易加三維何文浩：3D打印在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用案例

AMCC2018杭州大會的高峰論壇，“汽車工業(yè)增材制造發(fā)展論壇”。南極熊3D打印網(wǎng)小編現(xiàn)場聆聽了專家們的演講。下面是現(xiàn)場速記的文字記錄。



北京易加三維科技有限公司市場總監(jiān)何文浩。

    何文浩：今天非常感謝主辦方給我這個機會，來分享增材制造的價值和挑戰(zhàn)，以及實踐。
    前面幾位在塑料，包括金屬用于增材制造已經(jīng)做了很多技術(shù)原理以及應(yīng)用的分享。我來自北京易加三維，是在工業(yè)生產(chǎn)方面的一個事業(yè)平臺。我們主要是做工業(yè)增材技術(shù)，所以可能很多考慮的是這個技術(shù)怎么為汽車行業(yè)所用。我會從這個角度給大家?guī)�來一些分享，希望各位專家、各位同事會后給予一些批評和指導(dǎo)，也歡迎合作。
    （PPT圖示）首先給大家一個照片，因為我們看到汽車，可能經(jīng)常會來到是來自于一八幾幾年的時候奔馳先生所做出來的第一輛汽車。在上世紀二三十年代，美國人從東往西修筑了一條66號公路，現(xiàn)在如果大家實現(xiàn)財富自由去美國旅游的時候，可能還會想去自駕一輛車，從東跑到西，因為美國汽油真的很便宜。
    我們駕駛，或者我們出行，或者汽車的定義和內(nèi)涵到底是什么？我相信在座各位有很多，有的坐高鐵過來，有的乘飛機過來的，有的可能騎著共享單車來的，有的坐滴滴來的等等，這些都是我們的出行方式。所以我們在討論汽車定義的時候，不僅僅要討論燃油車或者混動、電動區(qū)別，或者將來的趨勢，而是我們主動迎接這些方面的挑戰(zhàn)。
    （PPT圖示）對于車而言，到底是要做的更大、更炫嗎？比如FF91，非常棒，也非常貴。當然也有在日本開發(fā)的世界排名第一的豐田的卡羅拉，緊湊型的A級車。還有日本尼桑的靈動電動車，世界銷量第一。兩種不同路線，也實現(xiàn)了不同的價值，在20%以上市場可能是油車或者電動車，在80%羅列大眾市場可能是下面的市場。
    對于汽車行業(yè)來講不能說是嚴冬，但至少有一點增長放緩的方式，無論是從它的營收，報表還是它的庫存，還是它的利潤，都是值得警惕和提升的。比如我們的虧損率比較大，另外成本的增速是提升的，利潤是走低的。在這個情況下我們要探索價值在哪里，我們做企業(yè)，特別是做私營企業(yè)，作為投資人來講都會考慮價值，內(nèi)在價值或者外在價值，價值就取決于用戶場景，特別是未來的用戶場景。比如剛才講的出行方式，那么就是汽車嗎？我們是不是可以去投資，或者乘坐或者去嘗試超級高鐵呢？美國超級高鐵時速在800公里每小時的時候，在西南的一個省已經(jīng)得到了試運行，它是在真空管里面跑，這輛車應(yīng)該非�？�。第二個是可以實現(xiàn)在一個省兩個不同的城市之間客機進行運輸，來運人或者運貨，可以極大的減少成本，而且極大的提高辦公出行的效率。第三是重載型的無人機，它也可以載貨。
    第二是共享的方式，比如汽車或者滴滴打車、共享單車。第三是解決出行的問題，比如地鐵、飛行背包，浙江吉利汽車已經(jīng)投入了飛行背包的公司，是美國的。還有百度或者谷歌無人駕駛汽車。這些種種，都會對我們將來汽車技術(shù)、產(chǎn)業(yè)方式、商業(yè)模式提出挑戰(zhàn)。
    （PPT圖示）做生意要考慮賺錢，做長遠的生意要考慮將來客戶群在哪里，做特殊的市場要看政府有沒有補貼。這是咨詢機構(gòu)做的分析，2015年的時候這個數(shù)據(jù)仍然很少，國際能源署的估計非常保守，大概在0.15%左右。所以它得出的結(jié)論，電動車還是處于發(fā)展的基礎(chǔ)階段。
    再來看一下構(gòu)造。增材制造解決的是技術(shù)層面的問題，從傳統(tǒng)的燃油車來講，剛才王總也講了很多，包括車身、底盤，以及汽車電氣發(fā)動機部分，有很多用傳統(tǒng)的方式做的，比如增壓、鍛壓、焊接以及一些鑄造。這些東西的問題是非常多的，一個簡簡單單的輕量化解決不了。我們可不可以給這些客戶帶來一些解決方案呢？今天上午我接待了50多位鑄造行業(yè)的朋友，他們在我們公司開了一場沙龍，我給他們講解了我們能夠幫助你們解決什么問題，而且我講的是光有增材不行，還要有設(shè)計，而且他們也非常想迫切知道增材能夠給他們帶來什么。所以傳統(tǒng)的加工方式對增材的需求往往更加方式。
    （PPT圖示）這是用傳統(tǒng)方式做的工業(yè)件、零部件，比如失蠟鑄造、注塑件、鍛壓件等等。
    電動車構(gòu)造相對簡單，電動車構(gòu)造里面可能核心解決的是減重的問題，因為它的續(xù)航里程的確是值得商榷的，而且需要提升。電池包的減重、散熱我們怎么考慮，包括它的排布。增材制造給汽車帶來的價值，主要是電動車和油車，對于油車來講怎么樣減重，怎么樣使它更加快的跑呢？從結(jié)構(gòu)上面，包括從材料使用上面去考慮。對于電動車來講，電池包的排布、形式以及制造方式，包括散熱。剛好我?guī)Я艘粋�散熱器過來。
    （演示）這是我們給一個汽車公司做的鋁合金散熱器，因為只有增材制造來做。所以這塊的確有很多用途。但是我們總結(jié)下來它應(yīng)該有四點，第一是輕量化，一體化的結(jié)構(gòu)包括緊湊的結(jié)構(gòu)，另外是工程塑料、復(fù)合材料、高強度的材料，這方面上午演講者講了很多了。但是我還想提一點，對于緊湊型結(jié)構(gòu)，并不一定完全用塑料或者復(fù)合材料，或者用金屬直接成形，它也可以使用比如模具，注塑模或者鑄造模，通過對模具優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)緊湊型結(jié)構(gòu)。第二是提升性能，熱交換其、減速器殼體、連接件、轉(zhuǎn)向節(jié)等。第三是降本增效，第四是個性化。
    易加三維從事的是技術(shù)與應(yīng)用解決方案的解決商，我們做工業(yè)激光增材技術(shù)差不多有二十多年歷史，也就是在1992年第一臺工業(yè)級的激光增材技術(shù)出來之后，我們在1994年就做出來了，所以我們是中國第一個工業(yè)化生產(chǎn)國產(chǎn)的激光增材設(shè)備的廠商�，F(xiàn)在我們有140名員工，其中45%是研發(fā)人員，產(chǎn)品體系涵蓋從SLM、SLS、SLA三條產(chǎn)品線。國內(nèi)不講了，目前我們把焦點放在兩塊，第一是對成熟國外市場的把握，根據(jù)國外市場的需求推算出來我們應(yīng)該把設(shè)備怎么做到穩(wěn)定。所以我們也跟國外的一些同行，包括一些大的公司合作。包括俄羅斯，俄羅斯軍方去年來看我們的設(shè)備，我們也進入了美國、法國、比利時、意大利等等，都買了我們的設(shè)備，反而在國內(nèi)比較少。最后是我們承擔的國家專項，這個專項解決了剛才王總提到的問題，就是怎么樣實現(xiàn)更大批量的制造，怎么樣可以實現(xiàn)更大尺寸的制造，那就需要把設(shè)備變得更大。
    （PPT圖示）這是我們站在增材制造技術(shù)角度去考慮對汽車產(chǎn)業(yè)鏈的影響。比如從數(shù)字化設(shè)計到材料，到系統(tǒng)，我們所說的系統(tǒng)不僅僅指的是三維打印機硬件，還包括輔助設(shè)備。另外是制造端。第五是服務(wù)培訓，還有一個是應(yīng)用推廣。在數(shù)字化設(shè)計這一塊，著重不是做意向工程，應(yīng)該要做用戶的需求分析，其實中國這方面的公司非常強，云計算、用戶調(diào)研分析的公司很多，怎么樣把這個需求利用大數(shù)據(jù)分析出來？然后做做一些CS的事情，做一些TM的事情，真正實施開發(fā)一款屬于我們中國人的爆品。另外是材料端，這里面有一個標準的事情非常重要。另外材料工藝參數(shù)的開放，能不能共享？第三是系統(tǒng)的一致性，打精度、粗糙度是否是OK的，這就涉及到系統(tǒng)的校準。還有安全以及設(shè)備的自動化，比如我們做金屬粉末有安全的問題，能不能實現(xiàn)無人化操作？通過機器人等等把它連通起來。制造端不僅僅是三維打印來解決問題，像工業(yè)增材制造三分之二成本是在后處理，包括切削、熱加工等等。還有是服務(wù)培訓，我們中國市場需要教育。還有是應(yīng)用推廣，應(yīng)用推廣首先要鼓勵用戶做設(shè)計，鼓勵輕量化、降低量產(chǎn)，這塊是要在制造端的老板們考慮的。
    （PPT圖示）這是我們的產(chǎn)品矩陣，包括金屬和非金屬的，金屬有面向直接制造的，M600。面向金屬模具加工的，像注塑模、壓鑄模、沖壓模的冷卻水路模具，是M250。面向直接制造用的非金屬設(shè)備是兩款，3850和5050，分別可以生產(chǎn)高強度的尼龍材料，包括高韌性的TPU材料，還有TPV材料。以及面向鑄造領(lǐng)域的打印機C7250，以及面向精密鑄造的鑄造的A650。
    除了在增材制造之外，設(shè)計端可以快速幫助客戶找到模型，應(yīng)該怎么去優(yōu)化，它的數(shù)據(jù)應(yīng)該怎么便捷的獲得。所以我們做了四件事情：第一做逆向工程，同時我們做了三維檢測，同時我們希望這個數(shù)據(jù)可以更加開放的給到大家，可以讓我們的老板便捷的獲取生產(chǎn)和設(shè)備的狀態(tài)，所以我們做了LT的事情，我們把設(shè)備監(jiān)控放到APP里面，可以把設(shè)備生產(chǎn)情況放到大屏幕里面，讓生產(chǎn)制造工廠透明化的管理。同時我們自己的設(shè)備，包括客戶的設(shè)備、同行的設(shè)備，另外創(chuàng)客的設(shè)計可以放在O2O平臺上實現(xiàn)交易撮合，來實現(xiàn)更高性價比的交付。這就是3D罩云平臺。
    講了非常多，講點落地的事情。也就是到底哪些領(lǐng)域能用什么材料？傳統(tǒng)用什么材料，三維打印用什么材料，到底能不能用？這是很重要的問題，很多人侃侃而談，今天這個能做，明天那個能做，你是做樣件還是真正跑在路上的汽車產(chǎn)品、零部件。比如壓鑄模，現(xiàn)在可以用H13做，或者用18In300也可以，或者用金屬打印做一個套件。還有熱沖壓部分，我們用H13也可以。還有注塑模具。我想在這里表明的，我們可以跟傳統(tǒng)方式去媲美，甚至在某些數(shù)據(jù)方面可能還更優(yōu)。有一個數(shù)據(jù)非常重要，大家不要小看鑄造，汽車里面15%—20%是鑄件。剛才講了，是不是相等，是小于還是大于？這個數(shù)據(jù)表一目了然，這里面的數(shù)據(jù)都是非常棒的一個壓鑄材料，它的拉伸長度是320兆帕。同樣用用中國生產(chǎn)的10系的鋁合金來做是430到30兆帕，整整提高了將近100個兆帕。從彈性模量來講，原來是82個，現(xiàn)在是70到75，略微低一點，這主要是因為增材制造有一個熱處理問題，所以彈性模量會小一點。我講這個內(nèi)容，在一些關(guān)鍵材料領(lǐng)域，不管做模具還是做金屬零部件，是夠用的。
    （PPT圖示）這是我們做的產(chǎn)品，左邊是冷卻水路，是一個汽車電子產(chǎn)品，終端客戶是寧波的聚成電子（音譯）。這里我蠻想推翻王老師所說的，模具并不貴，這套模具交付給客戶2000塊錢，一天相當于就可以把這個模具費用掙回來，我們現(xiàn)在已經(jīng)交付了40套模具，而且還在繼續(xù)找我們開發(fā)產(chǎn)品。右邊這個我們正在做，但是不方便寫客戶名字，所以我找了一篇期刊上的文章，是大連理工大學幾個老師做的事情，就是用金屬打印來打印冷卻水路的嵌塊，放在沖壓鈑金的模具里面進行冷卻，同樣也進行了CA仿真，最后這個結(jié)果是非常棒的。比如它的模面溫度降低了49%，均勻性提升了1.8%，這對于車身包括底盤來講是非常不錯的。
    第二是輕量化新能源車，現(xiàn)在新能源車造型非常漂亮，里面可能大量使用一些鋁合金或者高強度鋼。原來這個材料用的是鑄鐵，現(xiàn)在改用不銹鋼，316。我們用了不銹鋼之后的力學性能，原來抗拉強度是450兆帕，現(xiàn)在大于1000兆帕，韌性增強了。第二個是輕量化，減輕了50%。這是跟蕭山的一家初創(chuàng)企業(yè)做的一個合作案例，他們是做汽車底盤開發(fā)的，可能將來做OEM，包括做一些產(chǎn)品的共同開發(fā)設(shè)計，這是一個非常典型的案例。為什么做轉(zhuǎn)向接？因為它用的是輪轂電機，而輪轂電機安裝需要合理的空間，但是傳統(tǒng)鑄造非常笨重，很難做輕量化的設(shè)計，還有把空間提升。
    （PPT圖示）這是我們在鑄造里面的一些應(yīng)用，簡單講兩個，第一個是汽車里面的發(fā)動機缸蓋，這個材料是AC4B、T6。整個時間非常短，兩件35天時間，從做砂模到做鑄造完成。為什么做這個產(chǎn)品呢？這當時是我們一個客戶參加北京的一個車站，要把樣車給開發(fā)出來，所以緊急讓我們幫他們做模型，然后把鑄件做出來。最后進行了點火試車，包括臺架實驗，最后證明是OK的。第二個部分也是汽車的一個部件，我這里沒有講它的優(yōu)化性能，因為顯而易見肯定是不錯的，因為剛才王老師也講到了，原來十大鑄造第一非常不衛(wèi)生、不健康，它的效率也是很低的，需要做蠟?zāi)＃�再去修邊、掛漿等等。我目前做的東西不僅表面粗糙度很好，表面粗糙度RA應(yīng)該是在1.17到3.25，傳統(tǒng)是在0.8到3.2，也就是可以做到最優(yōu)。還有一個是灰燼量非常小，相當于對人體沒有傷害。所以從粗糙度，包括灰燼量，以及拉伸強度來看都是非常棒的，我們現(xiàn)在是53，傳統(tǒng)是50.4。所以有的老板就說，用你們這個東西扔在地上不會碎，但是傳統(tǒng)的蠟?zāi)Ｈ釉诘厣暇退榱恕?br />     這是創(chuàng)新設(shè)計更精密高效的金屬零部件，是用316不銹鋼做的，是50天的時間，主要是提高它的燃油效率。別看這7%，這對于航空領(lǐng)域，包括一些高性能的傳統(tǒng)機械來講是非常重要的。第二點是液壓容器，現(xiàn)在在液壓領(lǐng)域做了很多案例，主要是跟工程機械里面液壓閥、電磁閥做的創(chuàng)新設(shè)計，這里面需要大量的CAE，同時也證明金屬打印的確能改善原來出現(xiàn)的湍流的問題，包括效率的問題，我們可以減少壓損。第三是定位板，是在汽車電子里面的東西，主要提到的是定位。第四個是熱交換器。
    （PPT圖示）我們最終的目的是想實現(xiàn)量產(chǎn)，100件或者1000件，這就需要設(shè)備要更大，更加體量、更加體積、更加高效。這個體積是600X600X600，左邊是多路由嘴，航空航天的，右邊也是航空航天的一個盤件，這兩個是用四個激光頭做出來的。
    最后講一下非金屬。非金屬市場也是蠻大的，汽車的塑料材料是非常好的趨勢，因為金屬材料有非常多的問題，加工時間長，非常貴。但是塑料材料，很遺憾在汽車行業(yè)產(chǎn)值太低，不到1萬塊錢。如果可以把它開發(fā)成更多新材料，并且敢去用它的話，我相信這個市場是非常大的。目前我們所知道的，能夠進入工業(yè)應(yīng)用的有四個，目前汽車里面應(yīng)用最大的是PP聚丙烯，車身部件、發(fā)動機系統(tǒng)。另外是ABS材料，工裝夾具，包括內(nèi)外飾。第三是PU聚氨酯，這個材料現(xiàn)在在汽車里面主要是做一些內(nèi)飾，這次我們展會上帶來了很多TPU材料，叫高彈性聚氨酯，我們做的是放在鞋子里面穿的中底，但事實上我們公司已經(jīng)在接上海的一個開發(fā)商用TPU做全包圍的座椅，更加舒服，根據(jù)體型設(shè)計高彈性、有記憶功能的彈性座椅，非常棒。最后一個是尼龍，現(xiàn)在從11、12、6，包括碳纖維都可以。
    （PPT圖示）這是我們自己以及和著名材料商所做的案例，像缸蓋罩、諧振腔、增壓管、中冷氣室和水室、軟管、搖臂工裝。
    我們在大的交通領(lǐng)域客戶很多，從航空航天到軌道交通，像中車，杭叉工程器械，包括從輪胎、汽車電子等等，我們有很多客戶。
    最后分享一下他山之石。
    （PPT圖示）這里面有三家著名的公司，看幾個主要的數(shù)據(jù)，寶馬已經(jīng)生產(chǎn)了10萬個增材制造零部件，大眾有26個工廠部署了90臺增塑機，這個數(shù)據(jù)有點老了，也許求在更新當中。戴姆勒保守一點，已經(jīng)生產(chǎn)了1000個零件，備品倍件有150個。
    今天的分享就到這里，最后送給大家兩句話，希望共勉。第一，未來已來，只爭朝夕。因為增材制造說到底是一個3D技術(shù)，這里面有技術(shù)難點。還有是跟行業(yè)如何打通的問題，大家互相教育、互相分享。第二是在座同行們希望立足增材的價值，大家開放、學習、實踐、迭代，共創(chuàng)增材制造在汽車行業(yè)的價值以及實踐。
    謝謝大家。