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3D列印夾治具應用 - BMW案例分享

 

 

“作為少數零件的替代製造方法,FDM 3D列印技術越來越重要。”

Günter Schmid,BMW

 

 

 

 

 

BMW 的直接數位製造

採用Stratasys FDM 3D列印夾治具

 

運用3D列印夾治具的優勢

快速原型製作已然成為產品開發流程中的實踐標準。在德國雷根斯堡的BMW公司工廠,FDM 3D列印仍是車輛設計原型製作流程的重要組成部分,但在原型製作之外,BMW還將FDM 3D列印技術應用擴展到其他領域和職能部門,包括直接數位製造。

 

該工廠的夾具和治具部門採用Stratasys 3D列印機來製作汽車裝配和測試的手工具。 據工程師Günter Schmid 介紹,「BMW 已決定將FDM工藝作為銑削、車削和鑽孔等傳統金屬切割製造的替代方法。 」Schmid 和工程師同事Ulrich Eidenschink 也證明此項3D列印技術具有經濟上的優勢,比如可降低工程建模、倉儲和製造方面的成本。對於裝配線上使用的手持設備,工程師們發現,FDM的設計自由性還提供了更大的優勢。消除限制因素後,Schmid 和Eidenschink 採用FDM 3D列印技術來製造符合人體工學設計的裝配輔助裝置,其性能遠勝於傳統方法制造的工具。


方法 成本 交付週期
傳統CNC加工(鋁) $420 18天
Fortus系統(ABS-M30熱塑性材料) $176 1.5天
節省 $244(58%) 16.5天(92%)

 

直接數位製造對汽車產業的改革

為改善生產效率、工人舒適度、易用性和工藝重複性,該工廠採用FDM 3D列印技術來強化手持裝配設備的人體工學設計,其設計自由性使得工程師可以製作出操作性、重量和平衡性大幅改善的構型。Schmid 表示,「我們的工具設計通常比不上機器加工零件和模制零件。 」舉個例子,BMW 採用稀疏填充製作技術,使設備重量減輕了72%。 用內筋替換實心,使設備重量減少了1.3 kg (2.9 lbs)。 「雖然看起來不是很多,但是當工人每班使用數百次工具時,將會有很大的不同。 」Schmid 如是說。

 

而直接數位製造的另一個優點是功能改進, 鑒於積層製造工藝可以輕鬆產生延展流動的有機形狀,工具設計師可在最大限度提高性能的同時改善握持特性。 「分層式FDM製造工藝非常適合生產結構複雜的工具,對於這種工具來說,如果採用傳統的金屬切割工藝生產,不僅非常困難,而且成本很高。 」Eidenschink 如是說。 例如,某種用於安裝緩衝器支架的工具,其特點是具有繞障礙物彎曲的曲管,可將夾具磁體準確放置在需要的地方。

 

夾具和治具部門已經制定了簡單的流程圖,用來確定何時要採用FDM技術, 標準是依據溫度、化學品暴露、精度和機械負載而定。 使用Stratasys ABS 3D列印材料時許多車輛裝配工具都能達到上述標準,因為工程師發現其性能堪比聚醯胺材料(PA 6)。 對於符合標準的工具,設計師可以創造出包含積層製造技術所有優點的設備。Schmid 和Eidenschink 認為,如果不在產品開發中採用快速原型製作技術,將沒有企業能負擔得起,並且還看到了更多的可能性, 「作為少數零件的替代製造方法,能透過FDM列印夾治具越來越至關重要。 」Schmid 說道。

 

 

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