3d打印在机械制造行业的应用-非凡士只为专业而生

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3D打印技术帮助上汽通用节约生产成本、缩短反应时间

上汽通用有限公司 (SGM) 由上海汽车集团股份有限公司、通用汽车公司共同出资组建,成立于 1997 年 6 月 12 日,在中国上海、烟台、沈阳和武汉拥有四 大生产基地。经过 20 年的发展,SGM 已成为中国 汽车行业的领军者之一,旗下拥有别克、雪佛兰、凯 迪拉克三大品牌。其二十六大系列的产品阵容,覆盖 了从顶级豪华车到经济型轿车,以及高性能豪华轿 车、MPV、SUV 等细分市场。 光阴不等人 SGM 虽然久负盛名,但取得消费者的青睐却绝非易 事。毕竟中国同时拥有全球最多的人口和最大的汽 车市场,消费者在选择车型、性能、马力、价格时 都会货比三家。因此,研发和产品部门总是要和时 间赛跑。因为试制部门需要同时为如照明、供热通 风与空气调节、引擎、内部设计等诸多部门服务, 经理周扬竭尽全力也常常无法满足装配厂日益增长的需求。

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“试制部门主要负责生产模型和功能部件,好让 工程师们验证概念、改进设计。在这一步,配件 往往要修改十多次、耗时三到六个月,所有部门 才能达成一致。期间的延迟会很大程度上影响生 产计划。” 周扬如是说。 光在 2017 年下半年, SGM 便完成了 14 个 TAC项目。之所以能完成这一壮举,是因为 SGM 从Stratasys 购买了精度可以高达 0.127 毫 米 Fortus 450 打印机,将其与传统的 CNC 技 术相结合。Fortus 450 大大提高了生产效率、 精简了操作 程序、优化了模型改造。相比传统 技术,FDM 使打印成本减少79%,交付时间缩 短 83%,TAC 重量减轻 21%。而在降本增效的 同时,FDM 还方便了操作安装,改善了人机工 程。于此同时,SGM 又采用了内部蜂窝结构式 设计,在不失 强度的前提下进一步减轻了重量。 3D 打印技术在 SGM 的另一大应用是为汽车部件 制造原型。由于样车试制的特殊性,样车零件有 别于生产线零件,需要根据项目需求单独采购。 某些零件由于其设计状态尚未冻结、采购成本 高、等待周期长,且功能性未必高,有时仅作为 外观参考或尺寸匹配之用。 FDM 的快速成型 3D 打印技术帮助SGM解决了 这一难题。它能够有效契合样车试制项目批量 小、状态变化快、生产周期短等特点,不仅可以 很大程度上减少零件采购成本、缩短等待周期, 更能定制化生产制作工程所需零件,避免出现 新老 状态零件断点不一的状况。而 Stratasys的 ABS-M30 材料能够有效满足样车试 制阶段内大 部分内、外饰件的材料要求,诸如温度、化学品 暴露、精度和机械载 荷等。传统的注塑开模成本 高、耗时长,而 FDM 快速成型则可以轻松完成简 单的模型更改及制作。FDM技术不仅可以轻而易 举地加工出复杂的形面,更能够及时应对在线制 造问题,使工程零件问题能够在更早的样车试制 阶段得到验证,从而保障了项目的顺利启动。

不仅如此 在上海金桥基地样车试制车间内,SGM不仅 将 FDM 技术用于样车制造中实际装车零件的生 产,更将 FDM 技术应用于工装夹具的设计和制 作过程中,充分发挥了 3D 打印快速成型的优 势。 SGM 采用 Stratasys 3D 生产系统来加工制作汽 车装配时所用工装,包括副车架工装、前/后盖锁 工装、前/后风挡玻璃工装、前保中支架工装、大 灯工装、字牌/ 标牌工装等。FDM 可精准加工复 杂型面并快速成型,SGM将之与CNC加工工装 结合,满足了自身对性价比、高效、准确等多方 面的需求。 例如,在装配车身后盖标牌时,需要使用后盖 标牌工装在车身上精确定位。但由于标牌形面复 杂,传统加工方式往往难以胜任,而 Stratasys  的 3D 打印技术可以很好地满足此要求。3D 打印 成型的工装不仅完美贴合标牌形面,而且重量轻 巧。相较于传统加工方式,Stratasys 3D 打印技 术展现出了非凡的优势。 在 2017 年,每个工作日 SMG 的 3D 打印 机都要运行超过 16 个小时(全年打印时长高达 4280 小时),完成了超过500件原型和工装,重 达 101.7 公斤,总共 为 SGM 节省了 84 万人民 币。此外,借助 3D 打印 SGM 还拓展了领域。 譬如今年,SGM 就第一次打印了可以用来展示 和直接组装的汽车配件。

“现在我们将 3D 打印和 CNC 相结合,从而 满足了原型部门和模具部门对性价比、高效 率、高精准的需求。”周扬说道。 展望未来 SGM 计划将 FDM 技术运用于更广阔的空 间,并在样车原型制作的各个过程(如仪 表板和方向盘)中使用。当客户对人体工 学、尺寸精确度、表面光滑度、透明性、多 色彩等方面有高要求时,3D 打印机可以大 显神威。虽然在 2017 年打印成品高达 551  件,SGM 预计次年的打印需求还会增长 86% 。周扬兴奋地表示,在 SMG 从 Stratasys 购 买了 Fortus 450 后的两年,“FDM 快速成型 技术与样车试制相辅相成、共同发展。” 

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