增材制造典型应用场景案例——重型汽车大型非金属构件研发试制
2024-08-16
为落实《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,加快推进新型工业化,推动增材制造更好服务经济社会发展,2022年、2023年工业和信息化部共发布了两批共78项增材制造典型应用场景。中国增材制造产业联盟梳理了部分场景实例的先进经验及应用成效,在增材制造产业联盟微信公众号及网站开展持续宣传,以更好推动典型应用场景的复制与推广。本期介绍的是重型汽车大型非金属构件研发试制。
背景概述
汽车制造中比较重要的两大模块是汽车零部件产品制造及模具开发制造。汽车零部件传统的制造方式是注塑或者冲压成型,每套模具包含复杂的液压、气动及冷却流道等模块。一款汽车零部件产品开发制造需要经过产品造型设计,产品分块装配分析,整车装配分析,小模块及整车刚强度、抗碰撞性能、抗共振及降噪性能等分析,产品工艺分析,产品工艺型面补充分析,产品模具型面设计,模具设计,模具出图,模具加工,模具装配,模具调试等一系列过程。而对于更为复杂的热冲压模具或者注塑模具还需要考虑内部流道的分布及可加工性等问题。一系列的过程使得模具开发周期长、人工及时间成本高,费用少则几十万,多则高达上百万。但是汽车行业竞争激烈、为了快速的占领市场,新车型需要不断的更新换代,传统的制造方式则需要不断的开模,使得每款汽车的生产成本过高,开发周期长。已不能满足快速开发新车型的需求。 汽车客车零部件尺寸大,绝大部分零件都是采用玻璃钢模具或者木质模具等通过复合材料成型工艺进行制造而成。但是该类模具制造环境差、使用周期长,一套模具只能实现小批量的生产,使用过后不能再进行二次回收利用,污染环境,生产成本高。 解决方案 大型工业级EDP 3D打印技术可以实现无模制作,使得汽车零部件新产品开发省去了复杂的模具设计、加工等过程,为新车型的快速制造提供了强有力的支撑。 同时,非金属颗粒料熔融沉积挤出成型采用ABS、ABS+GF、ABS+CF、PLA、PP、PC等粒状材料为原材料,该类材料与玻璃钢及木材相近,可以替代该类模具,通过3D打印技术实现该类模具的快速制造,生产周期短,同时该类颗粒料可以再次回收利用。 某前面罩初始模型用传统工艺制造需要4套模具,大约需要1年的时间才能完成。但是采用EDP3D打印技术,对零件进行一体化设计后,只需要一个零件即能满足要求,大幅度缩短生产周期。 应用成效推广 现已与中国重汽集团济南动力有限公司签订非金属材料开发、重型汽车前面罩打印制造及非金属熔融沉积增减一体3D打印机三个项目。新材料开发项目已提交一种新材料,验收通过、重型汽车前面罩打印制造项目正进行第一版面罩打印、非金属熔融沉积增减一体3D打印机项目处于设备安装调试阶段。