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车辆工艺集成积层制造 通用汽车积极探索

GM运用Stratasys 3D打印机快速制作车辆零件原型以加速设计验证程序。通用汽车

通用汽车(GM)认为3D打印可为业务开创许多可能性,运用3D打印与衍生设计(generative design)于原型制作已逾30年,现正积极探索将积层制造(additive manufacturing)集成至工艺的可能性,将涉及材料探索、生态系建立、集成挑战、下一代人才培育等层面。

根据Design News报导,由于积层制造跟传统设计与制造大异其趣,因此GM运用积层制造于车辆生产的计划还包括将3D打印机引进各级学校,设立积层技术中心并跟学校课程集成,甚至从小学开始就培养孩子们对3D打印在制造应用的兴趣与熟悉感,让下一代能精通与善用3D打印。

2020年款Chevrolet Corvette有超过75%零件的原型制作都是采3D打印,GM全球许多生产设施都有安装3D打印机,目前正测试如模具制作等跟实际工艺相关的应用。车辆质量关乎人命至为重要,GM以实际的方式分析、评估积层制造是否适合应用于其整体生产设施,并须确认3D打印的质量能否符合GM内部标准与外部安全标准。

GM评估积层制造的过程包括了解可用的材料,除教育供应商外也向他们取经,以发展包含金属与聚合物的材料生态系。此外也研究包括航天业3D打印使用的一些高端聚合物,以及尼龙、聚乙烯、铝、钢等各种特殊材料,以确认何者适合用于车辆生产,并跟Stratasys合作以探索更多材料选择。

2020年4月GM跟美国卫生与公共服务部(U.S. Department of Health and Human Services)签约于8月底交货3万部重症加护呼吸器(critical care ventilator),这是3D打印的一次大规模生产测试,GM已投资新增17部生产等级的Stratasys FDM 3D打印机,可在1天内快速制作生产呼吸器所需的模具与夹具。

GM指出3D打印是复杂的程序,包括零件尺寸与成本考量等都是挑战,但GM对3D打印的优势深具信心,运用3D打印制作功能正常的原型以加速车辆进入测试阶段已行之有年,也在研究自由造型(free-form)零件设计与零件合并,以排除制模或射出成型的局限。此外GM也积极建立积层制造生态系。

GM目前仅将积层制造应用于设计验证层面,但也考量在其整体生产环境的适用性,但跟大多数汽车制造商一样在实际生产方面尚未有太大进展,主要挑战包括3D打印速度太慢、材料成本太高、产线变换困难等,但GM仍积极投入积层制造的量产应用,大力投资3D打印技术并拥有700名积层技术工程师的应用基础。


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