福特先进制造中心的 Harold Sears 在 12 月的一次媒体活动中展示了一些 3D 打印部件。 （SME 照片/Bill Koenig）汽车行业正在增加更复杂的机器人，寻求 3D 打印，并整合其他先进技术。
美国汽车行业已经实现自动化数十年。汽车和卡车的生产与大型、笨重的机器人相关，这些机器人与人类员工隔离开来。在这些用栅栏隔开的区域内，执行焊接等任务。
不过，该行业正在自动化方面取得进展。汽车制造商和供应商正在转向使用协作机器人，即协作机器人。此类设备通常更小、更灵巧并且可以与人类操作员一起安全部署。
此外，该行业还希望扩大美国e 的 3D 打印机。福特汽车公司和宝马公司等汽车制造商正在与增材制造商直接合作，以部署该技术。公司还利用虚拟现实和增强现实来解决制造问题。而且，与许多其他制造商的情况一样，汽车行业希望充分利用工业 4.0，在工业 4.0 中，“互联”机器相互通信并与人类操作员通信。
“有很多方法新的自动化不同于 1980 年代的自动化，”位于密歇根州安娜堡的汽车研究中心 (CAR) 的工业、劳工和经济副总裁 Kristin Dziczek 说。
“如今，自动化不仅在复制人类的体力劳动，而且还将其连接到工厂内外的其他网络和物理系统，”Dziczek 说。 “这意味着制造商正在从自动化中获取更多数据d 更多地控制整个制造系统——而不仅仅是控制单个自动化站。”
汽车自动化趋势的一个标志是福特在密歇根州雷德福底特律郊区的新先进制造中心。内部，3D 打印机协作机器人正在研究如何在工厂车间使用。该中心的虚拟和增强现实设施是福特全球工厂处理诸如如何在车间放置生产设备等问题的一种方式。
福特于 2017 年成立了一个先进的制造组织，汇集了来自世界各地的员工贯穿汽车制造商的制造业务。去年，在一家工业公司搬到底特律地区的另一个地点后，该集团确定了其选址。
“福特汽车公司与自动化有着非常成熟的关系，”该集团的总工程师迈克·米库拉 (Mike Mikula) 说福特全球先进制造组织。公司想加速他说，“提升其制造技术”。
以下是汽车行业自动化和新技术发展的一些方式。
3D 打印技术的发展
3D 打印或增材制造涉及从数字设计中逐层打印零件。该技术正在转向打印更大的零件并使用各种类型的金属进行更多打印。航空航天多年来一直在增材制造方面进行投资，因为 3D 打印可实现新设计，并有望更有效地使用钛等金属。
但是，汽车行业的产量更大。迄今为止，汽车制造商和供应商对 3D 打印的采用一直落后于航空航天领域的同行。
“目前 3D 打印的应用仅限于工具、冲模、模具、夹具、夹具和一些小批量零件， ”CAR 的 Dziczek 说。 “在大规模生产的汽车和零件中更广泛采用 3D 打印的真正障碍是周期时间、成本以及当前基于冲压、模塑和机械加工的零件成型工艺的沉没成本。 3D 打印必须变得更快并且成本必须大幅降低，然后我们才能在汽车行业中看到广泛、大批量的应用。”
尽管如此，增材制造在汽车行业的发展仍在进行中。
“3D 打印技术的进步本身创造了一系列历史上不可用的解决方案，”福特的 Mikula 说。改进包括“我们可以打印的速度和我们可以打印的材料。从什么是“可能的艺术”的角度来看，碳纤维增强聚合物 (CFRP)、高级塑料，当然还有金属的引入极大地改变了潜在应用。
“当你将其与”增加计算能力，他继续说，“你让软件帮助你设计零件。它不需要相同水平的工程工作和交货时间来为您提供满足您所有要求的主要解决方案。因此，就我们可以打印的内容和打印速度而言……这使 3D 打印成为一项非常有趣的技术。当然，我们的目标是从为我们的制造流程提供工具和组装辅助工具的角度利用它，使它们更加稳健，并有可能克服与 3D 打印相关的一些技术挑战。”
此前，福特与 Stratasys Ltd. 合作开发原型 3D 打印机，用于生产大型零件。这家总部位于密歇根州迪尔伯恩的汽车制造商与宝马一起投资了位于马萨诸塞州伯灵顿的增材制造公司 Desktop Metal。福特的首席技术官 Ken Washington 是 Desktop Metal 的董事会成员。福特和宝马“知道这即将到来，”Desk 的 Jonah Myerberg 说top Metal 的首席技术官兼联合创始人。 “他们很着急。还需要几年时间才能看到整辆车。”
Myerberg 说 3D 打印可能会扩展到模具和夹具之外，但存在很多不确定性。
一名人类操作员在 FANUC CR-35iA 协作机器人旁边工作，这是市场上较大的机器人之一。 （由 FANUC America 提供）“你不能只看车辆的一个区域，”他说。 “你必须看整辆车。我们试图做的是让他们看到我们认为 3D 打印的主要好处。” Desktop Metal 高管表示，汽车制造商可能会将这项技术推给他们的顶级供应商。
“幕后发生了很多事情这些工程师不会谈论，”Myerberg 说。 “对于我们的客户将如何使用这些打印机，我们只有一小部分了解。”
9 月，惠普公司推出了一种名为 HP Metal Jet 的新型 3D 打印技术，旨在用于钢铁的大规模生产部分。据惠普称，大众汽车公司打算在 2020 年代使用 HP Metal Jet 技术生产电动汽车。与传统的内燃机相比，电动汽车的运动部件更少。因此，电动汽车可能是扩大汽车行业增材制造的机会。
协作机器人
机器人是汽车工厂车间自动化的最早例子之一
FANUC America Corp.（位于密歇根州罗彻斯特山）的汽车和零部件市场总经理 Lou Finazzo 说，采用机器人的早期阶段包括从事危险的重复性工作。焊接汽车和卡车车身。
&ld“人类限制了汽车行业在车身方面的真正发展，”他说。操作“那些巨大的大焊枪”并盲目地跨过车辆并应用“你不知道它们是好是坏”的大量焊点对人类操作员来说是一项挑战。
“曾经机器人技术起飞后，他们可以设计出稍微不同的车辆，[具有]更复杂的装配，”他继续说道。 “此外，拥有更好的质量控制回路，这使他们能够真正减少焊接和结构部件的数量，使车辆组装发展到今天的水平。那些是初始阶段。”
如今，机器人和自动化正在补贴劳动力，而制造商和供应商的劳动力短缺，据 Finazzo 说。
“所以现在你可以采取一个人和那个人可以负责四五个协作[机器人]，而你实际上提高了他们的效率……当我们与传统汽车制造商交谈时，所需要的灵活性比过去要高得多，”他说。
协作机器人，比如这个由欧姆龙制造，它们与人类工人一起驻扎，而不是像传统机器人那样被围起来。 （由 Omron 提供）协作机器人在汽车行业受到关注。 “推动汽车行业对协作机器人产生兴趣的两个关键因素是速度和成本，”位于伊利诺伊州霍夫曼庄园的欧姆龙自动化美洲公司的机器人和运动控制营销经理 Darrell Paul 说。 “协作机器人可以更快地实施并融入现有的制造环境。这些机器人还能够与现有的 m制造单元和操作员，这消除了对额外结构或基础设施成本的需求。”
该公司在今年拉斯维加斯的 CES 上推出了其新的 TM 系列协作机器人。据欧姆龙称，该机器人具有视觉系统，可以快速启动和转换。欧姆龙还声称，该机器人的软件使其能够接受不同任务的训练。
在福特的先进制造中心，有发那科、ABB、优傲机器人和库卡机器人公司制造的机器人。
福特的 Mikula 说：“我们工厂中完成的许多工作并不需要工业机器人具有工业机器人基本上可以达到的范围和有效载荷水平。” “协作机器人的制造足迹很小，它们可以安全地融入我们的技术人员和我们的设施之中，而无需构建重要的”保护基础设施。
“有了 col实验室机器人，你可以有一个更简单的解决方案； [你可以] 将工作交给机器人，这样机器人就可以安全地并以可靠的方式完成工作，”Mikula 继续说道。
“我们的制造设施的改造成本非常高，”他说。 “我们车辆中的内容继续增加。随着时间的推移，组装发动机、变速器、电池组和车辆所需的工作量不断增加。因此，在我们可以容纳额外内容并引入自动化的地方……以确保我们以可承受的价格为消费者提供尽可能高质量的产品，这就是协作机器人真正适合的地方。”
来自从机器人供应商的角度来看，执行压力很大。
“对于汽车，上市速度非常重要，”Finazzo 说。 “十年前，[它] 在 18 个月内推出一辆新卡车将是一个巨大的成功。现在，他们’就像，'哇，我们需要在 12 个月内完成它。'因此，上市速度很重要。”
汽车供应商调整
Inficon 检漏仪连接到机器人上以检查电池。 （由 Inficon 提供）一些汽车供应商已经做出调整，以适应协作机器人的使用增加和速度加快。
总部位于瑞士 Bad Ragaz 的 Inficon 生产用于汽车系统的汽车检测设备。该公司已经看到其设备部署了更小的协作机器人。 Inficon 设备用于检测湿气或气体泄漏。借助协作机器人，Inficon 有更多机会将其设备连接到机器人上。 Infincon 产品现在用于检测电动汽车系统中的水分。
“这是我们一直致力于的事情五到七年，”Inficon 北美汽车销售经理 Thomas Parker 说。
协作机器人使部署 Inficon 设备变得更加容易。 “我们正在对客户进行大量教育，让他们了解协作机器人的可能性，以及六轴机器人的可能性。我的团队接受了很多教育。”
Hydromat Inc. 是一家机床制造商，其客户包括汽车客户，该公司已适应行业趋势。
有了 Hydromat，“这家总部位于密苏里州马里兰高地的公司营销总监 Kevin Shults 说：“自动化变得更具交互性。” “对于工人来说，系统在操作员和他们运行的机床之间变得更加互动。在机器上编程更为普遍。”
汽车行业的变化意味着“更频繁的转换，”Shults 说。 “转换必须更快。”
Shults 补充道，“在寻求为我们的汽车客户提供多元化和产品利润的多部件系列时，自动化是必不可少的。”
Workers Adjust
福特汽车公司首席执行官 Jim Hackett 12 月在公司先进制造中心举行的媒体活动上发表讲话。该设施配备了 3D 打印机、协作机器人以及虚拟现实和增强现实设备。 （SME 照片/Bill Koenig）随着汽车行业变得越来越复杂，正在努力提高工人技能。
阿拉巴马州的劳动力培训计划 AIDT 正努力加强其工人培训工作，作为汽车行业行业就业变得更加复杂。工厂的员工来到位于亨茨维尔附近阿拉巴马州坦纳的 AIDT 工厂参加培训课程。
阿拉巴马州有几家汽车装配厂。国家还有航天工厂。因此，阿拉巴马州正努力改善其制造业培训。 1 月，阿拉巴马州代表团访问了明日轻量化创新 (LIFT) 的底特律总部，
美国制造研究所汇集了公司和学者，以改进制造业的轻量化技术。
“阿拉巴马州 [ AIDT 的助理主任 Kristi Bain 说。
“我们必须在先进的制造场景中工作，”该机构劳动力发展委员会的阿拉巴马州商务部副部长 Ed Castle 说。 “对我们来说，这是一个简单的方程式。需求是什么？您如何定义这种需求？”
福特的 Mikula 表示，这些趋势反映了汽车制造比以往更具吸引力。
“这是一个非常令人兴奋的地方成为，”他说。 “这是一个非常有趣的地方。”
