捷豹路虎3D打印專家解密：如何借助增材制造提升40萬輛汽車的生產效率
時間：2024-10-08 11:32 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
△Luk Fox在AMUK論壇上發言
Fox強調，增材制造在捷豹路虎的工作流程中發揮著至關重要的作用。他指出，雖然3D打印并不用于大規模生產最終部件，但在滿足日益增長的定制需求和加速功能原型測試方面展現出巨大潛力。他表示：“我們在增材制造中心(AMC)內部制造的絕大多數部件都是為了測試功能。沒有3D打印，我們無法如此迅速地完成測試。”
在論壇上，Fox還探討了增材制造如何應對汽車行業面臨的可持續發展挑戰。隨著環保法規的日益嚴格，汽車制造商正在努力降低碳足跡。
△GKN Aerospace的全球技術中心，AMUK會員論壇在此舉辦
捷豹路虎的增材制造
本次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，旨在探討英國增材制造的現狀及未來發展方向。
Fox詳細介紹了捷豹路虎的全球業務布局，指出公司在英國設有三家汽車制造廠，并在斯洛伐克、巴西、中國和印度設有生產基地。作為塔塔汽車的全資子公司，捷豹路虎致力于生產高端汽車品牌，如攬勝、衛士和捷豹等。
2018年，捷豹路虎曾承諾每年生產100萬輛汽車。但Fox解釋說，隨著戰略的調整，公司現在優先考慮質量而非數量，預計到2023年將生產約40萬輛汽車。增材制造在實現這一質量目標方面發揮著關鍵作用。
捷豹路虎的增材制造中心位于蓋登高級產品創造中心，配備20臺工業3D打印機，涵蓋HP Multi Jet Fusion (MJF)、EOS系統、SLA、FDM和PolyJet等六種增材制造技術。其中，聚合物粉末床熔合技術占公司增材制造能力的87%。Fox補充道：“目前我們僅專注于聚合物業務，暫未開展金屬3D打印。”
作為公司內部的卓越中心，AMC承擔著從早期設計模型到功能部件等多種角色。Fox指出，捷豹路虎各部門的工程師均可申請3D打印組件，促進了跨部門的協作與創新。
此外，捷豹路虎在哈利伍德工廠等生產基地的工程師也擁有約十幾臺工業級FDM 3D打印機，其它制造和工程站點則配備小型桌面FDM系統。這些系統用于快速原型設計和測試，隨后再將復雜部件送至AMC進行生產。這種分散式的增材制造方法有助于保持靈活性和響應速度。
△位于蓋登的捷豹路虎增材制造中心的EOS 3D打印機
3D打印助力汽車開發
捷豹路虎正積極利用增材制造技術來改善汽車零部件的生產和替換。以2019款捷豹XE SV Project 8為例，該車型采用了多個增材制造零部件，如前車牌支架和座椅頭枕支架，盡管該車限量生產，僅有300輛。更為實際的應用則圍繞遺留部件的替代，例如1999款路虎發現2的座椅把手，因原制造公司關閉且模具遺失，客戶希望從經銷商處訂購替換件。捷豹路虎通過3D打印這些零部件，且在設計中進行輕微改動以提高耐用性，每年打印大約50個，客戶對此通常并不知情。
大規模定制也是增材制造在汽車領域的重要應用。捷豹路虎正在研究如何通過3D打印實現個性化油箱蓋和儀表板的定制，確保該技術在未來得到廣泛應用。
該公司的增材制造工作主要集中在功能原型設計上。Fox表示，3D打印原型部件加快了測試過程，使設計更改和評估更加迅速。例如，針對路虎衛士SUV后座狗抓傷保險杠的問題，
團隊利用3D掃描技術對狗爪進行掃描，生成其數字模型，然后通過3D打印技術制作出與真實狗爪相同或相似的復制品。這一過程幫助團隊更好地理解狗爪對路虎衛士SUV后座保險杠的影響，從而設計出有效的保護條，減少因狗爪造成的損壞。
△3D打印的路虎發現2替換座椅把手
未來，捷豹路虎計劃進一步擴展增材制造的應用，特別是在金屬3D打印方面。該公司已經開始利用外部金屬3D打印為豪華車型Range Rover SV 460生產后桌組件，年產約40個。隨著技術的進步，該公司致力于將金屬3D打印技術應用于更多的大批量制造中。
在一個正在進行的項目中，捷豹路虎通過激光粉末床熔合技術進行初步概念驗證，未來計劃生產數百個金屬部件，以實現更嚴格的測試和改進。Fox指出，采用粘合劑噴射技術與金屬注射成型（MIM）相結合的方式，將使零部件的機械性能更接近目標要求，從而在大規模生產前更有效地微調設計。
Fox強調，平衡內部能力與外部合作至關重要。雖然捷豹路虎能內部制作原型并進行測試，但實現全面生產通常需要外包給專業供應商。此模式已被其它汽車制造商如蘭博基尼所采納，成功驗證后，逐步將生產流程外包給第三方。
△捷豹路虎位于斯洛伐克尼特拉的生產工廠的生產線
3D打印汽車可持續發展的未來
隨著環境法規的日益嚴格和迫切，增材制造在汽車領域的應用正在增長。 意大利的3D打印機制造商Prima Additive正在與自動化和機器人公司Comau合作開發一種可3D打印的剎車盤涂層。該工藝可以將剎車盤退化相關的污染排放減少80%，從而滿足相關的可持續發展目標。根據歐盟(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%。
Fox指出：“我們可以利用這一優勢，在汽車領域越來越多地采用增材制造，其中一個原因是這種方法比傳統制造工藝更具可持續性。”他提到捷豹路虎的2039年凈零排放戰略確實非常難以實現，但強調盡管成本增加，公司仍然致力于實現這一目標。“我們愿意投入更多資金，因為我們的客戶愿意為可持續的選擇支付更高的價格。”值得注意的是，捷豹品牌目前只生產F-Pace SUV，并正努力全面擺脫燃油車。該品牌承諾將在明年推出全電動產品線，所有捷豹車型都將采用專用的純電動模塊化架構進行制造。
捷豹路虎還宣布計劃通過塔塔每年投資35億美元（約合247億人民幣），以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它可再生能源。
(責任編輯：admin)
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