成熟的研發手段，一汽大眾的3D打印之路

魔猴君  行業資訊   1619天前

作為今年TCT亞洲峰會的演講嘉賓，一汽大眾的試制負責人吳宏濤先生是國內較早使用3D打印技術的整車OEM的用戶。

2004年，一汽大眾成立了試制部門。借鑒德國大眾的開發經驗，一汽大眾在2005年購買了第一臺Stratasys FDM打印設備，到如今已經有15個年頭了?，F在一汽大眾一共有三臺塑料件3D打印設備在運行，分別是美國3D Systems iPro 8000，Stratasys 的 Fortus 450。

2020年TCT 亞洲展即將開展之際，吳宏濤先生在TCT亞洲視角EP訪談欄目中談了一汽大眾的3D打印之路。以下是吳宏濤先生分享的內容。

l 從試制到生產，3D打印的應用成熟度

3D打印技術目前的優勢還是在小批量零件制造領域，3D打印技術已經成為一種成熟的研發手段。十幾年走下來，一汽大眾通過SLA、SLS、FDM等3D打印技術試制過零件，在試制方面，無論是價格還是性價比，3D打印都很有優勢。目前一汽大眾的3D打印零件用于試制裝車時，主要用作搭載零件使用。即不測試零件本身的性能，只是用作搭載其他的零件做實驗或者做整車性能試驗，一個小的塑料零件對于整車試驗的性能影響不大。

3D Systems iPro8000打印出來的扶手組件

目前3D打印零件應用在整車制造生產中，主要以工裝夾具為主，這方面近兩年應用普及很快。就工藝層面而言，FDM工藝比較適合工裝夾具，設備使用和操作都比較簡單，而且可以實現蜂窩結構打印，消除零件殘余內應力，尺寸形狀比較穩定，零件不會隨著時間而變形。另外FDM工藝一般用ABS材料，這個材料有一個很大的優點，表面不軟不硬，比較適合制作直接接觸零件表面的工裝夾具。

如果3D打印零件太軟，就容易損壞磨損，太硬則會劃傷工件表面。有一些要求強度比較高、表面耐劃傷的夾具，也會用到選區激光燒結（SLS）工藝。一般說來，目前試制裝車（試驗車）的零件，比較傾向使用SLS 3D打印技術，這種零件強度高且耐溫性能好。

SLA打印的中扶手儲物盒本體

FDM打印的儀表板分裝夾具

目前，3D打印最大的優勢還是在小批量制造領域，對于一個件一年生產幾十萬甚至上百萬的大批量生產應用，模具工藝比較有優勢，無論在成本還是效率方面都遠優于3D打印。如果將3D打印技術應用于最終零部件生產，也將以小批量制造為主，比如當汽車制造商需要開發幾百臺車的情況。

目前，3D打印在批量車零部件生產的應用主要是面向高檔車，其搭載的很多部件（包括金屬或塑料件）都可以用3D打印技術制造。其中一個原因是，高檔車本身的產量很少，開批量模具不劃算。但對于大眾車型而言，一般一個車型每年都要生產幾十萬，如果零件既可以用現有模塑工藝制造，又可以用3D打印工藝制造，那么3D打印在這種情況下就不具有經濟性。

但另一方面，3D打印能夠實現復雜結構的本質屬性，決定了3D打印工藝在未來的批量制造領域注定將占有一席之地。對于傳統工藝無法制造的零件，3D打印技術將大顯身手！實際上，對于小的復雜結構的金屬零件，3D打印相對于機加工藝是具有成本與效率優勢的。

SLS工藝打印的REEV諧振腔

l  汽車應用的技術瓶頸

3D打印零件其實還是有不如意的地方，簡單地說如果要想獲得一個高強度，表面質量優異，并且耐溫性能又很好的零件，目前來看3D打印技術還很難同時滿足這三方面性能的要求。這是一個很大的困擾，有賴于3D打印技術的進步，更多的是材料技術的發展。對于汽車行業而言，高的強度，優異的表面質量，較高的耐溫性，這三個方面的性能是最受關注的。

SLS 3D打印的零件本身強度以及耐溫都很好，但是表面稍差一些。并且這種工藝一般都是用尼龍或改性尼龍材料，這種材料本身比較硬，處理起來就會比較難，很難打磨，加上目前人工成本比較高，所以用粉末燒結的零件一般不處理表面，只用作結構件。直接接觸零件的工裝夾具一般也不用的SLS打印，因為這種材料比較硬，容易劃傷零件表面。

對于汽車上使用的塑料件，目前尼龍所能提供的強度就足夠了。汽車上對于3D打印零件的強度要求其實不是很高，籠統的說就是中等要求；提到耐溫，一般140℃足夠了，尼龍材料完全可以達到，但是表面質量，尼龍材料就稍微差一些。

對于高光的展示零件，表面看起來需要像鏡面一樣光滑，或者只要經過簡單的處理就能達到鏡面要求，在這類應用中，一汽大眾通常用SLA 3D打印技術，該技術制造的零件表面質量很好，看起來很漂亮。但是SLA 3D打印零件在空氣中放置一段時間容易吸收空氣中的水分容易發生變形，因此一汽大眾現在將這種技術用來制造翻模的原型件，或者制造短期展示的展示零件。

SLA工藝打印的電動車控制器罩蓋

吳宏濤先生談到，一汽-大眾將緊跟3D打印技術的發展趨勢。對于個人而言，他比較看好基于激光的金屬3D打印技術，這個技術對增材制造的影響會很大且很深遠。3D打印材料技術的發展，目前還是有很多不如意的地方，但相信這些問題將隨著材料技術的發展來解決！一汽-大眾也在不停地進行設備的更新換代，以服務于研發發展，確保技術領先！

來源：3D科學谷