世界范围内首次将金属3D打印集成到汽车自动化制造工艺中，亚琛工业大学为宝马IDAM项目提供流程链支持

| 3DScienceValley · 2022/06/24

作为 BMBF 资助的 IDAM（增材制造工业化和数字化）项目的一部分，由 12 个项目合作伙伴组成的合作共同为宝马建立了两条全自动生产线，用于汽车零部件的增材系列生产。

基于新的基础设施，现在可以在两个地点使用相同的零件经济高效地生产至少 50,000 个组件，并使用金属 3D 打印生产超过 10,000 个单独的零件和备品备件。RWTH亚琛工业大学DAP数字增材生产学院和Fraunhofer ILT亚琛弗劳恩霍夫激光研究所的科学家支持了该项目，特别是在流程链的数字自动化领域。

在2022年6月23日，在丰科世界孵化器联合南极熊3D打印网、中关村认同应用技术跨界创新联盟举办的“AM Forward—进一步推动我国增材制造发展”线上研讨会上，来自ACAM亚琛增材制造中心的科学家Jan Marvin Schaefer分享了宝马IDAM项目汽车零件3D打印自动化生产线的技术内涵。

宝马汽车的自动化金属3D打印生产线
© BMW

首次将3D打印集成到汽车产线

将增材制造工业化和数字化，使其可用于汽车零部件的批量生产——这是 2019 年 IDAM 项目确定的目标。经过三年的密切合作，来自中小企业、大公司和研究机构组成的12 个项目合作伙伴宣布成功实施了这一项目。

宝马汽车的自动化增材制造生产线从一个概念开始，现在是一条全自动 AM 生产线，首次将金属 3D 打印集成到汽车行业的自动化系列工艺中，这揭示了汽车零部件增材制造的进一步潜力。

一条在GKN在波恩的工厂，另一条在宝马集团在慕尼黑的工厂。项目的设计目标是通过自动化将人工活动从35% 减少到5%，3D打印金属零件成本降低一半以上。

3D打印在汽车领域实现产业化面临着诸多的挑战，包括3D打印制造产品的最大尺寸，零件质量的一致性，适用于汽车行业的材料，满足汽车行业的制造效率，满足汽车行业的低成本挑战等，那么宝马汽车是如何实现3D打印领域的能力进阶的呢？

项目联盟中的12个合作伙伴中包括中小企业，这些中小企业通过其专业知识为宝马的增材制造生产线设计、提供和连接模块方面的支持。项目开发了各个工艺步骤之间接口的自动化，并开发了用于金属 3D 打印的系列化和模块化生产设施。其他模块化工艺组件，如粉末处理、监控和自动化后处理，也由中小企业开发。

Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光研究所，亚琛工业大学RWTH DAP数字增材制造学院承担了过程控制、数字孪生和提高质量等任务，还制定行业标准并详细阐述与行业相关的质量特征。

Jan Marvin Schaefer分享了宝马增材制造自动化生产线对破除当前增材制造困局的意义，长久以来，增材制造受制于高成本、高材料价格、高手动工作量、低生产效率、设备之间沟通不畅、端到端的质量保证缺乏一致性等等问题，这些制约因素导致增材制造很难进入到汽车的产业化全自动生产线的形态。

全自动生产线也得益于开放矢量格式 (OVF)

在短短三年内，合作伙伴共同开发了一条能够在计算机控制下自行执行所有工作步骤的生产线。通过这种方式，组件可以自主设计、生产和返工。甚至使用的金属粉末也会自动回收。无人驾驶运输系统在生产线的各个模块之间移动原材料和最终产品，这些机器由一个中央控制单元协调，来自各个生产线模块的所有生产数据都在其中汇集。

开放矢量格式为这一成功的数字化做出了重要贡献，这种新的数据格式用于可靠地生成和处理 LPBF 工艺的生产数据。在 IDAM 中用于组合来自不同制造商的流程链中不同程序或自动化子步骤的输出，并合并相应的数据。这为项目中开发的可扩展、模块化和自动链接的LPBF工艺链奠定了基础。

为了能够以最佳方式使用全自动生产线，RWTH亚琛工业大学数字化生产制造学院DAP开发了用于自动优化组件方向的软件模块。对要打印的组件的制造效率、持续时间和质量控制起着重要作用。此外，通过开发基于人工智能的算法，现场过程监控和数据评估得到了改进。在这里，OVF 也能够通过集成元数据来提供支持。

通过 OVF 链接数字和物理流程链，由于精简但信息丰富的数据格式，可实现稳健且高效的制造流程。借助这种标准化格式，可以显着减少将数据传输到工厂的手动工作，从而实现自动化。

具有虚拟和增强现实的可扩展培训概念

除了自动化流程链之外，IDAM 还解决了增材制造创新培训概念的需求。在研讨会的基础上，项目开发了增强现实和虚拟现实培训。因此，专家现在可以在可扩展的环境中快速、交互地了解最新的增材制造。除了3D打印工艺本身，培训还涵盖了工艺链中的上游步骤，例如设计——特别是通过增材制造的设计自由度带来的新可能性。

项目合作伙伴的紧密协作和团队精神在成功中得到体现

项目的成功实施需要所有项目合作伙伴的专业知识，这是3D 打印领域实现数字化和自动化的唯一途径。根据宝马集团项目经理 Felix Haeckel ，从项目的第一天开始，合作伙伴之间的团队精神就明显的发挥了作用。相互学习，共同开发创新解决方案，并以最佳方式发挥每个合作伙伴的个人优势。对于 IDAM，这些是成功的关键。

这项耗资2000万欧元的计划部分由德国联邦教育与研究部（BMBF）资助，12个合作伙伴包括：亚琛工业大学数字制造DAP学院、Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术研究所、慕尼黑工业大学金属成型和铸造学院、GKN粉末冶金，宝马集团，Aconity（美铝分拆出来的增材制造业务），Concept Reply，Myrenne，Intec，Kinexon Industries，Volkmann，Schmitz Spezialmaschinenbau。

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