一文概览：大众汽车集团布局了哪些3D打印技术和应用

6月26日，3D打印技术参考注意到，全球汽车行业领导者、同时也是增材制造技术应用最广泛的知名汽车品牌之一的大众汽车集团，已经采购了第二套Additive Industries的MetalFAB系统，进一步加强了其对增材制造的布局。大众汽车集团被誉为欧洲最大的汽车制造商，旗下拥有大众、奥迪、保时捷、兰博基尼等十二个知名品牌。

2018年，大众汽车建立了3D打印中心，依托该中心来测试和了解最新的增材制造技术，同时进行模具、工装夹具和最终零件的生产。根据3D打印技术参考对大众集团过往技术应用的总结，发现该公司已经深入布局增材制造技术。

深入应用LPBF金属3D打印技术

大众汽车于2018年引进了Additive Industries MetalFab 1系统进行模具和备件的3D打印，该系统在大众汽车增材制造的成功中发挥了重要作用。而今年购买第二套系统，是大众汽车考虑到该系统的自动化水平高、无需手动流程且安全性更高。Additive Industries的系统具有模块化的设计，使大众汽车无需大量投资即可扩大产能。凭借全场激光器和自动构建转换等生产力功能，MetalFAB系统可实现高生产率和无人值守操作。大众汽车还投资于参数开发，并安装有粉末装载工具和粉末回收站，以提高效率并减少浪费。

Additive Industries MetalFab增材制造系统

2022年2月，大众集团子公司、从事发动机制造的MAN Energy Solutions购买了一台SLM Solutions的NXG XII 600，它拥有600x600x600mm的构建体积，配备12台激光器，比单激光系统快20倍，比四激光系统快5倍。它也是世界首台大幅面、配备超多激光数量的PBF金属3D打印机。

大众汽车为途观L 3D打印的喷嘴，每年为该车辆制造超过1000个；该元件此前由两个机加工和焊接部件组成。使用MetalFAB系统批量生产，无需后处理可降低650%的成本

为进一步研究在新技术业态下发动机继续减重的潜力，德国联邦经济事务和能源部发起了一项名为LeiMot(轻型发动机)的研究项目，吸引了多家汽车工业重量级公司的参与，如FEV欧洲有限公司、大众汽车、亚琛工业大学以及弗劳恩霍夫的相关研究机构。大众公司EA288Evo系列的2.0L涡轮增压直喷柴油发动机被设定为优化对象，项目旨在通过金属3D打印以及新型金属材料为发动机关键零部件减重。2020年8月，该项目现已进入了最终的发动机原型机阶段，通过使用纤维复合材料以及3D打印技术制成的部件替代传统的金属零部件，有望将最新一代内燃机重量减少30%。

采用金属3D打印的LeiMot发动机

对于当前最新、生产效率最高的区域金属3D打印技术，大众汽车集团相关负责人表示，“Seurat的3D打印工艺有可能以与海外制造相当的成本生产大批量零件，这将为供应链带来巨大缓解。Seurat的工厂部署模式使制造能够更靠近客户，这对汽车行业极具吸引力。”由此可见，大众汽车在时刻关注着3D打印技术的最新发展动态。

布局粘结剂喷射金属3D打印应用

粘结剂喷射技术是当前金属3D打印能够实现低成本、批量制造的最大希望。德国汽车制造商在开发用于最终零件生产的3D打印应用方面进行了迄今为止最大规模的投资。大众汽车集团报告称，3D打印在其零件生产中的采用率最高，奢侈品牌布加迪和兰博基尼的应用案例具有里程碑的意义；基于对更大产量和更低成本的需求，大众汽车已开始使用具有高吞吐量的惠普金属粘结剂喷射成型技术进行零件直接生产。

2021年6月，大众汽车宣称首次在生产中全面使用粘结剂喷射金属3D打印技术，未来几年将加速使用粘结剂喷射3D打印工艺进行汽车生产，并将在公司位于德国沃尔夫斯堡的主要工厂进行相关部署。为实现这一创新进步，大众汽车在过去几年中投资了数百万欧元。

采用HP设备制造的大众汽车档杆

此外，该公司还与西门子建立了软件合作伙伴关系，并扩大了与惠普的合作。惠普提供所需的粘结剂喷射金属3D打印机，西门子提供增材制造专用软件。西门子和大众联合开展的一项关键研究是优化构建室中组件的摆放，可以在每次打印过程中生产的零件数量提高了两倍。他们希望通过积累经验，发现哪些组件可以在未来经济快速的生产，或者增材制造如何支持大众汽车实现生产数字化转型。

采用HP设备制造的T-Roc敞篷车A柱组件

大众汽车沃尔夫斯堡工厂的目标是到2025年每年通过3D打印生产多达10万个组件。使用粘结剂喷射工艺制造的第一批组件——用于T-Roc敞篷车A柱组件，已进行认证。这些部件的重量比由钢板制成的传统部件轻了近50%，仅仅是这种质量上的减少就已经使制造商对这种工艺特别感兴趣。到目前为止，大批量生产的成本效益还不够。然而，新技术和相互间的协作已经体现出生产线在经济上的可行性。

惠普金属3D打印业务全球负责人Ramon Pastor表示，“大众等领先汽车制造商正在利用惠普的3D打印解决方案，将传统制造和规模生产转变为大规模生产，HP Metal Jet技术可以帮助客户解锁创新设计，最终更高效地生产性能更好的零件。”

发展多种3D打印技术应用

金属3D打印并不是大众汽车唯一关注的技术，实际上，所有的汽车公司都在对所有的3D打印工艺进行探索。

2017年，大众汽车集团就已经在全球26个工厂拥有90台3D打印机，主要用于汽车备件和工装工具生产。大众集团旗下的意大利豪华汽车制造商兰博基尼长期通过Stratasys FDM和PolyJet技术进行原型设计和模具制造。2019年，兰博基尼与Carbon展开合作，后者的数字光合成技术被用于生产终端组件，如Urus SUV带纹理的加油口盖和风管夹，以及其他用户可定制、个性化的产品，实现了从设计到生产的快速过度，将零件交货时间缩短了12周。

兰博基尼Sian的内饰融合了皮革特征和3D打印组件

工装夹具，是3D打印技术在汽车领域的另一个重要应用。相较于数控机床加工，3D打印夹具和固定装置所需的生产时间减少了75%，浪费的材料更少且不会增加操作复杂性，而且几乎可实现无劳力生产。

大众集团采用3D打印制造的工装

2014年，大众集团葡萄牙工厂采购了7台FDM打印机进行工装夹具直接制造，将传统制造商完全甩开。现场制造的特点规避了很多不确定性，打印机的投资在两个月内快速回笼，并且制造成本大幅降低，也不再需要备件库存。更为关键的是，采用3D打印制造的夹具完全符合使用要求。2016年，葡萄牙工厂3D打印了约1000个工装零件，已成为整个大众集团的最佳实践。目前该工厂93％的工装夹具采取内部按需制造，节省时间并极具成本优势。因原型和工装夹具采用内部3D打印，该工厂在2016年节省了16万欧元的开发成本，2017年这一数据达到32.5万欧元，成本降低比例达91%；与此同时，其开发时间也减少了95%，大大加快了产品上市速度。

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汽车工业不断发展并需要融入新的技术，而车辆生产过程中的技术涉及高度复杂的生产工艺，既面临着传统技术和新技术竞争性的双重挑战，同时准入标准又比较高。据Wohlers 2020报告，汽车行业已经成为3D打印技术最大的应用市场，超越航空航天、医疗等领域。

当前，大众、福特、宝马等汽车品牌已经在3D打印领域布局多年，投入的资金规模达到数十亿美元，并形成了众多的知名应用案例和规模效应。这些公司也在时刻关注着3D打印技术的最新发展，并试图将最新技术用于研发和生产，降低成本、提高效率，意图借助3D打印在大规模生产中取得竞争优势。

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