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NextGenAM（新一代增材制造）——自動化金屬3D打印試點項目大獲成功

文章來源：未知更新時間：2019-05-09 14:13:17

•Premium AEROTEC、EOS與戴姆勒的聯(lián)合項目展示了更換用零件生產(chǎn)和零部件批量生產(chǎn)的巨大潛力

•卡車零部件已開始增材制造生產(chǎn)，目前正在評估為傳統(tǒng)及電動汽車提供更多3D打印部件的潛力
•零部件的制造成本可降低高達50%
•德國法勒爾的工業(yè)4.0：全自動化生產(chǎn)流程和連續(xù)數(shù)據(jù)鏈，均由控制中心管理
•從數(shù)據(jù)準備到質(zhì)量把控，集成的、可擴展的流程鏈覆蓋全程

NextGenAM（新一代增材制造）項目于2017年5月啟動，由合作伙伴Premium AEROTEC、EOS和戴姆勒聯(lián)合開發(fā)的新一代自動化“增材制造”工藝的試驗性生產(chǎn)線。該項目前景一開始便被看好，如今已經(jīng)取得成功。

3D打印，也被稱為“增材制造”(AM)，作為傳統(tǒng)制造技術(shù)的補充或替代，這項技術(shù)也變得愈發(fā)有趣。之所以稱之為“增材”，因為在技術(shù)實施過程中，將一層一層的材料進行疊加，再通過能量將其固化成形。除了塑料和陶瓷，3D打印技術(shù)也可生產(chǎn)金屬部件。

該試驗項目旨在開發(fā)新一代全數(shù)字化的生產(chǎn)線，使其能夠為汽車和航空航天部門生產(chǎn)鋁制組件，并使成本效益顯著高于目前能達到的水平。“新一代增材制造”項目已取得一定成果: 就Premium AEROTEC的整體生產(chǎn)流程而言，與現(xiàn)有的3D打印系統(tǒng)相比，制造成本可降低高達50%。

“在飛機行業(yè)，Premium AEROTEC已是國際金屬3D打印領(lǐng)域的先驅(qū)。我們現(xiàn)在的目標是，在現(xiàn)階段的專業(yè)程度上繼續(xù)精進，并將該技術(shù)應(yīng)用于其他行業(yè)。” Premium AEROTEC執(zhí)行董事會主席Thomas Ehm博士表示，“因此，‘新一代增材制造’項目的成功是我們戰(zhàn)略的重要組成部分。”

產(chǎn)能將進一步提升

集成質(zhì)量管理的連續(xù)3D數(shù)據(jù)鏈使該生產(chǎn)系統(tǒng)成為未來工業(yè)4.0基準的首批案例之一。制造過程是完全可擴展的：生產(chǎn)線可被輕松復制，以擴大工廠的產(chǎn)能。隨著這一數(shù)字的上升，未來有望進一步大幅節(jié)省開支。如今，試點設(shè)備已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)零部件的自動化生產(chǎn)并達到批量生產(chǎn)的質(zhì)量標準。

戴姆勒公司所需的零部件已經(jīng)由Premium AEROTEC新技術(shù)生產(chǎn)線所制造。例如，卡車部門已經(jīng)在使用Premium AEROTEC生產(chǎn)的卡車柴油發(fā)動機支架作為第一批更換用零件。

卡車及公共汽車的更換用零件

3D打印工藝在更換用零件領(lǐng)域非常有用。因為在工具出現(xiàn)問題或針對一些不常使用的更換用零件時，相較于傳統(tǒng)的砂型或壓鑄工藝，3D打印可使零件的生產(chǎn)成本更低、效益更高。目前，戴姆勒客車的3D打印能力中心正在審查第一批3D打印鋁制客車替換部件的打印請求。客車領(lǐng)域的分析小組目前也在考慮適合該技術(shù)的潛在應(yīng)用可能。

小部件量產(chǎn)與促進發(fā)展的機會

“增材制造也適用于新車（限量版）的最小批量生產(chǎn)。對3D打印專用零部件的系統(tǒng)化開發(fā)，意味著生產(chǎn)成本可以進一步降低，質(zhì)量也可不斷優(yōu)化。” 戴姆勒公司未來技術(shù)負責人Jasmin Eichler表示，“3D打印在汽車技術(shù)發(fā)展過程中也有特殊的意義。與傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝相比，增材制造通常可以更經(jīng)濟、更快速地生產(chǎn)出所需數(shù)量較少的產(chǎn)品。”

3D打印同樣適用于內(nèi)燃機汽車和電動汽車，如電動汽車中安裝電池的冷卻線路集成基板。

以高產(chǎn)品質(zhì)量為標準

試點工廠以高產(chǎn)品質(zhì)量為標準：航空和航天部門也規(guī)定使用高強度鋁/鎂/鈧合金(也稱為Scalmalloy®)。

汽車行業(yè)經(jīng)常使用的經(jīng)典材料是鋁合金(AlSi10Mg)，其性能在試點項目中不斷提高。與兩年前合作開始時相比，材料強度和完工質(zhì)量有了顯著提高。

展望未來：3D打印作為生產(chǎn)方法具有良好的前景

目前所有質(zhì)量檢查都已通過并且結(jié)果令人振奮，這一項目正在根據(jù)VDA 6.3的行業(yè)標準為審查做準備。這是戴姆勒選擇3D打印供應(yīng)商為其提供零部件批量化生產(chǎn)的先決條件之一。未來，整個增材制造生產(chǎn)鏈的自動化將促使更大批量地生產(chǎn)與傳統(tǒng)制造部件可靠性、功能性、耐用性和經(jīng)濟效益相同的零部件成為可能。新車的組件可以在設(shè)計階段針對3D打印進行優(yōu)化，從而在成本方面帶來更多優(yōu)勢。3D打印所帶來的輕量化優(yōu)勢也是電動汽車特別感興趣的。對于更換用零件，3D打印“按需”生產(chǎn)的特性能夠幫助節(jié)省倉儲成本。這種愿景戴姆勒公司也被稱為“數(shù)字化庫存”，換句話說，集中的數(shù)字制造數(shù)據(jù)允許更換用零件3D打印分散在不同地方使用并生產(chǎn)更換用零件。

因此，3D打印作為一種補充的、多功能的且相對年輕的生產(chǎn)方法，正在汽車和航空航天領(lǐng)域進一步發(fā)展。

項目合作伙伴

Premium AEROTEC是世界上第一家為空客飛機生產(chǎn)提供鈦合金3D打印部件的零部件制造商。該公司是全球航空領(lǐng)域的領(lǐng)導者，其核心業(yè)務(wù)是開發(fā)和制造由金屬和碳纖維復合材料制成的飛機結(jié)構(gòu)。該公司在德國的奧格斯堡、不來梅、諾登哈姆及法勒爾設(shè)有工廠。Premium AEROTEC在聯(lián)合項目中負責整個生產(chǎn)過程。

EOS是金屬和高分子材料工業(yè)3D打印的全球技術(shù)領(lǐng)導者。成立于1989年，EOS為一家獨立運營的公司，以先驅(qū)和創(chuàng)新者的身份，提供全面的增材制造解決方案。EOS包含系統(tǒng)、材料和工藝參數(shù)在內(nèi)的解決方案組合幫助客戶在產(chǎn)品質(zhì)量上建立決定性的競爭優(yōu)勢，實現(xiàn)可持續(xù)性生產(chǎn)，獲取長期經(jīng)濟效益。在聯(lián)合項目中，EOS負責提供所有3D打印技術(shù)和相關(guān)軟件解決方案，以及連接和管理生產(chǎn)鏈的控制中心。

戴姆勒為該項目貢獻了大規(guī)模批量化生產(chǎn)的經(jīng)驗。在該項目中，戴姆勒的研究部門和高級開發(fā)部門密切合作，合作范圍包括整個生產(chǎn)過程的零部件樣本、算法魯棒性和零部件數(shù)據(jù)的數(shù)字化。零部件樣本的測試以及為3D打印制作標準化的制造規(guī)范也由這家汽車制造商負責。另外，它還負責根據(jù)VDA 6.3中針對批量生產(chǎn)的標準進行監(jiān)控驗證和認證。

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