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聚焦:通用汽车对3D打印模具的应用

文章和图片来源:        时间:2022.04.07        点击率:

  人们一说汽车,首先呈现在眼前的是汽车的车身。也就是说车身是汽车的标识性总成。车身代表了那款汽车的形象特征。汽车模具,从狭义上讲就是冲制汽车车身上所有冲压件的模具的总称。也就是“汽车车身冲压模具”。

  通用汽车公司长期以来一直利用FDM等工艺进行原型制造,近年来,增材制造技术在通用汽车等汽车主机厂生产环节中的应用在不断增长。

  通用汽车增材制造高级工程师Malini Dusey和她的团队负责利用增材制造设备生产零件,目前已经能实现在24小时内完成打印,并将零件分发到组装工厂。Dusey认为,通用汽车已经可以说是3D打印汽车模具应用的领先者。


  MaliniDusey拿着使用3D打印机生产的工装夹具

  Dusey说:“当生产新车时,我们首先会考虑进行有效的工具部署,研究新车生产有哪些需求,如何改进流程,可能遇到的挑战以及哪些方面能够真正发挥3D打印的作用。缩短交货时间是至关重要的,随着增材制造的应用,团队目前能够非常迅速地制造这些工装模具,它们完全符合工人的需求,而且也很轻便。”

  2019年,通用汽车引入17台Stratasys FDM设备,包括F900系列,用于制造汽车模具,以及一些需要后期再组装的大型零部件,另外工厂里也采购了几台SLS设备用于生产薄壁零件。


  通用汽车工厂内的增材制造设备

  去年,通用汽车公司在沃伦技术中心开设了增材制造工业化中心(AIC),作为汽车领域的标杆企业,通用汽车已经很好地掌握了3D 打印作为快速原型制造模具的能力。

  随着全球市场一体化的形成,制造业的竞争十分激烈,产品的开发速度日益成为竞争的主要矛盾。在这种情况下,自主快速产品开发(快速设计和快速工模具)的能力成为制造业全球竞争的实力基础。同时,制造业为满足日益变化的用户需求,又要求制造技术有较强的灵活性,能够以小批量甚至单件生产,而不增加产品的成本。因此,产品开发的速度和制造技术的柔性就变得十分关键了。

  快速原型制造技术在这种社会背景下,于20世纪80年代后期产生于美国并很快扩展到日本及欧洲,是近年来制造技术领域的一项重大突破。”

  凯迪拉克CT4-VBlackwing和CT5-V Blackwing是通用汽车公司首批配备3D打印零件的车辆。这些零件包括手动换挡旋钮上的纪念徽章、电线束支架和HVAC管道等。这些零件都实现了成本方面的降低。这对通用汽车来说是一个重要的里程碑,他们希望加快3D打印终端零件的量产进程。


  3D 打印的凯迪拉克 V 系列 HVAC 管道和线束支架

  另外一个案例也证明了3D打印应用的必要性和有效性:德克萨斯州的阿灵顿装配厂希望推出的全尺寸SUV,通用汽车AIC提供了大约100个工装夹具,使用尼龙碳纤维复合材料代替铝材,将零件重量从30 磅左右降至3 磅。


  Dusey认为,工厂、工人以及供应链三方面的需求推动了增材制造技术在通用汽车内部的发展。整个通用汽车增材中心的团队成员都一致认为3D打印技术是一个很好的解决方案,能够帮助工厂保证生产进度,帮助工人生产出合适的工具来支持工作需求,提高了生产效率,就能跑赢那些在疫情影响下还在使用传统机加工制造方式的同行。

  通用汽车对增材制造的推广是基于公司层面,全方位,多层次深入的:车间的工人是生产第一线,他们有最直接的需求,只有让这批工人了解增材制造的能力,并成功通过利用3D打印的帮助完成生产工作,他们才会真正了解技术的优势。一旦这些一线工人们意识到借助工具的能力,就会很快转化并应用到工作当中去。

  回顾我国汽车模具的发展历程,在模具产业十二五规划中曾明确提出,未来汽车模具行业要向高、精、尖方向发展,这就给当前我国汽车模具的发展提出更高的要求。回顾一路走来的点点滴滴,我国汽车模具也经历了多次的飞跃发展。

  据专家介绍,我国汽车模具的起步几乎与汽车同步,自50年代长春第一汽车制造厂项目启动后,就一直未停止过前进的步伐。进入21世纪,我国汽车模具工业经历很大发展。轿车覆盖件模具设计制造具有难度大、质量和精度要求高的特点,是汽车模具水平的最好体现。经过多年发展,我国目前为汽车服务的模具约已占到了全部模具产量的三分之一左右,由此可见汽车模具在模具行业和汽车工业中的重要地位。尤其是汽车覆盖件模具,直接关系到汽车车型,因此其地位尤为重要。

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