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通快为汽车行业提供增材制造技术解决方案

发表时间:2020-03-30 08:34

汽车供应商 Continental Engineering Services 致力于生产制动器、油门踏板等零件,现如今还推出增材制造服务。通快 3D 打印机制造的组件可提供出色的表面光洁度和负载测试结果。


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总部位于法兰克福的 Continental Engineering Services GmbH(CES)成立于 2006 年,致力于为汽车行业开发和生产解决方案。CES 在全球拥有约 1800 名员工,致力于开发和制造电子元件、制动系统、传动系统解决方案以及辅助驾驶系统。CES 客户以豪华车和跑车制造商为主,它们都具有苛刻的标准要求。这类汽车制造商需要视觉上惊艳且又非常耐用的组件。增材制造(AM)——即 3D 打印,是应对这一挑战的理想选择。AM 可以让复杂形状的制造变得轻而易举,它仅在实际需要的地方使用材料,可显著减轻组件重量。不仅如此,3D 打印还免去了制造商创建工具或设置铣床的烦恼,是一种经济高效的小批量生产方式。


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CES ADaM(增材设计和制造)中心主管 Stefan Kammann,他和他的团队利用 3D 打印技术制造制动钳。


一、目前只有为数不多的汽车厂商采用增材制造


尽管增材制造具有诸多优势,但汽车行业并未广泛采用这一技术。虽然有部分厂商已将 3D 打印用于原型、替换零件或单个组件的制造,但 AM 仍鲜少出现在生产线上。正因如此,CES 才要赢得先机。2017 年,CES 成为业内为数不多的建立自身增材制造部门的制造商之一,其设立了增材设计与制造(ADaM)中心。该中心目前拥有 20 名员工,均由 Stefan Kammann 管理。


ADaM 的大多数 3D 打印机通常用来打印原型或测试用塑料零件。“对于小批量生产,3D 打印的速度明显比铣床或压铸更快,这显著缩短了开发时间,”Kammann 表示。该团队还使用增材制造来配置其自动化生产线。例如,如果他们想让机器人抓住金属刀坯,其必须首先对机器人进行示教。借助增材制造,他们可以制造简单的刀坯,省去了机器人无法触及的连接或支架。这和使用原始金属刀坯相比,具有更高的经济性,因为它无需丢弃这些金属刀坯。


二、通快激光器是设备的关键组成部分


自 2018 年 1 月以来,CES 一直使用通快 TruPrint 3000 系列的两款打印机型号来制造金属零件。长期以来,CES 始终将这家位于迪琴根的高科技企业视为值得信赖的合作伙伴。通快目前拥有十个 TRUMPF 系统,设计用于切割、焊接和折弯金属板。CES 基于与通快合作的良好体验,他们选择了通快的金属 3D 打印设备。


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2018 年 1 月,CES 开始使用通快 TruPrint 3000 系列的两台机器制造汽车零件。


三、3D 打印显著改善了汽车零件的表面质量


Kammann 利用两台 TruPrint 机器来打印需要优质表面的零件。“只有 3D 打印才能产生如此光滑的表面,”Kammann 表示,并用手抚摸闪闪发光的油门踏板。“这种制造品质会给豪华车厂商留下深刻的印象。”他补充道。他还使用 TruPrint 3000 打印镜壳、显示器和控制单元。CES 甚至使用 TRUMPF 机器打印内部生产所需的零件。Kammann 回忆道,团队对机器人焊接单元的保护气体喷嘴很不满意。冷却通道、钻孔和流体流动也无法满足他们的要求,于是工程师决定设计和打印新零件,但这是传统方法所无法实现的。而 3D 打印制造的新零件可以将保护气体更均匀地分布在整个焊接单元中。


四、打印的制动钳具有更好的制动效果


Kammann 利用 TruPrint 3000 为众多汽车厂商制造了制动钳,他为此感到十分自豪。尽管如此,这类生产规模的 3D 打印组件仍十分罕见,因为供应商需要获得道路通行许可,而这是一项复杂且昂贵的任务。他们必须进行大量测试,以证明打印的零件与常规方法制造的零件在道路效果上完全相同。“很少有公司能做到这一点,因为它需要对工艺和质量要求有着深入的了解。”Kammann 表示。对于制动钳,ADaM 团队进行了计算机断层扫描、拉伸试验以及动态载荷试验,其中需要对制动器施加约 30,000 次的高压。试验结果表明,打印的制动钳比常规方法制造的制动钳具有更高的弹性。“这足以说服我们的客户使用 AM 方法生产制动钳。”Kammann 表示。不过令人惊喜的是,3D 打印技术能带来更快的制动钳生产。传统砂型铸造方法的交货时间约为 12 到 14 周,但 3D 打印的交货时间仅为 1 周。对于大批量订单,传统的制造方法可能会节省成本,但 3D 打印堪称制动钳小批量生产的不二之选。


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ADaM 团队现在将 TRUMPF 3D 打印机用于整个零件制造,包括后视镜单元、制动钳、控制单元以及显示器外壳。


五、汽车行业亟需以开放的心态接纳增材制造


Kammann 希望,汽车行业未来能以开放的心态接纳 3D 打印技术,但终归需要 OEM 决定制造方法。Kammann 认为,OEM 厂商普遍担心这一技术是否足够成熟,他们对这一技术的复杂验证也十分担忧;但 CES 完全不用为这些而忧虑。“我们内部拥有所有的标准制造方法,我们会适时利用增材制造增加价值。AM 可以带来巨大的商机,尤其对于复杂的小批量生产。我们希望豪华和跑车制造商能够清除认识到这一点。”Kammann 表示。


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