文章分享

革命性造车方式：3D打印技术下的原型验证与终端打印（一）

2024-12-18

几年前，当 Formlabs 刚推出 Fuse 系列打印系统时，Brose 就已率先采用。如今，Formlabs 的产品已被 Brose 全线采用，从原型制造、生产辅具，甚至是终端零部件生产，都可以看到增材制造的身影。

Brose 作为全球五大家族汽车供应商之一，每三辆下线的新车中就有一辆有Brose生产的零部件。他们的产品（主要是座椅、举升门和车门总成）专用于世界上最大的汽车公司——为宝马、沃尔沃、福特、奔驰、吉普等汽车巨头设计和生产产品。

3D 打印是 Brose 设计和终端制造流程中多项举措的核心，并帮助 Brose 适应和应对快节奏汽车行业的所有变化。我们访问了位于密歇根州奥本山的 Brose North America（其美国总部）以及位于密歇根州新波士顿的 Brose New Boston（其最大的终端制造工厂之一），了解他们如何将功能强大的立体光固化 (SLA) 和选择性激光烧结 (SLS) 3D 打印机投入使用。

“我们目睹汽车行业发生了日新月异的变化，尤其是在过去的五年中，新产品的开发时间大大缩短。这就要求我们采取相应的行动，也就是进一步应用增材制造技术。”

——Matthias Schulz

Brose North America 座椅原型经理

⬇️⬇️观看完整视频⬇️⬇️

最具性价比的原型验证流程

01 SLA快速原型，降低成本

这些原型是小型阻尼器，用于降低金属座椅总成撞击座椅框架的声音并减少撞击感。从海外订购这些阻尼器的最低订货量为数百万件，因此 Schulz 及其团队使用 Form 系列打印机打印了这些阻尼器进行测试。

在一个项目中，原型团队需要使用安装在座椅总成中的软硅胶阻尼器。当座椅在其框架上向前移动时，该部件可以抑制声音，并改善座椅总成移动的触觉和声学反馈。如果从 Brose 的海外系列供应商处订购这些部件，最低订购量要达到数百万个，而 Brose 只需要几百个用于初步设计测试。

因此，Brose 转而利用现有的CAD在Form 4 上快速打印了几百个部件，这些部件在一周内就准备就绪，大大降低了整个项目的总体成本，并且缩短了交付周期。

02 SLA + SLS = 大批量高效原型制造

随着部件的复杂性、尺寸和所需体积增加，Brose 转而使用三台 Fuse 系列 SLS 3D 打印机来制作原型和产品。在最近的一个项目中，Brose 的增材制造技术团队同时使用了 SLA 和 SLS 技术来制作座椅悬挂垫的原型。

首先，Brose 团队在Form 系列SLA 3D打印机上使用 Durable Resin 打印了透明的柔韧部件。然后，在 Fuse 系列打印机上用 Nylon 12 GF Powder 打印了垫子的连接管。

每个垫子原型有六个 SLS 部件和三个 SLA 部件，团队总共组装了 150 个完整的垫子，作为完整座椅总成的一部分进行测试。

这款座椅悬挂垫既包含 SLA 部件，也包含 SLS 部件。测试需要 150 个此类完整装配，包括 900 个 SLS 部件和 450 个 SLA 部件。

原型和成品生产版本都要经过疲劳测试，以便模拟多年的使用情况。

3小时完成机器人焊接定位编程

在 Brose，增材制造技术不仅用作原型制造工具，还作为 2022 年启动的“工厂应用增材制造技术”计划的一部分，Brose 正在将这项技术整合到所有部门。汽车制造过程不间断且高度受控，流程的每一环节均经精简和优化，以提高效率、安全性和产品卓越性。

Form 4L 使当天生产大尺寸部件成为可能，比如使用 Fast Model Resin（快速模型树脂）打印的焊接配合固定装置。

焊接时汽车装配过程中重要的一环，而现代汽车工艺中，焊接多由焊接机器人完成。用于Brose给不同的汽车厂家制作装配零部件，焊接机器人也需要在不同的产品线之间进行切换。

每次焊接机器人需要切换产品线时，焊接部门就必须重新对焊接参数进行定位和编程。传统的使用原型金属导轨对焊接机器人进行编程的成本很高，而且在焊接站准备编程设备时，往往无法获得这些原型金属导轨。3D 打印提供了一种快速、经济的解决方案，同时满足了这些安装部件的生产速度和尺寸精度要求。

该座椅部件用 Fast Model Resin 在 Form 4L 上打印而成，并经清洗、固化后组装到机器人焊接机上，整个过程只用了不到三个小时。因此，团队可以通过编程，使机器人快速运动。

诸如此类配合固定装置可以帮助焊接团队在不同产品线之间快速高效地过渡。

在 Brose New Boston，数以千计的座椅导轨（如上图所示）焊接在一起，形成座椅总成的基座。焊接参数测试是制造过程中不可或缺的一部分。

返回文章清单