福特汽車與增材制造—小材料創造大不同
作者：Paul Heiden Ultimaker產品管理高級副總裁
汽車行業是最早真正實現3D打印效益的行業之一。在過去的十年里，先進的技術發展使汽車制造商的開發、設計、制造和分銷過程發生了重大的變化——更安全輕便的產品、嶄新的設計、更低的成本和更短的開發與制造過程。Allied Market Research公司的一項研究表明，3D打印在各個方面都增加了現有產品和功能的價值，使其在汽車行業變得不可或缺。3D打印的成功故事始于汽車的雛形設計，如今，增材制造工藝也已進入汽車工業的其他領域，并正逐漸展現出潛力。
3D打印在福特的應用實例
福特使用Ultimaker的桌面級3D打印機進行設計和制造裝配工具，如夾具、治具和量具。一般而言，這些工具設計復雜，而且成本效益高、生產速度快且能直接在現場生產。
在科隆的試驗工廠，福特公司在汽車設計開發期間利用3D打印技術對特定產品夾具、工具和模板的生產流程進行優化
3D打印技術已用于在德國科隆的福特試驗工廠。這個工廠擁有一套完整的小型生產設備，在這個工廠所進行的新車型的設計也已基本成熟。在汽車模型的開發過程中，工程師需要大量定制化合適的生產工具，這些工具往往是針對特定的任務和模型而設計的。僅福特福克斯的系列生產就需要50多種不同的裝配工具，這些工具最初都在試點工廠進行開發，之后再在所有歐洲工廠進行現場3D打印。
通過外部制造商采購這些工具需要大量時間，成本高，并且會減慢開發進度。為了優化工作流程，福特的增材制造團隊決定將Ultimaker的桌面級3D打印機集成到工作流程中。“福特選擇Ultimaker，是因為打印結果的質量和可靠性與成本能達到最佳比例，”福特增材制造研究工程師Lars Bognar表示。
多元化耗材成就眾多工具
桌面級3D打印的優勢在于材料。大量的耗材和廣泛的材料特性為實際應用提供了正確的解決方案。僅采用一種增材制造工藝，生產設備便可滿足最多樣化的應用和操作環境的要求。耗材及其材料性能的范圍幾乎無止盡：強度、彈性、耐熱性、強度、回彈性、耐久性，皆在可預期的變化范疇中。對于3D打印技術而言，至關重要的一點是能在不損失材料性能的情況下，保質保量地進行打印。
桌面級3D打印機使用的一個關鍵因素是開放式耗材系統，3D打印生產工具可單獨適用于來自不同材料制造商的具有不同材料性能的耗材，以實現各自的應用和制造。由于Ultimaker的開放式耗材系統可以使用多種與制造商的材料進行3D打印，傳統制造的工具將會被輕便耐用的塑料工具所取代。
3D打印機的這一特征在生產設備、工具和裝配輔助方面尤為突出，展示出增材制造過程存在的顛覆性潛力，并已經帶來了示范性的改變。特別是在裝配工具方面，應用程序不僅形式非常多樣化，而且適用范圍特別廣泛。
打印質量和效果的體現
硬件、軟件和材料的完美協調對于呈現高質量的打印效果至關重要。為了滿足汽車工業對工業耗材日益增長的需求，Ultimaker正與領先的材料制造商合作，利用Ultimaker打印機將專用于工業3D打印的高質量工程塑料和復合材料推向市場。
Ultimaker于2018年4月成立的“Ultimaker材料聯盟項目”（Ultimaker Material Alliance Program），旨在滿足對工業級3D打印材料不斷增長的需求。在短短的一年后，眾多領先的材料制造商包括帝斯曼（DSM）、巴斯夫（BASF）、杜邦（DuPont）、歐文斯科寧（Owens Corning）、阿科瑪（Arkema）、捷普（Jabil）、雷曼福斯（Lehmann & Voss & Co.）等，積極利用Ultimaker提供的打印配置助手（Print Profile Assistant），更快速地將各種高性能的FFF 3D打印材料帶入專業市場。截至2019年4月，已有超過80家公司為“Ultimaker材料聯盟項目” 共同開發用于FFF 3D打印的材料配置文件。
此外，Ultimaker為材料生產商提供的軟件包括了來自研發的大量知識以及公司的印刷材料，使得材料生產商能夠開發和維護材料配置文件，讓用戶可以在開放式耗材系統的桌面級3D打印機上真正輕松地使用這些材料。打印配置文件預先配置在可自由訪問的Ultimaker Cura軟件上并提供使用。無需手動輸入打印參數，用戶即可通過訪問預配置的設置進行自動打印。即便是對技術要求最嚴格苛刻的塑料也能通過Ultimaker的3D打印機融合，實現工業應用。
Ultimaker Cura 3.6軟件
探索更多應用可能性
桌面級3D打印的好處是顯而易見的：由于工件數量較少，制造的花費相對較低；比傳統方法制造的工具更輕，且能更快適應額外需求。與常規生產的傳統工具成本相比，每件工具能節省1000歐元用于打印裝配輔助工具，如夾具和治具。從原先平均10周的包括設計與制造在內的外部合同，到現在即使是復雜的裝配夾具，最遲也能在10天之內完成。
福特公司在所有的歐洲工廠都使用桌面級3D打印機。科隆的開發團隊為其他生產工廠提供工具設計，這些工具可以在24小時內在現場直接打印。此外，裝配輔助工具比傳統工具輕70%。僅在福特，就有超過50種不同的增材工具用于福特福克斯的系列生產。雖然增材制造目前在福特公司只是一種生產輔助，但是，向其他領域的應用也仍在不斷探索中。
關于Ultimaker
Ultimaker創建于2011年，一直致力于面向3D打印機、軟件和材料打造開放和易用的解決方案，并為專業設計師和工程師的日常創新活動提供支持。如今，Ultimaker已成長為桌面3D打印領域的領導者，在荷蘭、紐約、波士頓和新加坡設有辦事處，并在歐洲和美國建有工廠。全球團隊擁有400多名員工，致力于共同協作，加速世界向本地數字化制造的轉型。詳情請瀏覽公司官網：www.ultimaker.cn
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