个增材制造价值流实现工业化。加上HP Metal Jet技术的成本和技术优势，我们将帮助客户把效率和产能提高到前所未有的水平。” ●大众汽车…

2021年6月18日大众官方消息，大众汽车正在汽车生产中推进创新3D打印机的使用。大众致力于在未来几年内使3D打印更加高效，适合生产线使用。利用这项技术，大众汽车将能够更快、更灵活地开发和生产零部件，并使用更少的资源。 大众汽车员工在Wolfsburg高科技3D打印中心检查使用粘合剂生产结构件的质量 大众德国沃尔夫斯堡（Wolfsburg）工厂正在第一次用最新工艺——粘结剂喷射（binder jetting process）——制造部件。传统的3D打印使用激光熔融金属粉末逐层构建一个组件，而粘结剂喷射过程使用粘结剂，然后加热并成形所需的金属部件。使用粘结剂喷射成型组件可以降低成本并提高生产率——例如这些部件的重量仅为钢板的一半。目前大众是唯一在生产过程中使用这种3D打印技术的汽车制造商。 为了实现这一创新性的进步，大众汽车在过去五年中投资了几千万欧元。此外，公司还与西门子建立了软件合作关系，并扩大了与打印机制造商惠普（HP）公司的现有合作。随着第一次全面使用粘结剂喷射金属3D打印，大众计划积累关键经验，例如未来哪些部件可以经济快速生产，或者3D打印制造如何支持大众汽车生产的数字化转型。 惠普提供所需的高科技3D打印机，西门子公司提供增材制造专用软件。西门子和大众共同努力的一个关键过程步骤是优化组件在成型室内的定位，这种技术被称为嵌套（nesting），可使每个打印任务生产两倍的零件。 从夏季开始，以上三家公司计划在沃尔夫斯堡高科技3D打印中心成立联合专家组，并利用3D打印实现复杂汽车零部件制造。 目标是到2025年每年在沃尔夫斯堡通过3D打印生产最多10万个组件。使用粘结剂喷射工艺制造的第一批组件已应用于大众T-Roc敞篷车A柱部件。这些部件的重量比传统的钢板组件轻了近50%，仅此效果就充分体现出改善汽车生产的潜力。大众汽车已经成功地对3D打印金属汽车部件进行了碰撞试验。 截止目前，大批量生产还不够经济有效，然而新技术和合作将使生产线应用在经济上可行。 大众汽车采用3D打印已有25年，沃尔夫斯堡工厂现在有13个单位使用各种打印工艺制造塑料和金属部件。典型的例子是塑料组件的原型，例如中央控制台、车门覆层、仪表板和保险杠。金属打印部件包括进气歧管、散热器、支架和支撑元件。在过去25年中，大众已经打印生产了100多万个部件。 大众与西门子的合作是数字生产平台领域全面战略伙伴关系的一部分。3D打印的例子表明，这种转型蕴藏着许多创新的机会。”

2月22日，阿尔法·罗密欧在波兰华沙发布了其2021赛季款新车C41，这台时速达200英里的钢铁巨兽继承了许多上一代C39的配置和部件。最值得关注的是，阿尔法·罗密欧有着丰富的3D打印技术应用经验。本期，3D打印技术参考重点介绍3D打印如何与轻质材料、创新设计结合，为汽（赛）车提速、增效、降本。 从143到304，将赛车上的3D打印零件数量翻番 阿尔法·罗密欧上赛季“C39”总共配备了143个3D打印零件，分别为58件钛合金、19件高性能铝合金以及66件普通铝合金，类型涵盖底盘插件、冷却回路管道、安全结构、轻型整流罩以及其他车身零件等。使用3D打印生产这些零件将汽车的重量减少了至少2％，这对F1赛车的性能而言意义重大。 为进一步提升赛车性能，阿尔法·罗密欧进一步增加了2021赛季新款赛车C41中3D打印零件使用量，达到如今的304个。其中AlSi10Mg、Scalmalloy、Ti64和不锈钢零件的比例分别为40％、36％、22％和2％，这些不同材料的零件分布在赛车中的不同位置，使得C41上面的3D打印零件的总重达到14860g，相比C39的13140g稍重。 阿尔法·罗密欧C39和C41上的3D打印材料和零件数量 阿尔法·罗密欧技术总监表示，3D打印内部制造对于F1车队至关重要，相比从外部供应商订购零件更具成本效益。最终这些特殊设计的零件通过内部的MetalFAB1（Additive Industries）系统打印完成，其制造成本相比通过传统机加工生产的组件降低了约90％。 阿尔法·罗密欧C41 由于今年是这项运动的首个新赛季，其成本上限不超过1.45亿美元，每一分钱都被格外看中，内部3D打印成为该公司控制成本的重要组成部分。 在赛道之外，阿尔法·罗密欧还与Additive Industries合作建立了金属3D打印中心，除四台MetalFAB系统外还拥有13台聚合物3D打印机，每年生产22000个零件。 3D打印实现制造轻量化：从材料到结构 对于赛车运动来说，减重无疑至关重要。当前，轻量化的实现途径主要有三大方面：一是材料的优化设计和应用，二是产品结构的优化设计，三是先进制造技术的开发应用。三者相辅相成实现最终产品的轻量化制造，而产品结构优化设计和材料的优化设计具有广大的研究和开发空间。 轻量化材料就是可以用来减轻产品自重且可以提高产品综合性能的材料。材料轻量化，指的是在满足机械性能要求的前提下，通过采用轻量化的金属和非金属实现重量减轻的方法。在当前的轻量化材料中，钢铁仍然保持主导地位，但比例逐年下降，铝合金、钛合金、镁合金、工程塑料、复合材料等材料比例逐渐增加，这些材料在汽车制造领域的应用尤其广泛。 保时捷利用3D打印技术制造出高性能发动机铝合金活塞 保时捷3D打印的铝合金发动机外壳原型（包含了一系列创新设计） 铝合金是现阶段应用最广、最为常见的汽车轻量化材料。曾有研究表明，铝合金在整车中最多可以使用540kg，这样的情况下汽车将减重40%，奥迪、丰田等的全铝车身就是很好的例子。目前铝合金3D打印材料种类主要有AlSi10Mg、AlSi7Mg、AlSi12等，其中AlSi10Mg几乎占据绝对主流。当前高强铝合金也有很多牌号，本文不再赘述，可查看延伸阅读。 钛合金的主要优点是低密度、高强度密度比和优异的耐腐蚀性，另外即使在温度升至500°C时仍能保持很高的强度。钛合金用于汽车与钢、铝合金以及镁合金相比的主要缺点是成本高，但其在汽车其他方面的应用具有轻量化的潜力，可用于制造悬架弹簧、排气系统等部件。但是，这对于赛车运动，成本与性能相比还要排的靠后一点。 采用3D打印制造的布加迪跑车钛合金卡钳重量由4.9公斤减少至2.9公斤 布加迪3D打印的钛合金外壳和陶瓷制成的排气尾管 一个典型案例是布加迪对传统的刹车盘的设计优化，其采用高强钛合金代替传统铸铝，虽然材料的密度有所提高，但材料性能得到大幅提升，配合结构设计，最终通过3D打印制造的卡钳重量减轻了40%。 在经典的轻量化设计中，“通过替代材料减轻重量”一直是指导原则，因此，轻量化设计的附加值来自创新材料。然而，较轻的材料通常在采购、设计和使用方面都需要高昂的成本。现代轻量化设计会考虑整个系统，在概念阶段就已经专注于减轻重量。采用优化设计的方法实现制造轻量化，不仅可以降低对材料的使用要求，还能减少昂贵材料的使用量，缩短加工时间。 当前主流的轻量化设计方案包括采用点阵结构大规模替代实体材料、拓扑优化、模仿自然结构的创成式设计等，但这些结构如果不借助3D打印，要么完全无法制造，要么只能采取折中方案，唯有3D打印可以更好的实现设计师的构想。 材料和结构协同制造，3D打印为减重进一步释放空间 轻量化的材料+创新型的设计+3D打印，新模式为减重进一步释放了空间。材料和结构协同制造，使满足更高要求成为可能。 轻量化材料的使用必须与产品设计和制造工艺相结合，只有这样才能达到有效的目的。开发适应轻量化材料的新工艺不仅可以加速新材料在汽车上的使用，同时还可以降低材料成本，有利于扩大应用。据汽车界人士预测，在今后十年中，汽车自身质量还将减轻20%，除了大量采用复合材料和轻质合金外，新材料的集成制造工艺会显著降低车身部件数量，车身设计方法也将发生重大变化。 未来汽车可用3D打印工艺及材料 3D打印作为一种先进的新型制造工艺之一，受到了来自汽车制造商的广泛重视，它的优势体现在增量制造所带来的材料浪费损失的降低，以及集成制造带来的轻量化效果的大幅提升。即便3D打印可直接制造的材料仍然有限，但在轻量化材料直接制造方面似乎并未遇到太多阻力。 目前，成熟的3D打印工艺和材料受到了很多汽车制造商的重视，大众、福特、宝马等汽车厂商均设立了包括增材制造在内的先进制造中心，这无疑为汽车的轻量化制造带来了更多机遇。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.当前国内外3D打印高强铝合金种类、性能信息汇总 2.看布加迪如何依靠3D打印实现“2两”拨千斤 3.福特公司看重铝合金粘结剂喷射3D打印 4.含钛合金和超级合金3D打印组件，毅力号成功着陆火星

继2018年采用3D打印制造了轰动一时的钛合金卡钳后，布加迪在3D打印技术应用方面又有新动作。近日，布加迪发布消息称，其新开发的3D打印中空推杆（底盘区域的压力加载连接杆）重量仅为100克，却可传递高达3.5吨的力，使3D打印在结构设计、轻量化应用方面更推进一步。该项目由布加迪博士生Henrik Hoppe领导，他自2017年以来一直在开发创新的金属材料和制造工艺。其硕士论文就是关于钛合金制动卡钳，3D打印将已经高度优化的生产部件进一步减轻了43%的重量，同时保持了其良好的机械和制动性能。在其博士论文的研究中，Henrik Hoppe更进一步的研究了汽车制造用功能性3D打印金属部件的商业和技术潜力，并通过针对特定零件的应用来予以证明。在此前，这些类型的部件主要用于航空航天领域。 布加迪最新型Bolide跑车 3D打印复杂的类骨骼结构 结构优化在汽车制造领域非常普遍，但采用3D打印则可以打破传统的设计局限，实现更为复杂的三维结构。布加迪运用仿生学原理，使3D打印的部件具有骨骼般的结构：薄壁、中空内部和精致细节。这种组合使部件既轻便又具有极高的刚性。 中空、内部填充网格的结构（示意） 在新型跑车的设计过程中，研究团队继续减轻汽车重量，同时在每一个可以想象的领域增强创新。项目负责人Henrik Hoppe解释，从构思到生产，再到安装，工程师需要设计、规划各个步骤并进行所有计算，同时还包括评估生产组件的商业可行性。尽管布加迪在材料、制造工艺和零部件方面要求最高的质量标准，但必须在商业上可行。简单的说，无论设计如何创新，都不能显著增加成本。 在布加迪最新型Bolide跑车中，这种薄壁、中空的骨骼结构被大量使用。 3D打印的连接杆，实现“2两”拨千斤 在布加迪Bolide跑车中，3D打印的连接杆尤为突出。尽管尺寸狭长，但其内部采用支撑拱形结构，仅重100克。受力加载的钛合金连接杆位于底盘区域，根据操纵情况，连接杆可传递的力高达3.5吨，可谓2两拨千斤并不夸张。 3D打印的连接杆 该连接杆也是布加迪有史以来第一个在长度范围采用变壁厚的实例。根据3D打印技术参考找到的视频介绍，零件两端壁厚小并向中心增加，总体在0.4-1mm之间，这意味着该部件同时针对局部应力和重量进行了优化。布加迪甚至已经为该结构申请了专利。 280mm长、0.5mm厚、不到750g的排气尾管外壳 排气尾管是由3D打印的钛合金外壳和陶瓷制成的混合组件，已经重量优化的钛合金排气尾管已被系列生产。这种部件的长度超过280mm，壁厚一致只有0.5mm，重量不到750克。陶瓷材料的导热系数远低于钛合金，将其内置于钛合金外壳中，可以保证在高温废气下不会损伤外壳。混合组件与此前批量生产的组件相比，其重量减轻了约50％ 3D打印的钛合金外壳和陶瓷制成的排气尾管 此前布用于加迪凯龙的3D打印排气尾管外壳 以325g的身躯，抵挡1.8吨的力 Bolide跑车的前机翼安装支架也采用了3D打印的钛合金，同样具有空心的内部空间，壁厚为0.7mm，仅重600g，可承受800公斤的空气动力。 后机翼的下压力在时速320公里时可达到1.8吨，通过中央碳纤维翅片传导压力，机翼与翅片之间则通过3D打印的钛合金零件连接，其重量也仅有325g。此外，工程师还使用钛合金打印了转向柱的安装支架，一个部件集成了仪表板支架、转向柱支撑环以及车内的两个通风口。所有构件均设计为轻质空心结构，平均壁厚0.5mm。 转向柱支架 在其他方面，3D打印的钛合金还被布加迪用于制造前轴运动部件以及控制摇杆支架，后者壁厚仅0.4mm，重量为95g。使用布加迪内部开发的特殊热处理工艺，所有3D打印的钛合金零件强度达到1250Mpa，高断裂应变至少为19%。 END 尽管布加迪在Bolide跑车上应用了大量的钛合金3D打印零件，然而唯有连接杆的开发让他们尤其认为成就巨大。然而笔者并未查询到关于该部件的专利信息，只能猜测其内部结构可能较为复杂。通过本文也可知道，采用3D打印减轻车辆重量，很多部件不仅可以优化形状，还可做成中空或内置点阵结构，潜力巨大。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术 2.宝马故事：还在专注锻造？不，它早已将3D打印规模化应用在日常生产中 3.嘀！你有一条来自宝马增材制造中心的视频邀请 4.布加迪极限测试3D打印制动卡钳 为批量生产铺路

在1991年，3D打印可是一项看起来像是从未来穿越回来的神奇魔法——受限于技术水平，彼时3D打印只能在财大气粗企业的前瞻实验室中看到，如德国高档汽车品牌宝马就在那一年，将3D打印零部件纳入概念车研发体系之中，专注新材料研发应用的“快速成型创新中心”那时还只是一个小型部门。 宝马采用3D打印工艺为劳斯莱斯开发零件 经过10年发展，宝马开始推广3D打印工艺，最初是生产小批量零部件，如水泵皮带轮。2012年，劳斯莱斯幻影的激光烧结零部件应用3D打印；2017年，劳斯莱斯曜影的光纤导轨固定装置也开始交给3D打印。 过去十年间，宝马通过3D打印工艺生产了100万个零部件，仅2018年一年，宝马集团3D打印生产中心的产量超过20万件，同比提升42%。2018年底，一件3D打印的车窗导轨被安装在宝马i8 Roadster上，这是宝马集团的第100万个3D打印量产零件，宝马i8也因此成为世界上第一台使用该技术的量产车。 宝马为劳斯莱斯古斯特开发的3D打印零件 在高性能车型领域，3D打印更是如鱼得水。有高低功率两个版本的新一代宝马“机皇”——S58B30里的气缸盖，便是3D打印的杰作。 宝马为劳斯莱斯古斯特开发的3D打印零件 复杂的管路结构和轻量化需求超过了传统铸造工艺的能力范畴，面对这一难题，3D打印实现了传统铸造做不到的工艺。同时，S58B30发动机气缸盖避免了冗余结构造成的材料浪费，达到了更好的轻量化效果。 全新一代宝马M3和M4就会应用S58B30发动机。 这是宝马在快速成型制造系统整合方面的里程碑式事件。宝马集团负责生产集成和试验工厂的高级副总裁Daniel Schäfer说：“快速成型制造等工艺帮助我们加快开发周期，让我们的汽车更快地进入系列成熟期。3D打印缩短零部件的生产时间，同时满足严格的质量要求。” 宝马为劳斯莱斯古斯特开发的3D打印零件 自今年年中以来，宝马集团一直在为劳斯莱斯汽车增加新型材料部件。这些部件在全球生产网络中的不同环节和不同地点制造。 这些部件用于车身和乘客舱，具有高刚性。在宝马集团Landshut工厂，这些金属部件通过激光束熔化制造。在生产中，金属3D打印部件在一个完全自动化的过程中被安装到车身上。 宝马为劳斯莱斯古斯特开发的3D打印零件 事实上，3D打印虽然快捷又方便，但也不是一拍脑袋就能用上的。 在汽车开发早期阶段，工程团队就确定了快速成型制造在零部件生产中的应用程度。根据不同车型的标准和要求，在数字化生产工具的协助下，这些标准和要求被定义并转化为3D打印听得懂的 “机器语言”。这标志着宝马集团能够更快、更早地确定哪些部件有可能通过3D打印生产。 宝马为劳斯莱斯古斯特开发的3D打印零件 以前几乎不可能实现的零部件，对3D打印来说，易如反掌。 自今年6月起，宝马集团将全部快速成型制造技术集中到慕尼黑郊外的新制造园区。目前，该中心拥有80名员工，已经运行了约50套金属和聚合物加工系统，另外还有50多套系统在世界各地的生产基地运行。 通用成立3D打印“递增产业化中心” 美国汽车制造商通用汽车近日宣布，该公司在美国底特律市郊的沃伦技术中心（Warren Tech Center）布设了24台3D打印机，将致力于推动3D打印技术在汽车产业的应用和发展。 通用递增产业化中心 据悉，“递增产业化中心”的发展目标之一便是将3D打印产业化，彻底改变汽车的制造工艺、缩短开发时间、降低成本以及提升品质。 过去数年，通用汽车在“递增产业化中心”建设上投入大量资源。目前部署在该中心的24台3D打印机已具备生产能力，支持通过激光烧结、熔融沉积、多喷射聚合等技术，将聚合物和金属原材料制成所需的汽车零部件。 通用汽车传统座椅支架与3D打印支架的比较。通过采用生成设计和3D打印，将支架从八个组件整合为一个组件 通用方面介绍，利用3D打印技术加工而成的汽车零配件具有传统工艺所不能比拟的优势。例如，使用传统加工工艺制作一个零配件，其生产时间动辄需要数周乃至数月，但利用3D打印技术仅需一天就可以完成定制环节，还能节省下大量能源成本及工具成本。 2018年通用采用3D打印制造工具节省了30万美元 雪佛兰 Corvette C8.R 赛车上的铝制油箱和进气组件原本需要8个单独的组件，但利用3D打印技术，8个组件将实现一体成型，并消除了相互间14条焊缝，整体重量也减轻了32%。 此外通用汽车还在德克萨斯州的阿灵顿装配厂部署了3D打印机，辅以将近 100款手动工具，为雪佛兰Tahoe、GMC Yukon、凯迪拉克Escalade等全尺寸SUV的制造提供支持。 凯迪拉克CT4-V和CT5-V的Blackwing版本将分别安装四个3D打印部件 竞争？不存在的，只是为了更好的创新 跨国汽车公司越来越多地使用3D打印，不仅用于原型制作，而且还开发了最终用途的零件。至于多家公司纷纷公布其3D打印技术的应用情况，这不是为了争夺眼球，二手为了更好的自身创新。 雷诺将增材制造作为其新“Re-Factory”的重中之重，后者正在法国小镇弗林斯制造。该工厂致力于通过回收和翻新车辆来减少浪费，并提供3D打印备件服务。 同时，保时捷与机床制造商通快和汽车零部件公司MAHLE合作，为其911超级跑车的发动机提供3D打印活塞。通过使用AI引导的增材制造工艺，这些公司能够将组件的重量减少10％，并能增加引擎效率。 在其他地方，Fraunhofer IAPT的研究人员与菲亚特·克莱斯勒汽车公司合作，为其一辆跑车开发了3D打印的悬架零件。通过部署3D打印工艺，该团队得以将车辆的制动钳集成到其轮架中，从而使其重量减轻了36％，并且更耐疲劳。 欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术 2.3D打印对汽车制造的内外驱动力及当今汽车增材制造市场 3.FDM 3D打印技术如何助力汽车行业应用 4.嘀！你有一条来自宝马增材制造中心的视频邀请

尽管3D打印汽车已经有了显著的发展，但要进入量产时代可能还需要一点时间。大多数3D打印汽车项目要么是原型车，要么是3D打印的汽车零件。而且尽管在优化、设计和可持续发展方面取得了相当大的进展，但3D打印技术仍然无法打印出整辆汽车。这种情况下，有人认为3D打印只是个噱头，在汽车工业的整套生产体系中存在的意义并不大，然而事实并非如此。 汽车行业已是3D打印最主要的应用市场 如今，汽车行业已经成为3D打印技术最为重要的市场。虽然仍旧不能大批量、低成本、高效率的制作出类似汽车三大件的核心零部件，但在其他方面，3D打印确实能起到很好的替代作用，在整车的生产链条中属于锦上添花一样的存在。 纵观所有应用，3D打印主要在三个方面发挥作用，分别是原型制作、轻量化、复杂最终用途部件以及工装夹具。 采用3D打印进行原型制作在今天仍然被广泛使用，它可以快速开发和测试不同的零件。因为可以制造多种具备不同机械特性的材料，这一优点被许多制造厂商应用到汽车内饰部件的产品设计及研发阶段的评估中。方向盘、仪表板、空调排气扇、汽车操纵杆等多种材料和工艺组成的零件，都可借助3D打印技术和设备实现原型制造。 聚合物3D打印材料可用于各种类型的汽车零件（来源：BASF Forward AM） 由于材料和技术的进步，3D打印近几年也被用于最终零件的生产，尤其是具有复杂结构的轻量化部件、因车辆停产导致的缺失备件以及定制化部件。根据Sculpteo的最新调研报告，在去年使用3D打印的公司中，有50%的公司是为了生产最终用途零件。 2017年，梅赛德斯-奔驰在制造业转型中迈出了重要一步：使用3D打印技术生产金属部件，其中就包括采用铸铝合金3D打印的奔驰卡车的恒温器。不仅如此，梅赛德斯-奔驰表示该环节通过了所有严格的质量测试。 日系企业也已经把3D打印作为王牌武器添加到他们的生产线里。在今年年初，本田的研发部门就与软件公司Autodesk展开合作，双方设计了一款曲柄轴部件并采用3D打印技术制造样品，从而实现车辆轻量化并提升发动机燃油经济性。因为曲轴部件的材料及制造工艺特殊性，曲轴整体结构自发动机诞生以来都没有发生太大的变化。如今，随着3D打印技术的应用，本田的设计方案相较前述产品减重30%，可以说是一项新的突破。此外，本田一直致力于使用3D打印技术及智能设计方案来优化汽车零部件的设计。迄今为止，本田对座椅安全带支架、发动机控制单元及车架等多类汽车零部件都进行了升级，也利用3D技术实现了车身零部件的轻量化。 奔驰3D打印的卡车恒温器 本田3D打印的曲柄轴 3D打印技术的采用可以提高产量并降低成本，同时也为大规模定制打开了大门。如今，OEM也可以提供个性化的零件，同时能够为汽车提供定制零件。保时捷在今年利用3D打印技术制造了全新形态的全桶式座椅，不仅更加符合人体工程学，还具有更轻的重量和更好的乘坐舒适性，可为量产车客户提供体验赛车运动的机会。保时捷计划在2020年限量生产40个3D打印定制座椅，用于保时捷911和718系列车型当中，搭配用于赛道的六点式安全带。保时捷收到这些客户的反馈后，将在2021年年中在个性化定制服务中推出。 工装夹具，是3D打印技术在汽车领域的另一个重要应用。相较于数控机床加工，3D打印夹具和固定装置所需的生产时间减少了75%，浪费的材料更少且不会增加操作复杂性，而且几乎可实现无劳力生产。2014年，大众集团葡萄牙工厂采购了7台FDM打印机进行工装夹具直接制造，将传统制造商完全甩开。现场制造的特点规避了很多不确定性，打印机的投资在两个月内快速回笼，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。更为关键的是，采用3D打印制造的夹具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工厂3D打印了约1000个工装零件，已成为整个大众集团的最佳实践。目前该工厂93％的工装夹具采取内部按需制造，节省时间并极具成本优势。因原型和工装夹具采用内部3D打印，该工厂在2016年节省了16万欧元的开发成本，2017年这一数据达到32.5万欧元，成本降低比例达91%；与此同时，其开发时间也减少了95%，大大加快了产品上市速度。 3D打印的机器人终端夹持器 大众集团采用3D打印制造的工装 将3D打印技术融入汽车生产制造过程中，这些案例只是冰山一角。宝马、大众、福特、本田等车企都在各自的设计中心探索着3D打印对汽车生产制造带来的更多可能性，相比于传统造车过程，3D打印技术可以为车企节省更多的成本，缩短研发到上市的时间。3D打印机可以24小时全天候工作，并且可以通过接收到的数据进行逆向生产，让整个汽车制造过程变得更加灵活多变，使汽车制造业变得更加高效。 3D打印改变电动车行业的“游戏规则” 对于电动车行业来说，3D打印或将"改变游戏规则"。目前，在电动车的推广上来说，消费者对于有限续航里程的担忧是一大障碍，而车辆变轻不仅能够改善燃油经济性，还能够延长车辆续航里程。 轻量化制造已经成为了汽车产业发展的重要方向，而3D打印技术的出现及应用，让汽车轻量化制造的目标变得更容易实现。以特斯拉为例，作为电动车市场绝对的领军企业，特斯拉似乎使用了一种多轴聚合物DED工艺将材料沉积在注塑成型零件的表面上，从而重新生成所需的形状。在金属覆层中，零件修复的类似做法在某种程度上很常见，但在聚合物零件生产中尚未见到。Stratasys和西门子（以及波音和福特）一直在研究这种3D打印硬件，主要用于沉积复合材料。   特斯拉Model Y一体成型车架，将原来70个零部件合为2个大件 特斯拉Model Y具有3D打印部件（上图左） 在此基础上，特斯拉汽车公司希望更广泛地采用3D打印技术来改进生产效率。日前，特斯拉发布了最新的招聘启事，为美国内华达州超级工厂招聘增材制造技术员，其中提及到了快速发展增材制造业务，可以看出特斯拉看好3D打印技术的潜力，未来将可能会投入更多的应用。 然而，特斯拉对自己使用的3D打印技术严格保密，但结构一体化与轻量化的结合是新能源汽车抢占技术发展前沿的一大努力方向。新能源汽车设计迭代快，产量大小存在波动，制造商对于创新生产理念的追求，使得新能源汽车的生产要在灵活性和生产率之间取得平衡。而采用3D打印技术制造整车，在人们觉得疯狂的同时，却已经走下生产线。 意大利XEV是全球增材制造（3D打印）的领头羊，是一家“互联网+工业4.0+智能电动汽车”的新兴造车公司。团队由来自宝马、大众等知名车企。XEV开创性的将3D打印技术应用到汽车研发和生产中，以达到降低造车成本，满足高度定制化需求的目的。 XEV创新型汽车工厂的核心为智能增材生产解决方案，通过多台汽车级智能3D打印机的配合，达到环保高效以及低成本的汽车3D打印生产线。XEV创新型汽车工厂相比传统的汽车生产线，可将成本和新车研发时间减少多达90%。 XEV旗下LSEV电动汽车的每个部件采用3D打印需要花费的时间 2019年3月，XEV与韩国济州的JMC公司签订了世界首个汽车级增材汽车生产合同，这一智能生产解决方案包含了50台3D打印机和4个后处理站，总价超过300万欧元。2020年4月，XEV与中国富路集团成立合资公司，后者将以制造经验与精益生产工艺为XEV提供稳定且高品质的产品输出，充分围绕3D打印技术，打造完整汽车生态圈，协助提升XEV在欧洲市场占有率，巩固XEV在新能源方面的强势地位。合作合资以后，率先推向欧洲市场的是富路集团首批100台产品“北汽小猫”。 XEV的另一款最新产品YOYO，全身采用3D打印技术制造，尽管只是首批试制车，YOYO目前已获得多项认证。作为全球首台量产化3D打印新能源汽车，其最大的特点就是安全性。3D打印的复杂结构可提升零件的强度，同时也会提升整车的安全性和可靠性。 YOYO新能源汽车 XEV 的目标是改变用户城市内出行的通勤方式，通过创新的增材制造方式，达到产品的个性化定制，最终改变用户的出行习惯以及生活方式。据悉，首批YOYO新能源汽车将于今年12月底交付，在欧洲的预订已经超过34000台。此外，XEV在香港、上海均设有研发中心和商务机构，旨在于2025年成长为中国年出口量最大的新能源汽车企业。在北京摇到号的小伙伴会不会购买这台仅重550公斤的3D打印汽车呢？ END 使用3D打印技术，可以更好地满足车企的需求。在竞争激烈的汽车制造行业，已经有越来越多的制造商采用3D打印技术在大批量生产前低成本的测试产品和制造定制化的配件。虽然现今阶段主流的3D打印技术只停留在样品生产阶段，还不能进入大规模生产环节，但仅在样品试制阶段，就已经为企业节省了不少成本及时间。相信在未来，3D打印势必会给造车行业带来重大突破，类似YOYO这样的量产型3D打印新能源车将越来越普遍的出现在购车清单之中。 注：本文内容由百姓评车原创，3D打印技术参考再编辑，转载已获授权。欢迎转发 主编微信：2396747576;硕博千人交流群：867355738；网址： 延伸阅读： 1.详述：主流汽车制造商正在如何使用增材制造技术 2.3D打印对汽车制造的内外驱动力及当今汽车增材制造市场 3.奥迪实现高效3D打印产出的应用经验 4.德国推动汽车产业金属3D打印工业化集成 增强制造业强国地位