捷豹路虎將3D打印能力融入年產40萬輛汽車生產線，助力高端汽車定制研發
時間：2024-10-09 10:10 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2024年10月8日，在最近的AMUK會員論壇上，英國高端汽車制造商捷豹路虎(JLR)的增材制造技術專家盧克·福克斯(Luke Fox) 概述了如何使用 3D 打印來提高豪車的產量，并強調了增材制造技術在汽車生產流程中發揮的關鍵作用。值得注意的是，3D打印并不用于大批量生產最終用途部件。相反，它的價值在于滿足日益增長的大規模定制需求，同時加速測試車功能原型的生產。后者代表了捷豹路虎在其增材制造中心 (AMC) 內部制造的“絕大多數部件”。福克斯強調了這種增材制造能力的重要性，并表示如果沒有 3D 打印，他們就無法如此快速地完成測試。
福克斯還討論了增材制造如何解決汽車行業目前面臨的最緊迫的問題之一。
許多汽車可持續發展的最后期限即將到來，汽車制造商正在努力減少碳足跡，使其車輛符合環境法規。據福克斯稱，3D 打印將在實現捷豹路虎到 2039
年實現整個供應鏈凈零排放的承諾中發揮重要作用。
△LukFox 在 AMUK 會員論壇上發言。照片由 3D 打印行業提供。
JLR公司的增材制造能力
英國增材制造協會(AMUK) 是英國3D 打印生態系統中公司的貿易協會。其最新一次會員論壇在航空航天制造商GKN Aerospace位于布里托爾的全球技術中心舉辦。此次活動主要介紹了英國增材制造的現狀及其未來發展方向。與會者還有機會交流并參觀 GKN的研發設施。
△GKNAerospace 的全球技術中心，AMUK 會員論壇在此舉辦。圖片來源：3D Printing Industry
在演講中，福克斯概述了JLR的全球影響力，該公司在英國擁有三家汽車制造廠，在斯洛伐克、巴西、中國和印度設有工廠。該公司是塔塔汽車的全資子公司，生產和銷售攬勝、衛士、發現和捷豹等高端汽車品牌。
2018 年，捷豹路虎承諾每年生產100 萬輛汽車。然而，福克斯解釋說，該公司此后已改變戰略，優先考慮質量而不是數量，到 2023 年將生產約 40 萬輛汽車。
增材制造在實現這一質量方面發揮著關鍵作用。捷豹路虎的 AMC 位于蓋登高級產品創造中心，擁有 20 臺工業 3D 打印機，采用六種增材制造技術。這些包括HP Multi Jet Fusion (MJF)、EOS系統、SLA、FDM 和 PolyJet 3D 打印機。
聚合物粉末床熔融占該公司增材制造能力的 87%。大桶光聚合占其系統的 8%，而材料噴射和材料擠壓分別僅占 3% 和 2%。福克斯補充道：“目前我們內部只做聚合物業務，我們不做任何金屬 3D 打印。”
AMC 是公司內部的卓越中心，承擔著從早期設計模型到功能部件等各種角色。“AMC 是作為內部資源設立的，” 福克斯解釋說，所有部門的 JLR 工程師都可以申請 3D 打印組件。
增材制造技術也已融入整個企業的不同中心和部門。捷豹路虎生產基地之一哈利伍德工廠的工程師擁有大約十幾臺工業級 FDM 3D 打印機。
小型桌面 FDM 系統也分布在其他制造和工程站點。據福克斯介紹，這些系統用于快速原型設計和測試，然后再送到 AMC 制造更復雜的部件，這種分散式方法有助于保持靈活性。
△位于蓋登的捷豹路虎增材制造中心的 EOS 3D 打印機。圖片來自捷豹路虎。
3D 打印助力汽車開發
過去，捷豹路虎曾利用增材制造技術生產最終用途汽車零部件。一個值得注意的例子是 2019款捷豹 XE SV Project 8，它采用了十多個 AMC制造的零部件。它們包括前車牌支架、汽車座椅頭枕支架和外部空氣動力學部件。然而，這些都是小批量生產，僅生產了 300 輛 Project 8。
更實際的使用案例圍繞著遺留部件。福克斯提到了 1999 年款路虎發現 2 的座椅把手反復出現的問題，這個部件很容易損壞。
擁有此款車型的客戶現在希望能夠從路虎經銷商處訂購替換部件。然而，最初制造這些部件的公司已不復存在，注塑模具也已丟失。
JLR 的解決方案是自行 3D 打印零部件，略微改變幾何形狀以增加耐用性。“我們每年打印大約 50 個這樣的零部件，” 福克斯說道，而客戶通常不知道替換件是 3D 打印的。
△3D 打印替換座椅把手。圖片來自 Luke Fox/JLR
大規模定制是增材制造在汽車領域的另一個顯著應用。“大規模定制肯定不會消失，所以我們正在做很多這樣的事情，” 福克斯表示。他指出，捷豹路虎正在積極研究如何利用 3D 打印實現更多定制組件，例如個性化油箱蓋和儀表板。
然而，捷豹路虎的“絕大部分”增材制造工作都用于測試車的功能原型設計。這些預生產車輛通常用乙烯基迷彩圖案包裹，以便在公開展示和試駕時隱藏其設計。福克斯表示，3D 打印原型部件大大加快了測試過程，允許比傳統制造方法更快地進行設計更改和評估。
一個令人驚訝的后期制作示例與影響路虎衛士 SUV 車主的問題有關。“當他們把狗帶進車后座時，狗抓傷了保險杠，”福克斯解釋說。
捷豹路虎的增材制造團隊對此作出了回應，他們對狗的爪子進行了 3D 掃描，分析了爪子的硬度，并 3D
打印了一個爪子的復制品，將其放在機械臂上。這個復制品“在很長一段時間內”反復刮擦 Defender
保險杠，從而開發出了一種可以購買的保護條，以最大限度地減少損壞。
△LukFox 在 AMUK 會員論壇上發言。圖片來源：3DPrinting Industry
JLR 的金屬 3D 打印路線圖
福克斯表示，捷豹路虎未來將進一步擴大增材制造的應用。但他指出，JLR更注重的是落實到擴大產能，而不是增強制造能力。此次發展的一個重要部分是提高其金屬
3D 打印能力。該公司已經利用外部金屬3D 打印為 Range Rover SV 460 生產豪華后桌組件。
這些終端應用部件由一級供應商制造，每年約有 40 個。“這種部件的產量很低，但它是我們生產車輛中的金屬增材制造部件，”福克斯補充道。
隨著規模的擴大，捷豹路虎正致力于將金屬 3D 打印技術融入到更多大批量制造應用中。福克斯提到了一個正在進行的項目，該項目使用 3D 打印技術來支持“大約一百萬個零件”的生產。
最初，JLR采用激光粉末床熔融技術進行初步概念驗證測試。接下來，該團隊希望生產“幾百個”金屬部件，以獲得更嚴格和準確的結果。為了實現這一目標，他們采用了粘合劑噴射技術，并提出了金屬注射成型 (MIM) 作為最終生產技術。
據報道，粘合劑噴射 3D 打印工藝生產的部件更接近所需的機械性能。福克斯補充說，這種方法可以進行更廣泛的測試和改進，而無需傳統金屬制造的高成本，因為傳統金屬制造需要昂貴的工具。
據報道，將金屬 3D 打印納入這一預生產階段將使捷豹路虎能夠在進行大規模生產之前更有效地微調設計。
在討論公司更廣泛的增材制造戰略時，福克斯強調了平衡內部能力與外部合作的重要性。雖然捷豹路虎可以在內部制作原型并測試零件，但擴大到全面生產通常需要外包給專業供應商。
“我們不適合大批量生產，”福克斯承認。他選擇增材制造是為了與供應商密切合作進行內部設計和測試，然后隨著產量的提高逐漸轉換生產模式。
這種模式已在其他汽車制造商中得到效仿，包括蘭博基尼。據福克斯稱，該公司最初在內部生產3D打印油箱蓋，后來擴大生產規模，最終在驗證成功后將整個流程外包。這種方法充分利用了增材制造的定制功能，同時將批量生產流程移交給第三方。
△捷豹路虎位于斯洛伐克尼特拉的生產工廠的生產線。圖片來自捷豹路虎。
3D 打印：汽車可持續發展的未來？
受時間敏感的環境立法的推動，增材制造在汽車領域的應用正在增長。 例如，最近有消息稱，意大利 3D 打印機
OEM Prima Additive正在與自動化和機器人公司Comau合作開發一種 3D
可打印的剎車盤涂層。據報道，該工藝可將剎車盤退化相關的污染排放減少 80%，滿足相關的可持續發展目標。歐盟(EU) 的歐 7 標準要求到
2026 年底將剎車盤的顆粒排放量減少 27%。
福克斯解釋道：“我們可以利用的一個優勢是，增材制造比其他傳統制造工藝更具可持續性。”他稱捷豹路虎的 2039 年凈零排放戰略“真的非常難實現”，但他強調，盡管成本增加，公司仍致力于實現這一目標。“我們愿意花更多錢，因為我們的客戶愿意花更多錢選擇可持續的選擇。”
值得注意的是，捷豹品牌目前只生產 F-Pace SUV，正在尋求徹底擺脫化石燃料。該品牌承諾明年推出全電動產品線。據報道，所有捷豹汽車都將采用專用的純電動模塊化架構制造。捷豹路虎此前宣布，計劃通過塔塔每年投資 35 億美元，支持新電動車型和基礎設施的開發。除了電力之外，該品牌還致力于開發其他可再生能源。
(責任編輯：admin)
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