寶馬通過3D打印實(shí)現(xiàn)機(jī)器人夾具減重20%—30%，顯著提升生產(chǎn)效率與環(huán)境效益
2024年10月12日，BMW寶馬集團(tuán)宣稱，已在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵突破，特別是在制造機(jī)器人夾具方面。
△寶馬的夾持原件與汽車裝配零件
寶馬集團(tuán)進(jìn)一步解釋，自1991年以來(lái)，它們一直致力于利用3D打印技術(shù)推動(dòng)汽車制造和生產(chǎn)輔助工具的創(chuàng)新。最初，這項(xiàng)技術(shù)僅用于生產(chǎn)單個(gè)零件，但現(xiàn)在其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展至制造工具和工作輔助工具，為該集團(tuán)的生產(chǎn)流程帶來(lái)了革命性的變化。如今，這項(xiàng)技術(shù)不僅用于設(shè)計(jì)特殊車型、概念車、原型車、賽車及量產(chǎn)車型的零部件，還在寶馬工廠的汽車制造和生產(chǎn)輔助工具生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用。
3D打印技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用
寶馬集團(tuán)在全球范圍內(nèi)每年通過3D打印生產(chǎn)超過40萬(wàn)個(gè)零部件，這一數(shù)字凸顯了該技術(shù)在生產(chǎn)效率和靈活性方面的顯著優(yōu)勢(shì)。位于慕尼黑北部奧伯施萊斯海姆的增材制造園區(qū)是寶馬集團(tuán)專門的研究和生產(chǎn)基地，2023年，該園區(qū)通過3D打印生產(chǎn)了超過30萬(wàn)個(gè)零件，其余零件則由寶馬集團(tuán)的全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)制造。
寶馬集團(tuán)增材制造園區(qū)負(fù)責(zé)人Jens Ertel表示，增材制造的應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，還帶來(lái)了顯著的環(huán)境效益。通過3D打印，寶馬能夠快速、經(jīng)濟(jì)且靈活地生產(chǎn)生產(chǎn)輔助設(shè)備和搬運(yùn)機(jī)器人，并根據(jù)具體要求進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)化重量，從而提高生產(chǎn)線速度、縮短周期時(shí)間，并降低成本。
寶馬在蘭茨胡特工廠使用這種3D打印拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)器人夾持器將CFRP材料裝入壓力機(jī)并取出成品零件
3D打印在生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例
寶馬集團(tuán)的蘭茨胡特輕量化結(jié)構(gòu)技術(shù)中心展示了3D打印技術(shù)在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。例如，它們利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)了一個(gè)用于BMW M車型CFRP車頂?shù)膴A具，制造耗時(shí)22小時(shí)，重量?jī)H為150公斤，比傳統(tǒng)制造方式減輕了約20%。這不僅延長(zhǎng)了維護(hù)間隔，還使機(jī)器人夾持器更加耐用和具有彈性。
此外，寶馬集團(tuán)還使用了新的、更輕的夾爪，這些仿生的、拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)器人部件重量減輕了25%，從而在CFRP車頂生產(chǎn)中只需要一個(gè)帶雙夾爪的機(jī)器人，而不是之前的三個(gè)。這些雙夾爪都是在寶馬集團(tuán)蘭茨胡特工廠通過3D打印自行制造的。
3D打印在車身車間的應(yīng)用
在慕尼黑的車身車間，寶馬集團(tuán)使用了仿生機(jī)器人夾持器來(lái)夾住和移動(dòng)BMW i4的整個(gè)地板組件。這種新一代夾持器在重量和最大負(fù)載方面得到了進(jìn)一步優(yōu)化，重量約為100公斤（包括附加裝置），比其前身輕30%。這種精巧的結(jié)構(gòu)是由砂型鑄造和鋁混合而成的，可用于重載機(jī)器人，從而節(jié)省能源并減少二氧化碳排放。
△夾具只是寶馬3D打印機(jī)器人幫助提升生產(chǎn)效率的方式之一
Synera軟件的創(chuàng)新應(yīng)用
為了實(shí)現(xiàn)最佳的3D打印效果，寶馬集團(tuán)使用了Synera軟件（前身為Elise），由BMW iVentures精心開發(fā)。Synera通過高效優(yōu)化現(xiàn)有流程和計(jì)算，幾乎可以一一對(duì)應(yīng)地按照預(yù)期設(shè)計(jì)對(duì)仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行3D打印，這歸功于其高度的靈活性。
在寶馬集團(tuán)的增材制造園區(qū)，設(shè)計(jì)和施工專家團(tuán)隊(duì)不斷比較各種軟件解決方案，以發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步優(yōu)化的潛力。此外，寶馬集團(tuán)還為制造機(jī)器人夾持器的3D打印機(jī)開發(fā)了解決方案，以自動(dòng)化材料結(jié)構(gòu)的工程設(shè)計(jì)，使打印速度更快，從而更高效。
總的來(lái)說(shuō)，寶馬集團(tuán)通過3D打印技術(shù)在生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，顯著提升了生產(chǎn)效率、降低了成本，并減少了二氧化碳排放。這一創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用不僅展示了寶馬在汽車制造領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，也為未來(lái)的可持續(xù)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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