在汽車(chē)領(lǐng)域大有可為！Zortrax 3D打印技術(shù)幫助豐田降低夾具生產(chǎn)成本和交貨時(shí)間

導(dǎo)讀：近年來(lái)，將3D打印推向產(chǎn)業(yè)化道路是全球制造商一直在努力的事情。像航空航天、海洋國(guó)防這些領(lǐng)域雖然也常見(jiàn)增材制造的身影，但它們距離日常生活仍有一段距離，而汽車(chē)行業(yè)則毫無(wú)疑問(wèn)成為了3D打印大眾化應(yīng)用的首選之一。

2023年1月28日，南極熊獲悉，日本著名跨國(guó)汽車(chē)公司豐田近日向外界透露了他們正在采用Zortrax 3D打印技術(shù)，來(lái)幫助優(yōu)化其汽車(chē)裝配作業(yè)流程。

在其位于Walbrzych和Jelcz-Laskowice的兩個(gè)波蘭工廠，豐田已經(jīng)從CNC加工裝配夾具轉(zhuǎn)向使用Zortrax M300 Plus系統(tǒng)按需生產(chǎn)。在轉(zhuǎn)型過(guò)程中，這家汽車(chē)業(yè)的老牌企業(yè)已經(jīng)成功地減少了制造基本工具和備件的成本和交貨時(shí)間，從而大大優(yōu)化了車(chē)間生產(chǎn)線的性能。

豐田公司負(fù)責(zé)3D打印的工程師Łukasz Kondek解釋說(shuō)："我們不必儲(chǔ)存?zhèn)浼�，因�(yàn)槲覀兛梢园葱?D打印它們。只要有這樣的需求，我們就可以啟動(dòng)3D打印流程，而不必等到我們的工具部門(mén)（或外包商）有能力來(lái)處理我們的訂單�？梢哉f(shuō)，3D打印將等待制造所需工具的時(shí)間從幾周縮短到幾天，有時(shí)甚至幾小時(shí)。我們可以自由地優(yōu)化我們的項(xiàng)目，因?yàn)?D打印機(jī)可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有可以想象到的幾何形狀。"

△豐田公司的汽車(chē)生產(chǎn)流程。照片來(lái)自Zortrax。

Zortrax的M系列3D打印

雖然Zortrax在2018年隨著原始Inkspire系統(tǒng)的推出而擴(kuò)展到樹(shù)脂3D打印領(lǐng)域，但它作為熔融絲制造（FFF）機(jī)器的制造商是最有名的。在其投資組合的這一方面，該公司提供有Endureal、M200 Plus、M300 Dual和M300 Plus 三款經(jīng)典3D打印機(jī)型，每一款設(shè)備都是基于其專(zhuān)有的Layer Plastic Deposition Plus（LPD）擠壓技術(shù)。

豐田公司選擇安裝了三者中最大的一款——M300 Plus 3D打印機(jī)，這款機(jī)型憑借其300 x 300 x 300毫米的構(gòu)建體積，能夠在單次打印中創(chuàng)建巨大的零件。這意味著用戶(hù)在實(shí)踐中不必將大尺寸模型分解成單獨(dú)的部件進(jìn)行組裝，而這可能需要對(duì)部件連接處進(jìn)行整合，因?yàn)檫@些薄弱環(huán)節(jié)往往會(huì)影響長(zhǎng)期的耐久性。

M300 Plus系統(tǒng)的整套工廠管理軟件也使得它特別適合于大規(guī)模部署，它對(duì)第三方絲材的兼容進(jìn)一步促進(jìn)了設(shè)備的廣泛應(yīng)用，包括從太陽(yáng)能產(chǎn)品原型制作到獨(dú)特的“賽博朋克風(fēng)”cosplay服裝的制造。

為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性能，Zortrax還計(jì)劃繼續(xù)為機(jī)器引入新的兼容材料和升級(jí)。去年，該公司推出了一種新的 "太空級(jí) "Z-PEEK三維打印長(zhǎng)絲。此后，Zortrax又推出了全金屬包，使金屬3D打印在Endureal上成為可能。

△豐田Zortrax M300 Plus構(gòu)建平臺(tái)上的3D打印發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的一部分。照片來(lái)自Zortrax。

豐田在波蘭的3D打印探索

豐田在波蘭的工廠的大部分工作都是圍繞著將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝到組裝的汽車(chē)上，然后在歐洲銷(xiāo)售�，F(xiàn)在有3000多名員工在豐田的汽油車(chē)和混合動(dòng)力車(chē)上工作，這些工廠內(nèi)有專(zhuān)門(mén)的3D打印實(shí)驗(yàn)室，安裝了價(jià)值超過(guò)2.3萬(wàn)美元的Zortrax設(shè)備。

多年來(lái)，豐田公司波蘭工廠的工程師們?cè)趭A具、工具和備件生產(chǎn)應(yīng)用中使用到了Zortrax M300 Plus。目前在該公司工廠3D打印的零件分為四類(lèi)：定位夾具、裝配夾具、裝配工具和蓋板。這些部件一旦打印出來(lái)，通常會(huì)與使用減材技術(shù)制作的其他部件結(jié)合起來(lái)，形成集成組件。

例如，一些豐田汽車(chē)中使用的儀表具有3D打印的主體。然而，由于這些儀表上的針腳不斷與金屬表面接觸，它們現(xiàn)在被數(shù)控加工，以提高其耐久性。

此外，豐田的裝配線夾具以前是由一個(gè)配備數(shù)控機(jī)床的獨(dú)立部門(mén)制造的。因此，該公司的工程師不得不圍繞傳統(tǒng)制造技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)這些工具，這也對(duì)他們?cè)斐闪嗽S多限制。然而，自從改用3D打印技術(shù)后，豐田已經(jīng)能夠大幅削減交貨時(shí)間，并最大限度地減少裝配線的中斷。

Zortrax研發(fā)主管Michał Siemaszko補(bǔ)充說(shuō)："在制造業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域部署Zortrax 3D打印機(jī)的主要好處之一是它具有久經(jīng)考驗(yàn)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和易于維護(hù)，這意味著像豐田這樣的全球制造商在打印對(duì)保持裝配線運(yùn)行至關(guān)重要的設(shè)備時(shí)可以依靠它們�？煽啃允侵陵P(guān)重要的，因?yàn)榧词故嵌虝旱难舆t也會(huì)產(chǎn)生遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)打印機(jī)本身價(jià)值的損失。因此，我們?yōu)榇笮凸�業(yè)客戶(hù)提供的是保證。"

△Zortrax Z-PEI 1010 3D打印夾具。照片來(lái)自Zortrax

汽車(chē)夾具、工具和固定裝置中的增材制造技術(shù)

豐田公司并不是唯一一家使用3D打印技術(shù)制造夾具、固定裝置和工具的汽車(chē)制造商，而且該技術(shù)也在汽車(chē)領(lǐng)域得到了持續(xù)的發(fā)展。2021年，奧迪宣布在其位于英戈?duì)柺┧�特的金�?D打印中心使用更多的EOS-3D打印工具，A4轎車(chē)等車(chē)型就是在那里組裝的。

同樣在2021年，斯柯達(dá)還對(duì)外透露在汽車(chē)備件生產(chǎn)、原型設(shè)計(jì)和工具應(yīng)用中部署了3D打印。作為在其制造設(shè)施中數(shù)字化翻倍計(jì)劃的一部分，該公司已經(jīng)建立了幾個(gè)打印工廠，不過(guò)它使用的是由Prusa等主流打印品牌開(kāi)發(fā)的打印系統(tǒng)。

在其他地方，F(xiàn)reeFORM Technologies使用ExOne粘結(jié)劑噴射技術(shù)，也為汽車(chē)行業(yè)3D打印了工具。在過(guò)去，該公司為Allegheny Electric Service公司3D打印了一個(gè)復(fù)雜的臂端工具部件，該公司又將其連接到一個(gè)六軸FANUC機(jī)器人上，作為部件檢測(cè)系統(tǒng)的一部分。