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从传统的动力总成技术向电气化的转型,从传统的交通工具向“第三生活空间”的转变,从传统的加工技术向新兴的制造模式转身……全球汽车产业正经历动力系统革命、产品形态重构与制造范式迭代的三重变革浪潮,驱动着3D打印技术从辅助工具向战略级制造技术跃升。
作为中国汽车制造数字化转型的标杆企业,一汽大众自2005年起系统性推进3D打印技术应用——
2005年,构建数字化原型生产体系,一汽大众长春开发部通过FDM(熔融沉积成型)技术实现年产能500+件的快速零件和原型制造;
2017年,试制工艺升级,一汽大众引入华曙高科SS402P选择性激光烧结设备,助力概念车开发试制周期大大缩短;
2022年,高精度制造突破,大众(安徽)汽车再度引进华曙高科Flight 403P,每年打印9000+件汽车零部件、工装夹具及检具,耗费超1吨粉末材料;
2025年,大众汽车(中国)科技有限公司正式部署华曙高科金属3D打印设备FS273M,应用于匹配验证的汽车金属零件、高强度汽车工装夹具、特殊工具及检具生产。
目前,3D打印在汽车工装夹具领域的潜力已从局部试点迈向规模化应用,其核心价值在于打破传统制造约束,推动汽车制造向灵活化、轻量化、可持续化转型。
图片图为大众汽车ID.5 GTX,图片来源于大众汽车官网。
在汽车生产中,3D打印技术的应用现状如何?3D打印工装夹具与检具有何优缺点?从业20年的大众汽车(中国)科技有限公司3D打印专家吴宏涛,为我们列举了3D打印在汽车研发与生产中的应用实例,以及其在汽车行业的未来。
吴宏涛先生自2005年开始从事3D打印工作,先后服务于一汽-大众汽车有限公司,大众(安徽)汽车有限公司,大众汽车(中国)科技有限公司。从业20年里他积累了丰富的3D打印工作经验,对3D打印技术也有自己独特的见解。
“3D打印不是替代传统制造,而是开辟第三条赛道。在试制环节,它让创意设计不再受模具成本制约;在生产端,它使个性化定制与小规模化制造成为可能。——吴宏涛”
“3D打印技术真正的优势还是在单件和小批量方面,作为研发手段来说,现在还是蛮成熟的,也已形成规模化。这20年里,像SLA、SLS、FDM等3D打印零件,在试制上,无论是价格还是性能方面都很有优势。目前我们3D打印的零件用于试制装车时,主要用作搭载零件使用,即我们不测试零件本身的性能,只是用作搭载其他的零件做实验或者做整车性能实验,作为搭载的打印零件对于整车实验的性能影响不大。”吴宏涛表示。
华曙高科Flight技术具有高精度、高效率的优势,非常适合精细薄壁复杂的工装件打印,在白车身试制的工装检具上应用广泛。据不完全统计,大众汽车(中国)科技有限公司采用Flight 403P设备,每年平均生产9000多个汽车零部件、工装夹具及检具,耗费超1吨粉末材料。
3D打印设备的效能释放程度,关键取决于工程师对增材制造工艺的系统化设计能力,从而突破传统制造思维的局限,充分释放设备潜能。
吴宏涛介绍了几个Flight技术的典型应用案例——
后盖贴标工具:采用Flight技术打印的定位工装,实现±0.1mm级打印精度,3天快速交付,较传统CNC工艺周期缩短50%。
雨刮安装夹具:无需开模,可直接打印与雨刮臂曲面完全贴合的装配定位夹具,Flight技术具有高精度、复杂结构一体成形等优势,设计者可以针对不同车型定制设计。
地毯漏雨检具:通过±0.3mm公差控制,可以精准定位地毯上需要检测的位置,以检测淋雨实验后地毯是否有积水。
前门三角窗检具:属于Flight高精度薄壁件,检测点定位误差≤0.05mm,确保前门与与白车身本体的匹配精度。
吴宏涛总结,3D打印工装检具具有结构紧凑、设计自由度高、响应快等优势,还可以节约发包的时间和人力成本,快速响应生产的需求,制造成本也有很大优势。3D打印单件、小批量、个性化的属性与工装检具的特性相契合,决定了3D打印未来在工装夹具和检具领域具有广阔的空间。
“目前,金属3D打印零件用于批量装车暂时还不具备条件,究其根本原因还是成本。但在试制车辆上的使用完全具备条件,尤其对于数量要求很少的复杂且小尺寸的试制金属零件,完全可以采用金属3D打印。我们在华曙设备上进行了多轮测试,其打印的金属件品质高,性能稳定,完全符合我们的使用标准。”吴宏涛说。
2025年初,基于对华曙品牌的高度认可,大众汽车(中国)科技有限公司引入华曙高科金属3D打印设备FS273M,将应用于汽车开发金属零件、高强度工装夹具及小批量试制装车金属零件的生产。
比如传统汽车铰链,它是通过冲压和焊接制成,借助螺栓固定在车门和车身框架上,形成车门开合的旋转支点,其核心作用是传递载荷,包括车门自重和外部冲击力。采用金属3D打印技术可在确保强度的同时,实现轻量化设计,同时降低时间和生产成本。
从一汽大众长春开发部第1台华曙SLS设备的投产,到FS273M金属设备在大众汽车(中国)工厂的启动,大众汽车的3D打印之旅,正是中国汽车产业智造升级的缩影。正如吴宏涛所说:“从汽车行业,看未来3D打印技术的发展趋势,相信未来将会诞生机械性能更好并且更便宜的材料,打印零件的表面质量将会更好,成形速度也将更快。”