易加三维何文浩：3D打印在汽车领域的应用案例

AMCC2018杭州大会的高峰论坛，“汽车工业增材制造发展论坛”。南极熊3D打印网小编现场聆听了专家们的演讲。下面是现场速记的文字记录。



北京易加三维科技有限公司市场总监何文浩。

    何文浩：今天非常感谢主办方给我这个机会，来分享增材制造的价值和挑战，以及实践。
    前面几位在塑料，包括金属用于增材制造已经做了很多技术原理以及应用的分享。我来自北京易加三维，是在工业生产方面的一个事业平台。我们主要是做工业增材技术，所以可能很多考虑的是这个技术怎么为汽车行业所用。我会从这个角度给大家带来一些分享，希望各位专家、各位同事会后给予一些批评和指导，也欢迎合作。
    （PPT图示）首先给大家一个照片，因为我们看到汽车，可能经常会来到是来自于一八几几年的时候奔驰先生所做出来的第一辆汽车。在上世纪二三十年代，美国人从东往西修筑了一条66号公路，现在如果大家实现财富自由去美国旅游的时候，可能还会想去自驾一辆车，从东跑到西，因为美国汽油真的很便宜。
    我们驾驶，或者我们出行，或者汽车的定义和内涵到底是什么？我相信在座各位有很多，有的坐高铁过来，有的乘飞机过来的，有的可能骑着共享单车来的，有的坐滴滴来的等等，这些都是我们的出行方式。所以我们在讨论汽车定义的时候，不仅仅要讨论燃油车或者混动、电动区别，或者将来的趋势，而是我们主动迎接这些方面的挑战。
    （PPT图示）对于车而言，到底是要做的更大、更炫吗？比如FF91，非常棒，也非常贵。当然也有在日本开发的世界排名第一的丰田的卡罗拉，紧凑型的A级车。还有日本尼桑的灵动电动车，世界销量第一。两种不同路线，也实现了不同的价值，在20%以上市场可能是油车或者电动车，在80%罗列大众市场可能是下面的市场。
    对于汽车行业来讲不能说是严冬，但至少有一点增长放缓的方式，无论是从它的营收，报表还是它的库存，还是它的利润，都是值得警惕和提升的。比如我们的亏损率比较大，另外成本的增速是提升的，利润是走低的。在这个情况下我们要探索价值在哪里，我们做企业，特别是做私营企业，作为投资人来讲都会考虑价值，内在价值或者外在价值，价值就取决于用户场景，特别是未来的用户场景。比如刚才讲的出行方式，那么就是汽车吗？我们是不是可以去投资，或者乘坐或者去尝试超级高铁呢？美国超级高铁时速在800公里每小时的时候，在西南的一个省已经得到了试运行，它是在真空管里面跑，这辆车应该非常酷。第二个是可以实现在一个省两个不同的城市之间客机进行运输，来运人或者运货，可以极大的减少成本，而且极大的提高办公出行的效率。第三是重载型的无人机，它也可以载货。
    第二是共享的方式，比如汽车或者滴滴打车、共享单车。第三是解决出行的问题，比如地铁、飞行背包，浙江吉利汽车已经投入了飞行背包的公司，是美国的。还有百度或者谷歌无人驾驶汽车。这些种种，都会对我们将来汽车技术、产业方式、商业模式提出挑战。
    （PPT图示）做生意要考虑赚钱，做长远的生意要考虑将来客户群在哪里，做特殊的市场要看政府有没有补贴。这是咨询机构做的分析，2015年的时候这个数据仍然很少，国际能源署的估计非常保守，大概在0.15%左右。所以它得出的结论，电动车还是处于发展的基础阶段。
    再来看一下构造。增材制造解决的是技术层面的问题，从传统的燃油车来讲，刚才王总也讲了很多，包括车身、底盘，以及汽车电气发动机部分，有很多用传统的方式做的，比如增压、锻压、焊接以及一些铸造。这些东西的问题是非常多的，一个简简单单的轻量化解决不了。我们可不可以给这些客户带来一些解决方案呢？今天上午我接待了50多位铸造行业的朋友，他们在我们公司开了一场沙龙，我给他们讲解了我们能够帮助你们解决什么问题，而且我讲的是光有增材不行，还要有设计，而且他们也非常想迫切知道增材能够给他们带来什么。所以传统的加工方式对增材的需求往往更加方式。
    （PPT图示）这是用传统方式做的工业件、零部件，比如失蜡铸造、注塑件、锻压件等等。
    电动车构造相对简单，电动车构造里面可能核心解决的是减重的问题，因为它的续航里程的确是值得商榷的，而且需要提升。电池包的减重、散热我们怎么考虑，包括它的排布。增材制造给汽车带来的价值，主要是电动车和油车，对于油车来讲怎么样减重，怎么样使它更加快的跑呢？从结构上面，包括从材料使用上面去考虑。对于电动车来讲，电池包的排布、形式以及制造方式，包括散热。刚好我带了一个散热器过来。
    （演示）这是我们给一个汽车公司做的铝合金散热器，因为只有增材制造来做。所以这块的确有很多用途。但是我们总结下来它应该有四点，第一是轻量化，一体化的结构包括紧凑的结构，另外是工程塑料、复合材料、高强度的材料，这方面上午演讲者讲了很多了。但是我还想提一点，对于紧凑型结构，并不一定完全用塑料或者复合材料，或者用金属直接成形，它也可以使用比如模具，注塑模或者铸造模，通过对模具优化设计来实现紧凑型结构。第二是提升性能，热交换其、减速器壳体、连接件、转向节等。第三是降本增效，第四是个性化。
    易加三维从事的是技术与应用解决方案的解决商，我们做工业激光增材技术差不多有二十多年历史，也就是在1992年第一台工业级的激光增材技术出来之后，我们在1994年就做出来了，所以我们是中国第一个工业化生产国产的激光增材设备的厂商。现在我们有140名员工，其中45%是研发人员，产品体系涵盖从SLM、SLS、SLA三条产品线。国内不讲了，目前我们把焦点放在两块，第一是对成熟国外市场的把握，根据国外市场的需求推算出来我们应该把设备怎么做到稳定。所以我们也跟国外的一些同行，包括一些大的公司合作。包括俄罗斯，俄罗斯军方去年来看我们的设备，我们也进入了美国、法国、比利时、意大利等等，都买了我们的设备，反而在国内比较少。最后是我们承担的国家专项，这个专项解决了刚才王总提到的问题，就是怎么样实现更大批量的制造，怎么样可以实现更大尺寸的制造，那就需要把设备变得更大。
    （PPT图示）这是我们站在增材制造技术角度去考虑对汽车产业链的影响。比如从数字化设计到材料，到系统，我们所说的系统不仅仅指的是三维打印机硬件，还包括辅助设备。另外是制造端。第五是服务培训，还有一个是应用推广。在数字化设计这一块，着重不是做意向工程，应该要做用户的需求分析，其实中国这方面的公司非常强，云计算、用户调研分析的公司很多，怎么样把这个需求利用大数据分析出来？然后做做一些CS的事情，做一些TM的事情，真正实施开发一款属于我们中国人的爆品。另外是材料端，这里面有一个标准的事情非常重要。另外材料工艺参数的开放，能不能共享？第三是系统的一致性，打精度、粗糙度是否是OK的，这就涉及到系统的校准。还有安全以及设备的自动化，比如我们做金属粉末有安全的问题，能不能实现无人化操作？通过机器人等等把它连通起来。制造端不仅仅是三维打印来解决问题，像工业增材制造三分之二成本是在后处理，包括切削、热加工等等。还有是服务培训，我们中国市场需要教育。还有是应用推广，应用推广首先要鼓励用户做设计，鼓励轻量化、降低量产，这块是要在制造端的老板们考虑的。
    （PPT图示）这是我们的产品矩阵，包括金属和非金属的，金属有面向直接制造的，M600。面向金属模具加工的，像注塑模、压铸模、冲压模的冷却水路模具，是M250。面向直接制造用的非金属设备是两款，3850和5050，分别可以生产高强度的尼龙材料，包括高韧性的TPU材料，还有TPV材料。以及面向铸造领域的打印机C7250，以及面向精密铸造的铸造的A650。
    除了在增材制造之外，设计端可以快速帮助客户找到模型，应该怎么去优化，它的数据应该怎么便捷的获得。所以我们做了四件事情：第一做逆向工程，同时我们做了三维检测，同时我们希望这个数据可以更加开放的给到大家，可以让我们的老板便捷的获取生产和设备的状态，所以我们做了LT的事情，我们把设备监控放到APP里面，可以把设备生产情况放到大屏幕里面，让生产制造工厂透明化的管理。同时我们自己的设备，包括客户的设备、同行的设备，另外创客的设计可以放在O2O平台上实现交易撮合，来实现更高性价比的交付。这就是3D罩云平台。
    讲了非常多，讲点落地的事情。也就是到底哪些领域能用什么材料？传统用什么材料，三维打印用什么材料，到底能不能用？这是很重要的问题，很多人侃侃而谈，今天这个能做，明天那个能做，你是做样件还是真正跑在路上的汽车产品、零部件。比如压铸模，现在可以用H13做，或者用18In300也可以，或者用金属打印做一个套件。还有热冲压部分，我们用H13也可以。还有注塑模具。我想在这里表明的，我们可以跟传统方式去媲美，甚至在某些数据方面可能还更优。有一个数据非常重要，大家不要小看铸造，汽车里面15%—20%是铸件。刚才讲了，是不是相等，是小于还是大于？这个数据表一目了然，这里面的数据都是非常棒的一个压铸材料，它的拉伸长度是320兆帕。同样用用中国生产的10系的铝合金来做是430到30兆帕，整整提高了将近100个兆帕。从弹性模量来讲，原来是82个，现在是70到75，略微低一点，这主要是因为增材制造有一个热处理问题，所以弹性模量会小一点。我讲这个内容，在一些关键材料领域，不管做模具还是做金属零部件，是够用的。
    （PPT图示）这是我们做的产品，左边是冷却水路，是一个汽车电子产品，终端客户是宁波的聚成电子（音译）。这里我蛮想推翻王老师所说的，模具并不贵，这套模具交付给客户2000块钱，一天相当于就可以把这个模具费用挣回来，我们现在已经交付了40套模具，而且还在继续找我们开发产品。右边这个我们正在做，但是不方便写客户名字，所以我找了一篇期刊上的文章，是大连理工大学几个老师做的事情，就是用金属打印来打印冷却水路的嵌块，放在冲压钣金的模具里面进行冷却，同样也进行了CA仿真，最后这个结果是非常棒的。比如它的模面温度降低了49%，均匀性提升了1.8%，这对于车身包括底盘来讲是非常不错的。
    第二是轻量化新能源车，现在新能源车造型非常漂亮，里面可能大量使用一些铝合金或者高强度钢。原来这个材料用的是铸铁，现在改用不锈钢，316。我们用了不锈钢之后的力学性能，原来抗拉强度是450兆帕，现在大于1000兆帕，韧性增强了。第二个是轻量化，减轻了50%。这是跟萧山的一家初创企业做的一个合作案例，他们是做汽车底盘开发的，可能将来做OEM，包括做一些产品的共同开发设计，这是一个非常典型的案例。为什么做转向接？因为它用的是轮毂电机，而轮毂电机安装需要合理的空间，但是传统铸造非常笨重，很难做轻量化的设计，还有把空间提升。
    （PPT图示）这是我们在铸造里面的一些应用，简单讲两个，第一个是汽车里面的发动机缸盖，这个材料是AC4B、T6。整个时间非常短，两件35天时间，从做砂模到做铸造完成。为什么做这个产品呢？这当时是我们一个客户参加北京的一个车站，要把样车给开发出来，所以紧急让我们帮他们做模型，然后把铸件做出来。最后进行了点火试车，包括台架实验，最后证明是OK的。第二个部分也是汽车的一个部件，我这里没有讲它的优化性能，因为显而易见肯定是不错的，因为刚才王老师也讲到了，原来十大铸造第一非常不卫生、不健康，它的效率也是很低的，需要做蜡模，再去修边、挂浆等等。我目前做的东西不仅表面粗糙度很好，表面粗糙度RA应该是在1.17到3.25，传统是在0.8到3.2，也就是可以做到最优。还有一个是灰烬量非常小，相当于对人体没有伤害。所以从粗糙度，包括灰烬量，以及拉伸强度来看都是非常棒的，我们现在是53，传统是50.4。所以有的老板就说，用你们这个东西扔在地上不会碎，但是传统的蜡模扔在地上就碎了。
    这是创新设计更精密高效的金属零部件，是用316不锈钢做的，是50天的时间，主要是提高它的燃油效率。别看这7%，这对于航空领域，包括一些高性能的传统机械来讲是非常重要的。第二点是液压容器，现在在液压领域做了很多案例，主要是跟工程机械里面液压阀、电磁阀做的创新设计，这里面需要大量的CAE，同时也证明金属打印的确能改善原来出现的湍流的问题，包括效率的问题，我们可以减少压损。第三是定位板，是在汽车电子里面的东西，主要提到的是定位。第四个是热交换器。
    （PPT图示）我们最终的目的是想实现量产，100件或者1000件，这就需要设备要更大，更加体量、更加体积、更加高效。这个体积是600X600X600，左边是多路由嘴，航空航天的，右边也是航空航天的一个盘件，这两个是用四个激光头做出来的。
    最后讲一下非金属。非金属市场也是蛮大的，汽车的塑料材料是非常好的趋势，因为金属材料有非常多的问题，加工时间长，非常贵。但是塑料材料，很遗憾在汽车行业产值太低，不到1万块钱。如果可以把它开发成更多新材料，并且敢去用它的话，我相信这个市场是非常大的。目前我们所知道的，能够进入工业应用的有四个，目前汽车里面应用最大的是PP聚丙烯，车身部件、发动机系统。另外是ABS材料，工装夹具，包括内外饰。第三是PU聚氨酯，这个材料现在在汽车里面主要是做一些内饰，这次我们展会上带来了很多TPU材料，叫高弹性聚氨酯，我们做的是放在鞋子里面穿的中底，但事实上我们公司已经在接上海的一个开发商用TPU做全包围的座椅，更加舒服，根据体型设计高弹性、有记忆功能的弹性座椅，非常棒。最后一个是尼龙，现在从11、12、6，包括碳纤维都可以。
    （PPT图示）这是我们自己以及和著名材料商所做的案例，像缸盖罩、谐振腔、增压管、中冷气室和水室、软管、摇臂工装。
    我们在大的交通领域客户很多，从航空航天到轨道交通，像中车，杭叉工程器械，包括从轮胎、汽车电子等等，我们有很多客户。
    最后分享一下他山之石。
    （PPT图示）这里面有三家著名的公司，看几个主要的数据，宝马已经生产了10万个增材制造零部件，大众有26个工厂部署了90台增塑机，这个数据有点老了，也许求在更新当中。戴姆勒保守一点，已经生产了1000个零件，备品倍件有150个。
    今天的分享就到这里，最后送给大家两句话，希望共勉。第一，未来已来，只争朝夕。因为增材制造说到底是一个3D技术，这里面有技术难点。还有是跟行业如何打通的问题，大家互相教育、互相分享。第二是在座同行们希望立足增材的价值，大家开放、学习、实践、迭代，共创增材制造在汽车行业的价值以及实践。
    谢谢大家。