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3D打印技術(shù)幫助上汽通用節(jié)約生產(chǎn)成本、縮短反應(yīng)時(shí)間

上汽通用有限公司 (SGM) 由上海汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司、通用汽車(chē)公司共同出資組建，成立于 1997 年 6 月 12 日，在中國(guó)上海、煙臺(tái)、沈陽(yáng)和武漢擁有四大生產(chǎn)基地。經(jīng)過(guò) 20 年的發(fā)展，SGM 已成為中國(guó) 汽車(chē)行業(yè)的領(lǐng)軍者之一，旗下?lián)碛袆e克、雪佛蘭、凱迪拉克三大品牌。其二十六大系列的產(chǎn)品陣容，覆蓋了從頂級(jí)豪華車(chē)到經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)，以及高性能豪華轎車(chē)、MPV、SUV 等細(xì)分市場(chǎng)。光陰不等人 SGM 雖然久負(fù)盛名，但取得消費(fèi)者的青睞卻絕非易事。畢竟中國(guó)同時(shí)擁有全球最多的人口和最大的汽車(chē)市場(chǎng)，消費(fèi)者在選擇車(chē)型、性能、馬力、價(jià)格時(shí) 都會(huì)貨比三家。因此，研發(fā)和產(chǎn)品部門(mén)總是要和時(shí) 間賽跑。因?yàn)樵囍撇块T(mén)需要同時(shí)為如照明、供熱通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、引擎、內(nèi)部設(shè)計(jì)等諸多部門(mén)服務(wù)，經(jīng)理周揚(yáng)竭盡全力也常常無(wú)法滿(mǎn)足裝配廠日益增長(zhǎng)的需求。

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“試制部門(mén)主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)模型和功能部件，好讓工程師們驗(yàn)證概念、改進(jìn)設(shè)計(jì)。在這一步，配件往往要修改十多次、耗時(shí)三到六個(gè)月，所有部門(mén) 才能達(dá)成一致。期間的延遲會(huì)很大程度上影響生產(chǎn)計(jì)劃。” 周揚(yáng)如是說(shuō)。光在 2017 年下半年, SGM 便完成了 14 個(gè) TAC項(xiàng)目。之所以能完成這一壯舉，是因?yàn)?SGM 從Stratasys 購(gòu)買(mǎi)了精度可以高達(dá) 0.127 毫米 Fortus 450 打印機(jī)，將其與傳統(tǒng)的 CNC 技術(shù)相結(jié)合。Fortus 450 大大提高了生產(chǎn)效率、精簡(jiǎn)了操作程序、優(yōu)化了模型改造。相比傳統(tǒng) 技術(shù)，F(xiàn)DM 使打印成本減少79%，交付時(shí)間縮短 83%，TAC 重量減輕 21%。而在降本增效的同時(shí)，F(xiàn)DM 還方便了操作安裝，改善了人機(jī)工程。于此同時(shí)，SGM 又采用了內(nèi)部蜂窩結(jié)構(gòu)式設(shè)計(jì)，在不失強(qiáng)度的前提下進(jìn)一步減輕了重量。 3D 打印技術(shù)在 SGM 的另一大應(yīng)用是為汽車(chē)部件制造原型。由于樣車(chē)試制的特殊性，樣車(chē)零件有別于生產(chǎn)線(xiàn)零件，需要根據(jù)項(xiàng)目需求單獨(dú)采購(gòu)。某些零件由于其設(shè)計(jì)狀態(tài)尚未凍結(jié)、采購(gòu)成本高、等待周期長(zhǎng)，且功能性未必高，有時(shí)僅作為外觀參考或尺寸匹配之用。 FDM 的快速成型 3D 打印技術(shù)幫助SGM解決了這一難題。它能夠有效契合樣車(chē)試制項(xiàng)目批量小、狀態(tài)變化快、生產(chǎn)周期短等特點(diǎn)，不僅可以很大程度上減少零件采購(gòu)成本、縮短等待周期，更能定制化生產(chǎn)制作工程所需零件，避免出現(xiàn) 新老狀態(tài)零件斷點(diǎn)不一的狀況。而 Stratasys的 ABS-M30 材料能夠有效滿(mǎn)足樣車(chē)試制階段內(nèi)大部分內(nèi)、外飾件的材料要求，諸如溫度、化學(xué)品暴露、精度和機(jī)械載荷等。傳統(tǒng)的注塑開(kāi)模成本高、耗時(shí)長(zhǎng)，而 FDM 快速成型則可以輕松完成簡(jiǎn) 單的模型更改及制作。FDM技術(shù)不僅可以輕而易舉地加工出復(fù)雜的形面，更能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)在線(xiàn)制造問(wèn)題，使工程零件問(wèn)題能夠在更早的樣車(chē)試制階段得到驗(yàn)證，從而保障了項(xiàng)目的順利啟動(dòng)。

不僅如此在上海金橋基地樣車(chē)試制車(chē)間內(nèi)，SGM不僅將 FDM 技術(shù)用于樣車(chē)制造中實(shí)際裝車(chē)零件的生產(chǎn)，更將 FDM 技術(shù)應(yīng)用于工裝夾具的設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，充分發(fā)揮了 3D 打印快速成型的優(yōu) 勢(shì)。 SGM 采用 Stratasys 3D 生產(chǎn)系統(tǒng)來(lái)加工制作汽車(chē)裝配時(shí)所用工裝，包括副車(chē)架工裝、前/后蓋鎖工裝、前/后風(fēng)擋玻璃工裝、前保中支架工裝、大燈工裝、字牌/ 標(biāo)牌工裝等。FDM 可精準(zhǔn)加工復(fù) 雜型面并快速成型，SGM將之與CNC加工工裝結(jié)合，滿(mǎn)足了自身對(duì)性?xún)r(jià)比、高效、準(zhǔn)確等多方面的需求。例如，在裝配車(chē)身后蓋標(biāo)牌時(shí)，需要使用后蓋標(biāo)牌工裝在車(chē)身上精確定位。但由于標(biāo)牌形面復(fù) 雜，傳統(tǒng)加工方式往往難以勝任，而 Stratasys 的 3D 打印技術(shù)可以很好地滿(mǎn)足此要求。3D 打印成型的工裝不僅完美貼合標(biāo)牌形面，而且重量輕巧。相較于傳統(tǒng)加工方式，Stratasys 3D 打印技術(shù)展現(xiàn)出了非凡的優(yōu)勢(shì)。在 2017 年，每個(gè)工作日 SMG 的 3D 打印機(jī)都要運(yùn)行超過(guò) 16 個(gè)小時(shí)（全年打印時(shí)長(zhǎng)高達(dá) 4280 小時(shí)），完成了超過(guò)500件原型和工裝，重達(dá) 101.7 公斤，總共為 SGM 節(jié)省了 84 萬(wàn)人民幣。此外，借助 3D 打印 SGM 還拓展了領(lǐng)域。譬如今年，SGM 就第一次打印了可以用來(lái)展示和直接組裝的汽車(chē)配件。

“現(xiàn)在我們將 3D 打印和 CNC 相結(jié)合，從而滿(mǎn)足了原型部門(mén)和模具部門(mén)對(duì)性?xún)r(jià)比、高效率、高精準(zhǔn)的需求。”周揚(yáng)說(shuō)道。展望未來(lái) SGM 計(jì)劃將 FDM 技術(shù)運(yùn)用于更廣闊的空間，并在樣車(chē)原型制作的各個(gè)過(guò)程（如儀表板和方向盤(pán)）中使用。當(dāng)客戶(hù)對(duì)人體工學(xué)、尺寸精確度、表面光滑度、透明性、多色彩等方面有高要求時(shí)，3D 打印機(jī)可以大顯神威。雖然在 2017 年打印成品高達(dá) 551 件，SGM 預(yù)計(jì)次年的打印需求還會(huì)增長(zhǎng) 86% 。周揚(yáng)興奮地表示，在 SMG 從 Stratasys 購(gòu) 買(mǎi)了 Fortus 450 后的兩年，“FDM 快速成型技術(shù)與樣車(chē)試制相輔相成、共同發(fā)展。”