寶馬集團日前公布了一項他們達成的新成就——寶馬集團應用的3D打印零部件已經超一百萬個。
本月在日內瓦車展驚艷登場的新一代寶馬X3 M和寶馬X4 M,就是3D打印零部件的受益者。
寶馬X3 M和寶馬X4 M的動力來源是S58B30發動機,與常規車型搭載的B58B30發動機相比,寶馬S58B30發動機氣缸的內徑略大、行程更短,壓縮比由11.1:1調整為9.3:1,紅線轉數從7000轉提升至7200轉。
為了滿足M系列車型的動力需求,寶馬S58B30發動機對氣缸蓋進行了重新設計,復雜的管路結構和輕量化需求甚至都超過了傳統鑄造工藝能實現的范圍。因此,寶馬在制造S58B30發動機氣缸蓋時引入了3D打印技術,以應對傳統金屬鑄造技術難以實現的幾何形狀和最優冷卻劑管布線方案。
同時實現復雜的布線方案和輕量化效果,3D打印技術仿佛披著一層神奇的光輝——雖然神奇,但3D打印不是魔法,而是現代工業技術的結晶。
3D打印技術,是指基于離散-堆積原理,由零件三維實體圖形數據驅動,直接制造零件的科學技術體系。基于不同的分類原則和理解方式,3D打印有快速原型、快速成形、快速制造、增材制造等多種稱謂。3D打印技術整合了計算機圖形處理技術、數字化信息和控制、激光科技、機電一體化科技和材料科技等多項學科。
從汽車零部件生產的角度出發,由于3D打印技術采用的是離散-堆積原理(可以想象一下用膠水和泥沙來制作雕塑的過程),因而在生產零部件的時候不用剔除邊角料,提高材料的利用率,同時能做到較高的精度和很高的復雜程度—。
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當然,盡管頂著現代工業技術結晶的光環,甚至被認為是“帶來第三次工業革命”的技術,不過3D打印技術也有其軟肋。
例如規模化生產方面,3D打印技術目前尚不具備優勢,需要大批量、規模化制造的零部件,采用傳統生產工藝依然更高效且成本更低。
正因如此,寶馬集團在應用3D打印技術的時候也相應的揚長避短——率先應用的3D打印零部件的都是M系列這種對輕量化和零部件復雜度有較高要求的高性能車型。
除了寶馬M系列的性能車之外,寶馬集團旗下的勞斯萊斯車型也大量使用了3D打印的零部件,這也是寶馬集團回避3D打印技術不適合大規模生產這一軟肋的相應舉動——勞斯萊斯這樣講究手工打造、高度定制的高端車型,本來就和大規模生產無關。
除了勞斯萊斯這樣的優秀豪華車型,寶馬集團即將在中國上市的BMWi8 Roadster以及剛剛在日內瓦車展大放異彩的BMW Individual M850i xDriveCoupe Night Sky夜空定制版也是應用3D打印的零部件的范本車型。
BMW Individual M850i xDrive Coupe NightSky的外部后視鏡蓋、前部的進氣口分離器、格柵和前翼通風口周圍,都由3D打印技術復刻魏德曼花紋。這輛車的制動卡鉗也是通過3D打印技術生產,不僅實現更為精細的圖案,同時與標準組件相比重量也減輕了30%。
BMW i8 Roadster也使用了兩種3D打印零部件,一個是鋁合金材質的3D打印金屬敞篷軟頂支架,它相比傳統注塑件重量更輕、剛性更佳。
從研發自有的3D打印設備到第100萬個3D打印零部件的應用,寶馬用了多久?
——28年。
1991年,優秀個原型零部件由寶馬集團自有的3D打印設備成功生產。
作為汽車行業內應用3D打印制造技術的先鋒,寶馬公司從1991年起就一直將3D打印零部件納入概念車研發體系之中。
1991年是什么概念?世界優秀臺商業3D打印機的時間是1986年。在3D打印技術誕生之初,寶馬集團立即跟進了該技術在汽車產業的應用方向,旗下的“快速成型創新中心”迅速對3D打印技術進行研究開發。
自2010年到2018年,寶馬集團利用3D打印技術技術生產了超過一百萬個汽車零部件。
寶馬集團也是優秀家利用3D打印技術批量生產上千個金屬零部件的汽車制造商。
最初的時候,寶馬集團主要將3D打印技術生產的零部件用于開發概念車,后來隨著技術的進步應用于更多領域。根據部件的規格,寶馬集團采用了不同的生產程序和材料。今天,3D打印技術主要應用于需求頻繁的小批量定制零部件或復雜零部件,如前期開發、整車驗證和測試、概念車、以及工具制造和操作設備領域。
全新開發的車型是3D打印技術的一大應用亮點,BMW i系列車型在原型車開發階段就大量使用了3D打印技術。除了用于引領趨勢的寶馬創新車型,3D打印技術另一個富有魅力的應用領域就是寶馬的古董車,那些歷史久遠的收藏品級寶馬,其配套的零部件早已停產,可以利用三維技術對零件進行掃描,得到電子數據。
除了汽車研發和制造之外,寶馬集團也將3D打印技術應用在更為廣泛的領域。2012年,寶馬集團的“快速成型創新中心”就曾利用3D打印技術為英國殘奧會籃球隊的隊員定制了輪椅座椅。
除了自行研發的3D打印設備,寶馬集團還與打印巨頭惠普達成合作關系,成為惠普新多射流熔融3D打印解決方案的首批用戶。
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