产品开发与制造的系统化集成，通过创成式设计来进行3D打印-增材制造组件开发，通过人工智能来识别合适的组件，这一切都不是未来，而是已经成为现实。
本期，3D科学谷与谷友通过宝马集团为新型劳斯莱斯Ghost所产业化的3D打印组件来领略未来已来的3D打印产业化。
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宝马集团将3D打印技术推向产业化
仿真提升设计与制造的自由度
根据来自德国慕尼黑宝马集团2020年12月3日的最新消息，宝马集团正朝着工业3D打印流程的系统集成迈出下一步。正如3D科学谷在《打造汽车3D打印产线，宝马牵头的IDAM计划发展情况如何？》一文中所提到的，宝马发起的IDAM旨在为增材制造业进入汽车应用的产业化批量生产铺平道路，并为德国在下一次工业革命中的制造强国地位奠定重要基石。
随着项目实施的开花结果，目前宝马已经获得了阶段性的成功。这主要包括将3D打印-增材制造技术用于车辆的开发和生产方面。宝马集团希望充分利用3D打印技术的优势-例如组件的快速可用性、实现创新设计和制造中的灵活性。
根据宝马集团生产整合和中试工厂负责人Daniel Schäfer，增材制造有助于宝马集团加快产品开发周期，从而使车辆开发更快地达到系列成熟度。借助3D打印，组件的生产时间也更短，同时可以满足高质量的要求。
劳斯莱斯汽车的3D打印组件
自2020年年中以来，宝马集团一直在为新型劳斯莱斯Ghost（古斯特）车型通过3D打印-增材制造技术生产金属和塑料汽车零部件。这些零部件是沿着流程链在宝马全球生产网络中的不同位置制造的，并在英国古德伍德进行组装。该公司将在劳斯莱斯Ghost中安装数十万个3D打印-增材制造零件。
宝马集团为劳斯莱斯3D打印的组件。©BMW
这些组件位于车辆的车身和乘客舱中，功能强大且坚固。宝马集团已经在其位于慕尼黑的“增材制造园区”中调试了用于汽车批量生产的组件增材制造流程。在那里，塑料零件也使用了惠普的多射流喷射Multi Jet Fusion工艺制造。（延伸阅读：3D科学谷发布的《里程碑！宝马投资超1亿元的慕尼黑3D打印工厂启动》）
在兰茨胡特的宝马集团工厂，目前正在使用选区激光熔化工艺来制造金属组件。
宝马集团为劳斯莱斯提供的3D打印产品。©BMW
而在丁戈尔芬（Dingolfing）宝马集团工厂的工作网络中，有300多名经验丰富的员工制造劳斯莱斯汽车的各个车身，包括新型劳斯莱斯Ghost的车身，并为BMW Z8生产车身。
使用创成式设计进行组件开发
即使在新的劳斯莱斯Ghost的开发初期，工程师、制造和材料专家也分析了数百个组件，并检查了使用3D打印-增材制造工艺制造的可行性。
这里的重点是：与传统方法相比，如何实现重量和几何形状方面的优势以及如何结合经济效益。在选择适合增材制造技术生产组件时，专家定义了3D打印组件的标准和要求，通过人工智能系统，该系统使BMW集团能够更快、更早地识别未来车辆中潜在的可通过3D打印来批量生产的组件。
宝马集团通过创成式设计加速产品迭代。BMW
通过使用创成式设计，借助计算机算法来设计零件，可以在很短的时间内创建复杂的形状，这对于工程师和设计师而言在以前几乎是不可能的依靠人工来完成的。创成式设计提供了人机交互的工作方式，专家和计算机一起设计组件，以便获得最优化的设计结果。
创成式设计使得许多潜在的应用变成现实，而3D打印技术特别适用于制造这些复杂的设计，这些设计在以前无法通过常规传统制造工艺生产出来。
使用创成式设计开发产品。©BMW
宝马集团为劳斯莱斯Ghost创建了经过拓扑优化的组件，这些组件的重量平均比传统组件少近50％，还可以充分利用车辆中的可用空间，一个典型示例是后挡板阻尼器的支架。
新的劳斯莱斯Ghost车型。©BMW
宝马慕尼黑增材制造园区
自2020年6月以来，宝马投资1500万欧元（超1亿元人民币）的慕尼黑3D打印工厂正式启动，这奠定了宝马集团在汽车行业增材制造技术的领先地位。
在德国里程碑式的IDAM计划支持下，宝马慕尼黑的3D打印工厂还建设了模块化和几乎完全自动化的3D打印-增材制造生产线。增材制造生产线涵盖了从数字化设计到零件3D打印制造一直到后处理的整个过程。由于生产线的模块化结构，必要时可以升级换代，各个模块可以适应不同的生产要求，此外，可以灵活地控制工艺步骤。通过综合考虑融入汽车生产线的要求，项目合作伙伴计划将流程链中的手工部分从目前的约35％减少到不到5％。与此同时，3D打印金属零部件的单位成本应该减半。
IDAM计划每年通过3D打印制造的零件的总产量至少为50,000个系列零件，从而使宝马集团能够帮助加强德国作为3D打印先驱者的角色。IDAM计划的合作伙伴包括Fraunhofer和亚琛工业大学（ACAM研发团队成员），其他合作伙伴包括Aconity德国，GKN粉末冶金等。
ACAM总裁解释ACAM如何为复杂的增材制造导航， Schleifenbaum教授（同时是亚琛工业大学DAP学院院长）与Arntz博士（同时是Fraunhofer IPT生产制造研究所制造流程领导）
DAP学院与Fraunhofer为宝马集团发起的IDAM项目核心研发成员。ACAM亚琛增材制造中心
宝马集团目前在慕尼黑增材制造园区工作的员工达80名，大约50多台工业金属和塑料3D打印设备已经投入运营。此外，宝马在全球其他生产基地也投入使用了50多台工业3D打印系统。而根据3D科学谷的市场了解，SLM Solutions发布的配备了12台1千瓦的激光器和一个600x600x600毫米的成型舱室的最新SLM®3D打印设备-NXG XII 600，宝马集团是该设备的第一批交货用户。
更多3D打印在汽车领域的应用前景分析，请参阅3D科学谷发布的上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》，下篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》，《3D打印与换热器及散热器白皮书1.0(上篇)》，《3D打印与换热器及散热器白皮书1.0（下篇）》，《铝金属3D打印白皮书1.0》，《不锈钢3D打印白皮书1.0》。
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