3D 打印助力福特 Explorer EV 的開(kāi)發(fā)

汽車巨頭福特推出了全電動(dòng)版Explorer，進(jìn)一步擴(kuò)大了其在歐洲電動(dòng)汽車市場(chǎng)的影響力。這款電動(dòng)汽車（EV）于2024年6月開(kāi)始生產(chǎn)，由福特位于德國(guó)科隆的PD Merkenich開(kāi)發(fā)中心負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，同時(shí)也在當(dāng)?shù)氐难b配廠進(jìn)行生產(chǎn)。隨著Explorer EV的問(wèn)世，福特也在3D打印技術(shù)的應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展，從工具制造到設(shè)計(jì)原型等各個(gè)環(huán)節(jié)均有所體現(xiàn)。



3D打印技術(shù)的應(yīng)用
福特的PD Merkenich快速技術(shù)中心配備了多種先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)，包括注塑機(jī)、成型工具、銑床以及3D打印機(jī)。該工廠自1994年起便成為歐洲首家采用光固化立體成型（SLA）3D打印技術(shù)的工廠，除此之外，廠內(nèi)還包括熔融沉積建模（FDM）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）以及金屬3D打印在內(nèi)的多種增材制造解決方案。

在開(kāi)發(fā)Explorer EV的過(guò)程中，福特采用了Formlabs的SLA和SLS技術(shù)。SLA 3D打印技術(shù)主要用于制作需要良好表面質(zhì)量的設(shè)計(jì)原型。”福特的增材制造專家兼工具專家Bruno Alves解釋說(shuō)：“過(guò)去需要幾天才能完成的工作，現(xiàn)在只需要幾分鐘就能打印出來(lái)。這樣一來(lái)，工程師們就不怕嘗試新的設(shè)計(jì)方案和迭代，因?yàn)樗麄冎�道可以非�？焖俚孬@得所需零件�！�



為了制作設(shè)計(jì)原型，工廠使用的是Formlabs在2024年4月推出的Form 4 3D打印機(jī)。與之前的版本相比，新款Form 4速度更快、精度更高操作起來(lái)更簡(jiǎn)單，車間的操作員也能更容易地學(xué)會(huì)如何使用機(jī)器并獲得高質(zhì)量的零件。

此外，福特還使用Form 3L打印機(jī)來(lái)制作較大的原型。在Explorer EV的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，F(xiàn)ormlabs的SLA系統(tǒng)使其能夠加速驗(yàn)證各種外部和內(nèi)部組件的設(shè)計(jì)，包括鏡蓋、后視鏡組件、儀表板等。

功能原型與機(jī)械部件
對(duì)于需要進(jìn)行功能測(cè)試和機(jī)械部件驗(yàn)證的情況，福特的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)則使用了SLS 3D打印技術(shù)，包括縮短生產(chǎn)時(shí)間的Fuse 1+系統(tǒng)以及用于打印車身面板的大尺寸系統(tǒng)。Alves表示：“我們一直在努力測(cè)試和驗(yàn)證與大規(guī)模生產(chǎn)中使用的材料更為相似的材料。Fuse 1+使用的PA-12（尼龍）與注塑成型的大規(guī)模生產(chǎn)部件非常接近。”



Explorer EV的功能性3D打印原型之一是一個(gè)設(shè)計(jì)復(fù)雜的充電蓋。Alves解釋表示：”對(duì)于這個(gè)充電蓋，使用SLS技術(shù)非常重要，因?yàn)槲覀冃枰�一個(gè)功能部件來(lái)進(jìn)行機(jī)制測(cè)試。這是一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)，無(wú)法通過(guò)銑削來(lái)制造這個(gè)部件，也不能使用注塑成型來(lái)生產(chǎn)樣品。因此，最好的方法就是使用可以進(jìn)行物理測(cè)試的材料進(jìn)行3D打印。”

快速制造工具



除了原型制作之外，福特還利用3D打印技術(shù)快速制造工具，包括用于生產(chǎn)門把手組裝橡膠部件的注塑嵌件。Alves解釋說(shuō)：“這是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多個(gè)嵌件以及幾種不同的設(shè)計(jì)，每種設(shè)計(jì)都可能有多次迭代設(shè)計(jì)。通常情況下，外部注塑成型可能需要兩到三個(gè)月的時(shí)間。但在內(nèi)部使用增材制造，我們可以在兩周到最多三周的時(shí)間內(nèi)完成。如果這個(gè)項(xiàng)目必須使用外部工具，將會(huì)耗費(fèi)更多時(shí)間，而且我們可能無(wú)法按時(shí)交付零件�！�

這種混合使用3D打印技術(shù)的方法幫助福特最大限度地降低了汽車開(kāi)發(fā)的成本和時(shí)間，并減少了在開(kāi)發(fā)階段對(duì)昂貴金屬工具的依賴。福特正朝著2030年前在歐洲獨(dú)家銷售電動(dòng)汽車的目標(biāo)前進(jìn)，通過(guò)整合3D打印等敏捷生產(chǎn)技術(shù)來(lái)提高效率的能力將發(fā)揮重要作用。