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3D列印的轉型與汽車工藝的進化

前言

3D列印技術眾多的應用領域中,汽車行業是3D列印技術最早的應用者之一,早在3D列印技術發展的初期,一些歐美發達國家的汽車產業就開始將3D列印技術應用於汽車研發過程。如今 3D列印已經被廣泛應用於汽車零件的研發,SmarTech Analysis預計,隨著到2025年整個汽車零件市場的規模增長到4600億美元,並且到2029年可能接近5000億美元,增材製造的機會預計將增長到90億美元的整體業務。

3D列印的轉型與價值

過去十年,OEM客戶使用3D列印進行快速原型設計來滿足廣泛的早期設計和功能測試需求,漸漸地發展跨功能應用,以3D列印提高生產率、優化成本,甚至改善工作流程。許多汽車大廠開始思索使用FDM熔融沉積3D列印技術來創建用於短期測試或生產零件的新工具,自訂汽車內飾或製造夾具等測量和生產設備、加快工裝週期、增強測量和測試透過3D列印應用,以管理緊湊的生產週期並削減成本。Stratasys近期甚至已與多加汽車品牌合作推出各項客製化汽車配件,如後車燈、側車燈等,實現3D列印小批量客製化生產走向消費者市場,因此3D列印材料能力將是實現轉型及價值的重點。

▲Stratasys F380/450mc設備的製作尺寸以及可製作高性能3D列印材料優勢,非常適合汽車產業或航太產業。

Stratasys旗下2大列印技術豐富的3D列印材料優勢

Stratasys 為全球3D印表機的龍頭製造商,擁有30年產業深耕經驗及增材技術專利共1200項,這些創新從設計原型到製造模具再到最終生產零件的整個產品週期中創造新的價值。

Polyjet 聚合物噴射成型:類似噴墨印表機列印原理,3D列印材料為光敏樹脂,噴頭將樹脂噴印在列印範圍,再用紫外光照射固化,反覆層層堆疊成型。延伸閱讀: 認識光固化3D列印材料

FDM 熱熔擠製成型:像擠牙膏方式,將線狀3D列印材料透過加熱噴頭擠出在預定路徑與列印範圍內層層堆疊、冷卻並固化完成。延伸閱讀: 認識FDM 3D列印材料

適合汽車產業開發週期使用的Stratasys 3D 列印材料:

ABS|運用最廣泛、最普遍的3D列印材料
ASA|抗紫外線適合戶外功能原型及汽車部件模型
VeroClear & UltraVeroClear|透明材料仿壓克力,適合車燈應用
Tango & Agilus|類橡膠材料,適合包覆成型,如按鈕、握柄、把手、墊圈、密封件、軟管等汽車部品製作
PC|適合高性能原型和工裝夾治具
Nylon12CF|碳纖維材料,適用耐高溫需求
TPU 92A|熱塑性聚氨酯的彈性體材料
Ultem 9085|符合FST認證(阻燃、低煙、無毒),耐高溫及耐化學腐蝕,適合大型運輸應用(如火車、地鐵)

 
3D列印推動汽車製造進化 

鑒於高性能3D列印材料熱塑性塑膠越來越多,如PPSF、Ultem9085、Nylon12CF™、Antero™800NA及Antero 840CN03…等,積層製造的競爭優勢也因此得到強化,促使汽車製造領域也受惠良多。以Stratasys F380/450mc 3D印表機為例,只要數小時即可將設計從虛擬轉換成現實,無需數周時間,適合應用於汽車產業之零部件製造。可快速生產出具嚴格公差的功能性原型與承壓能力強的製造工具,在速度、性能和精度方面都設立了更高的標準。

Stratasys Fortus380/450mc 3D印表機適用於汽車產業的三大原因敘述如下:

 1  提供生產級熱塑性3D列印材料製作汽車產業專用的夾治具

使用與傳統製造工藝相同標準的3D列印材料,透過簡單、快速生產小批量或一次性零件、工具和夾治具,例如PC 、Nylon 12 、ULTEM 1010 、ULTEM 9085、Nylon 12CF以及Antero 800NA等, 借助Stratasys 3D列印材料的耐衝擊及耐用特性,生產使用次數有限的訂製零件,或用於最終成品其車輛上的訂製零件。使汽車產業能減少零件處理損失降低成本、透過工裝夾治具的優化更符合人體工程學。

 2  體積大可讓原型製作快,讓創意加速投入生產階段

Fortus 450mc提供的高容量材料優勢,可長時間讓列印工作持續減少人力看守,即可很快地將創意從設計工作室搬到生產環境。以前所未有的速度和效率,對各種工具、夾具治具和可用零件進行原型製作、測試及生產。

 3  在小規模生產中產生大影響

提高裝配線的工作效率,減少對零件、工藝和材料的投資。3D列印解決方案可打造精心設計的裝配輔助用具、工具和零件,這些工具和零件不僅更輕巧、更符合人體工程學設計,還能承受嚴苛的汽車使用環境。所有皆不用再透過傳統生產模型所需的額外銑削、車削和鑽孔。

▲Stratasys TPU 92A具高拉伸率、擁有優異的韌性、耐久性和耐磨性

▲AUDI 採用Stratasys多彩3D列印優勢縮短汽車尾燈原型產品製造時間,並簡化流程。

▲BMW利用Stratasys製作外飾夾治具應用,改善生產效率、工人舒適度、易用性以及工藝重複性。詳細圖文介紹: 3D列印製造夾治具應用-BMW

▲HONDA利用Stratasys技術提供高品質精細的模型,讓訂製零件製作推向新高潮。延伸閱讀: 很早就開始使用Stratasys 3D列印的本田汽車案例

▲ 2018年中國改裝車展寶馬Mini打造一系列限量個性化側舷窗和個性化內飾板,滿足金字塔頂端客戶享有唯一獨特的優勢


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3D列印應用在哪裡3D列印應用於汽車產業夾具展現優異效益

哪些大廠使用Staratasys 3D印表機 

Jaguar_3D列印高性能汽車零配件

    BMW_3D列印製造夾治具應用  

本田汽車_3D列印客製化車體零件解決傳統製程困境

   

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