General Motors Co. 承诺到 2035 年只在其车队中使用零排放车辆。这是由于禁止新的汽油动力汽车进入市场以及对减少排放的日益重视。再加上拜登总统的行政命令要求政府的近 645,000 辆联邦车辆改用电动汽车等事件，这加起来就是一件事：汽车行业大力推动电动汽车。
汽车原始设备制造商将注意力转向电动汽车，增材制造的内在能力使其非常适合支持电动汽车生产（所有图片由 EOS 提供）根据爱迪生电气研究所的数据，未来十年内，电动汽车的年销量预计将超过 350 万辆, 但超过 26 亿美元是 b正在投资确保基础设施的存在，以使消费者能够大规模采用电动汽车。此外，它预测到 2023 年可用的全电动模型数量将增加近 3 倍。
工业 3D 打印或增材制造 (AM) 也显示出类似的增长，从主要的原型制作技术转变为成为被广泛接受的生产工具。最近的报告估计，到 2027 年，全球增材制造市场将增长 14.4%，估值达到 267 亿美元。
随着汽车原始设备制造商将注意力转向电动汽车开发，增材制造工艺的内在能力使其成为天作之合支持电动汽车生产——现在是汽车行业实现这一转变的时候了。
增材制造如何帮助电动汽车生产
增材制造至少可以通过四种方式做出贡献
1)更轻的部件有助于延长电池寿命。
多年来，轻量化一直是汽车行业的热门话题，未来甚至对电动汽车的发展更为重要。虽然电动汽车在没有内燃机的情况下已经很轻，但减轻一点重量或改善车轴上的重量分布都有助于延长电池寿命。然而，关键是在不牺牲零件质量或安全性的情况下制造重量更轻的车辆，而这正是 3D 打印可以提供帮助的地方。
增材制造是一种真正的数字化、以设计为中心的过程，可以实现更定制化水平和创建传统制造技术无法实现的错综复杂的结构。例如，使用自然界中常见的有机几何形状重新设计零件可以减少零件的材料——减轻车辆的重量——同时保持（有时是改进）安全所需的结构完整性。
增材制造也提供将多个组件压缩成一个固体部件的能力，需要更少或不需要组装。无需将多个部件安装或焊接在一起，通过在设计中创建结构薄弱点，制造商可以创建一个物理强度更高、重量更轻的单个 3D 打印组件。
2) 更多材料选择和更好的热性能。
工业 3D 打印有时会因为可供打印的可用材料选择有限而受到打击。这是不正确的。事实上，3D 打印材料的选择——尤其是聚合物——在过去几年中已经显着扩展，并且继续快速增长。还可以配制具有特定用途所需的特定机械性能的定制材料。
增材制造材料的广泛可用性为汽车制造商打开了大门，可以过渡使用聚合物而不是金属制造某些部件，从而进一步减轻重量而不需要牺牲强度、质量或安全性。与此同时，增材制造材料的热性能改变了电动汽车的游戏规则。电动汽车电池是众所周知的保持在最佳条件下非常棘手。例如，以电池大学的这些发现为例：
专注于渐进式创新，而不是创新的新想法。从小处着手，看看可以通过增材制造优化的当前产品和工艺。“锂离子电池的寿命在温和的温度下运行会得到延长。 EV 电池应预热至 25°C（77°F）左右的舒适温度，以便充电和驾驶。这与应在 10°C (50°F) 下存放或停放形成对比。在低温下充电和运行锂离子会产生压力，这种现象不适用于其他化学物质。”
增材制造外壳和热交换器有助于温度调节，以较低程度提供高性能机械工作和 f紫苑开发周期。例如，阻燃聚酰胺和 GmbH 认证的 Blue Card 塑料非常适合电池或电子产品周围有阻燃要求的应用。
3) 以更快的速度在小批量生产中创造更高的价值市场。
尽管原始设备制造商承诺加快电动汽车的开发和生产，但这种转变不会在一夜之间发生。随着电动汽车变得更加突出和采用速度加快，整个汽车行业和消费者可能会经历重要的过渡期。
随着需求的减少，与注塑成型等传统技术相比，使用 3D 打印的价值变得更大。增材制造的最佳点通常是少于 100,000 个零件。任何低于该阈值的生产水平通常通过增材制造来生产都更经济，而任何超过这个数字的水平对于传统技术来说都是有意义的。
请记住，这不是一个困难且快速规则。设计的复杂性、使用的材料以及工业 3D 打印机不断发展的功能都会影响生产的经济性。
另一个美好的未来是，随着 EV 产量的增加，增材制造机器的生产率也应随之提高。如今，在小批量生产中，增材制造无疑胜出。五年后，借助 LPF 等技术，更高的产量可能会更符合增材制造的成本效益。
增材制造也不需要繁琐的工具或模具修改，因此生产转换的时间和成本都是淘汰。在传统制造进行一次迭代所需的时间内，通过将修改后的 CAD 文件发送到计算机并打印出来，工业 3D 打印可以进行 20 多次迭代。
4) 备件和数字仓库将有助于提高电动汽车的产量。
借助增材制造，制造商可以更好地将物理供应链与数字主线连接起来，更有效地管理产品结束的概念-生活。只需发送一个文件，就可以将生产分配到具有数字制造系统的任何位置，从而实现更高效和可持续的供应链。
原始设备制造商还可以在存放备件时消除昂贵的仓储和库存，用按需打印的数字孪生代替它们。在高需求阶段优化传统制造的零件设计是另一个好处，允许将同一零件的增材优化文件作为备用 3D 打印。
然而，最值得注意的是电动汽车领域的新玩家数量之多。这些新进入者没有 100 年的供应链来束缚他们。与此同时，传统汽车制造商面临着历史上从未出现过的新挑战。这两种情况都打开了供应链，从 AM 开始。与集成电路供应链相比，这将使未来的电动汽车供应链比我们想象的更敏捷。
Up and Running on 3D Printing
每个组织都是独一无二的，实施和利用增材制造的过程也会不同。但是，企业需要解决一些共同领域才能成功“AM 就绪”。
关注渐进式创新：采用 3D 打印是一种全面的数字化转型，并不像购买一台打印机那么容易打印机和翻转开关。要成功整合它，不要寻求创造最新的或改变世界的创新。从小处着手，着眼于当前可通过增材制造优化并将带来最大价值的产品或流程。
建立内部知识：实施 3D 打印功能的努力在任何生产发生之前就开始了。充分探索技术意味着对影响每个部门和工作流程的痛点和解决方案有深入的了解。这个过程的一部分意味着确保整个组织的人都深入了解了解 AM 并且可以流畅地一起工作。
领导层支持：每项增材制造战略都涉及对设计流程、制造理念以及完整供应链和价值链的端到端重新评估。这种重新思考得到了整个组织的支持，包括能够支持这些努力的高管。
超越单件成本：通过查看围绕它的整个价值结构来量化 3D 打印的成本优势。乍一看，其他节省往往更具挑战性，但从长远来看更经济。例如，考虑整体包装是否使产品在性能上更具竞争力、减少浪费或简化供应链。
在整个组织中扩展：增材制造是一种敏捷技术，旨在快速移动和快速扩展。第一个应用程序可能并不大，但这种前期工作有助于后续迭代进行得更顺利、更快。
创建中心卓越人才：内部卓越中心作为 AM 的教育部门，继续培训直接使用该技术的团队，并为更广泛组织中的人员提供培训。这不仅拓宽了专业知识，还有助于发现未来 3D 打印应用的新机遇。
增材制造是世界上唯一的全数字化制造工艺，可以提高工厂的灵活性并以更具成本效益的方式生产需求较低的零件。因此，现在是原始设备制造商过渡到增材制造以推进电动汽车开发和采用的时候了。而且，虽然旅程很复杂，但技术比以往任何时候都更好，而且流程比以往任何时候都更容易集成。
Jon Walker 是工业 3D 打印技术和服务提供商 EOS 的业务开发经理。如需了解更多信息，请访问 www.eos.info。
