韩国现代汽车和起亚展示了增材制造解决方案中心

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       韩国汽车制造企业现代汽车(Hyundai Motor)和起亚(Kia)详细展示了其位于韩国华城市的南阳研发中心(Namyang Research and Development Center)内的增材制造解决方案中心(AMSC)。该中心将聚合物和金属3D打印整合于同一屋檐下。AMSC是现代汽车集团首个专门为增材制造而建造的设施,距该集团于1996年安装第一台工业3D打印机已近三十年。

四种工艺系列,齐聚一处

        AMSC并未标准化为单一技术,而是运行一系列针对材料、几何形状和性能要求匹配的工艺。在聚合物方面,该中心运行两种形式的光固化(Vat Photopolymerization)系统:数字光处理(DLP)利用紫外光一次性固化整层树脂;立体光刻(SLA)则通过导引激光逐层描绘几何形状。两者均用于对尺寸精度要求最高的设计验证和原型制作中的精细零件。

     聚合物粉末床熔融(Polymer PBF)是第二种聚合物工艺路线。由于周围的粉末床在构建过程中支撑着零件,因此无需支撑结构,从而减少了浪费和后处理。现代汽车表示,蒸汽抛光(Vapor Smoothing)可使表面光洁度接近注塑件,使该工艺可用于定制化和开发部件,而不仅仅是视觉模型。

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      在金属方面,AMSC将金属粉末床熔融(Metal PBF)与定向能量沉积(DED)相结合。金属PBF能以车辆部件所需的精度和机械性能处理复杂几何形状,而这些部件通过铸造、冲压或机加工难以制造。对于更大的结构件,该中心采用DED-电弧增材制造(DED-WAAM),通过焊接电弧沉积钢材、不锈钢、铝和钛等金属——现代汽车指出,这是制造传统方法难以一次成型的大型结构件的途径。除硬件外,AMSC正在构建面向增材制造的设计(DfAM)能力,工程师们专门为打印而重新设计部件,以实现零件整合、晶格结构和轻量化几何形状。

对照生产标准验证打印部件

      在该中心生产的每个部件都要经过质量检测单元(Quality Inspection Cell),在此对尺寸测量、拉伸强度、抗弯刚度和抗冲击性进行对照生产级基准的检查。内部材料验证和金相分析为测试提供支撑,现代和起亚以此论证增材制造部件可达到与传统生产部件相同的标准。

从工装夹具到现代Pony修复

       目前通过AMSC运行的应用涵盖四个领域。在车辆开发中,该中心生产原型件、开发部件、制造工装夹具,以及为停产车型或紧急更换(此时开制新模具毫无意义)提供维修零件。经典车型修复是第二个领域。工程师通过3D扫描和逆向工程重建老旧部件,一个例子是现代Pony的侧裙部件,它被数字化重建并通过具有时代准确性的表面处理工艺复刻出来。赛车运动是第三个领域,防倾杆叶片、减震支架和刹车导风槽等部件被打印出来,以满足赛车所需的重量与刚性平衡。该中心还展示了一个车辆电机外壳,同时显示了其打印态的DED-WAAM结构和CNC机加工后的表面,展示了打印金属部件如何通过后处理流程。增材制造解决方案团队高级经理韩宇温(Hanwoo On)表示,集团正在“快速内化增材制造技术”,应用范围不断扩大,正从车辆部件扩展到设备消耗品和制造工具。

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汽车制造商正将增材制造引入内部

      关键词是“内化”。现代汽车集团将打印机、DfAM专业知识和认证测试保留在其内部研发范围内,押注增材制造的价值更多在于设计转化为可测试部件的速度,而非单个零件本身。宝马也做出了同样的选择。该公司位于慕尼黑以北奥伯施莱斯海姆的增材制造园区已从原型制作转向宝马所称的“常态化工业生产”,首批通过电弧增材制造(WAAM)生产的车辆部件计划于2027年投入批量生产,并得到新金属系统、更大构建体积和数字化网络化流程链的支持。宝马还在同一地点推进可持续发展,将废弃的打印粉末和报废部件回收为长丝和颗粒,供其各工厂再利用。

       现代汽车在Pony车型上所做的复刻老旧零件案例也有先例。保时捷经典车部门(Porsche Classic)曾转向SLM和SLS技术,为包括959在内的收藏车型复刻稀有备件,所解决的正是现代汽车提到的同样问题:原始模具已不复存在,且需求量太低,不值得重建模具。在现代汽车集团内部,供应商现代摩比斯(Hyundai Mobis)开设了一个耗资280万美元的设计模型工作室(Design Model Workshop),将粉末3D打印与全尺寸油泥模型相结合,这标志着向设计制造一体化模式的早期迈进,而AMSC如今在集团层面将该模式正式化。

      AMSC带来的改变在于能力归属。现代和起亚已不再将打印视为需要时调用的服务,而是将其视为自身拥有的基础设施。接下来的问题是,这项技术能在多大程度上进入批量生产。

    来源:中国3D打印网编译文章!


关键词:增材制造

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