福特和Carbon合作,拓宽3D打印的可能性

发表于: 2019年1月30日

来自Carbon公司的Paul DiLaura (左)和来自福特公司的Ellen Lee讨论3D打印在生产汽车制造最终用途零部件方面日益重要的作用。

随着增材制造不断发展,其在汽车制造中大显身手的机会也越来越多。

在这一点上,福特汽车公司(Ford Motor Co)就是最好的证明。去年12月,该公司展示了其先进制造中心(Advanced Manufacturing Center)。

该中心位于底特律以西的密歇根州雷德福镇,占地13.5万平方英尺,耗资4500万美元,拥有约100名工人,配备3D打印、增强现实、虚拟现实、机器人等制造技术,以及其他数字制造技术。

该中心拥有23台3D打印机,并与Carbon公司等10家增材制造公司合作。Carbon公司是一家拥有6年历史的增材制造公司,总部位于加利福尼亚州雷德伍德城,在3D打印流程方面拥有专利技术。

一反传统的逐层打印技术,Carbon公司使用数字光合成(Digital Light Synthesis)技术。该技术是通过Carbon公司专有的连续液体界面制造(CLIP)工艺实现的。CLIP工艺使用数字光投射,透氧光学元件和可编程液体树脂,制造出具有优异机械性能、分辨率和表面光洁度的零件。Carbon公司表示,采用这种工艺3D打印的零件与注塑零件具有类似的性能,并具有稳定和可预测的机械特性——这正是汽车应用的一项重要要求。

按需打印

福特公司采用Carbon公司的技术,已经能够设计和生产其三款车型的数字化制造最终用途零件,包括1月14日在美国底特律北美国际汽车展上亮相的2020款Mustang Shelby GT500车型。

“福特公司为什么重视增材制造?”福特公司增材制造技术负责人Ellen Lee道。“增材制造最重要的优势在于:我们可以无需使用模具或工具就可以制造3D零件,同时还具有对这些零件的设计自由度,并可获得效率、灵活性和性能方面的价值。”

1月16日,Ellen Lee在底特律北美国际汽车展行业预览阶段在科博中心举行的增材制造研讨会上发言。同台发言的还有Carbon公司企业合作副总裁Carbon DiLaura。

Ellen Lee表示,增材制造可使福特这样的汽车制造商能够“更灵活地应对市场和复杂供应链的动态变化”。

福特公司表示,Lee和DiLaura重点介绍了三种汽车应用,均采用Carbon公司的技术和环氧树脂(EPX)82。环氧树脂(EPX)82是一种高强度工程材料,具有长期耐久性,其机械性能可媲美玻璃纤维增强热塑性塑料。

目前,福特公司正根据需要使用3D打印制造老车型福特福克斯(Ford Focus)的HVAC(加热,通风和冷却)杠杆臂。

DiLaura道:“该部件最初采用30%玻璃纤维填充PBT (聚对苯二甲酸丁二醇酯)材料制造并注塑成型。”他补充说,这样,福特需要使用一种新工具来生产这些部件,既费时又昂贵,还会占用物理仓库空间。

福特正使用3D打印技术制造中国市场F-150 Raptor(猛禽)的辅助插头盖。DiLaura称,中国法规禁止使用某些类型的灯光,包括美国汽车使用的聚光灯。因而,福特需要卸除聚光灯,并从仪表板取下聚光灯控制开关,再用插头盖盖住开关孔。

“相对而言,这在中国市场属于小批量生产,部件的设计、测试和生产会非常昂贵和耗时。”他说。

采用Carbon的3D打印流程后,福特公司可在19天内循环测试超过14种设计,从而完成该部件的设计和测试。

两人讨论的第三个应用是Mustang Shelby GT500车型的电子驻车制动器支架。DiLaura说,该车型以往版本的制动器支架使用钢板冲压而成,且分为两种型号:左侧型支架和右侧型支架。

“Carbon公司和福特公司合作创造出一种难以注塑成型的左右通用型独特设计,”他说。“既可安装于制动手把左侧又可安装于右侧,使得安装更加便利。”

3D打印制造部件比同型号钢冲压部件轻60%。

3D打印的价值

Lee说,3D打印的材料成本一般高于注塑成型的材料成本。但随着规模的扩大且更多制造商将其用于生产,3D打印的成本正逐渐下降。

DiLaura称,当Carbon公司于2013年成立时,公司的材料成本在每升300至400美元之间,一年前降至每升150美元,现降为每升50美元。

但是,除了降低成本,3D打印还能:优化材料的使用,缩短时间,实现设计的快速迭代,减轻重量,以及拥有按需打印的便利性和灵活性,这些优势使福特的生产成为了一个良好的商业案例。

“我们很高兴现在能够协助福特,使用聚合物增材制造工艺,开发出首批3D打印生产应用。但我们知道, Carbon需继续开发自己的能力,并提升我们提供的技术,”DiLaura道。


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