通用汽车如何投资增材制造和电动汽车

导读：像通用汽车这样的国外汽车制造商已经开始在生产过程中广泛使用增材制造技术，并且还在向汽车制造行业内推广这种技术。

2022年7月28，南极熊获悉，通用汽车公司投资了8100万美元生产一种全新的凯迪拉克车型，即CELESTIQ——一种电动汽车（EV）。这些钱被投资于购买和安装旗舰轿车的设备，预计将在2023年底投入生产。

△凯迪拉克CELISTIQ将是手工制造的。超过100个零件将是3D打印的。图片来源：通用汽车

关于这一点，有几件事需要了解：

1.      就价格而言，这款车型属于“旗舰车型”，因为车辆成本估计从30万美元到40万美元以上不等。

2.      该车的生产不会在装配厂进行，而是在密歇根州沃伦的通用汽车全球技术中心进行，这是一个以设计和工程而非制造为主要活动的园区。

3.      通用汽车总裁马克·罗伊斯（Mark Reuss）表示，CELESTIQ将是“纯手工建造的”。

4.      与这个领域最相关的是：这款三厢车将比任何其他通用汽车拥有更多的增材部件——化妆品和结构、金属和塑料——而不是少数。据估计，它超过100个部分。

通用汽车的过去和现在

2020年12月，通用汽车在其技术中心开设了一个15,000平方英尺的增材工业化中心（AIC）。它包括24台机器，技术种类涵盖SLS、SLM、FDM和Multi Jet Fusion 4种。

通用汽车技术中心工作的增材设计和制造产品应用工程师Ali Shabbir表示，现在设施内机器的大致数量保持不变，但 "这是一个动态的过程"。他解释说：“随着团队成员对设备和材料的熟悉，机器也在不断更新换代。我们想确定这些机器的真正能力，然后在其他设施中为它们找到能够发挥作用的地方。"

△虽然通用汽车长期以来一直在使用增材制造工艺，但它正在作出协调一致的努力，对更多的设计师、工程师和制造人员进行培训，让他们了解该技术的原理，以往这些人可能更熟悉加工、成型和冲压。图片来源：通用汽车

尽管有黑翼（Blackwings）车型的部件生产订单需求，但Shabbir表示现在AIC并没有进行系列部件生产。他说，团队成员正在努力深入了解增材制造技术，以最大化发挥设备的效能。这将使他们能够了解需要哪些特性，以便走向批量生产的操作。

然而，功能原型设计是他们目前在AIC认真进行的事情。Shabbir解释说："这是为了让产品更快地进入市场。AIC能够在更短的时间内生产出用于测试的部件，而不是用更传统的制造方法来制造部件。各种车辆的应用是多种多样的，熟悉车辆不同部分的工程师都在研究增材的机会，我们可以看到应用无处不在。"

Shabbir和他的同事们当前正在做的一件事就是为员工们普及增材制造专业知识。在他的团队中有一个基层倡议，即走出去与其他设计师、工程师和制造人员合作，以建立新的增材制造标准和规范，促进这项技术的部署。

Shabbir也表示，目前在团队中存在着对使用传统加工和成型技术的偏见，但他们正在努力使人们看到机会和优势。其中一种方式是通过增材制造创新实验室来实现的，该实验室位于通用汽车的科尔工程中心，拥有大约14台商业级别的机器。Shabbir将其描述为一个 "创客空间"。他指出，在COVID之前，实验室周围有很多人流，这引起了很多人的兴趣。随着越来越多的人回到技术中心，这种风潮将继续下去。

通用增材制造汽车的两个重点方向：材料和设备

对于材料，Shabbir表示通用汽车希望看到材料组合的扩大，特别是能开发出更多汽车可使用的低成本钢和铝材。聚合物是另一种大量使用的材料，但找到适合应用的方向可能是一种挑战。

鉴于受到过去几年里生产供应链问题的影响，通用汽车公司对单一来源的材料不感兴趣，它更希望增材制造材料能够采用某种开源模式。

关于设备的问题，通用汽车公司的理念简单来说就是越大越好。不管是在汽车的内部还是外部，都装配有大尺寸的面板和部件。现在的替代方法是在CAD中设计出分割的部件，再打印出来，然后在把它们连接起来。该公司认为对于聚合物制作的应用部件应该达到1米以上，金属材料则是600毫米。

△通用汽车公司全球技术中心园区位于密歇根州东南部，占地710英亩，该基地有22,716名员工。该公司正在那里投资8100万美元用于制造凯迪拉克CELISTIQ的设备，这就说明了这款手工制造的汽车将是通用汽车的技术之旅，因为虽然在技术中心有制造工程，但本身并没有制造。图片来源：通用汽车

对于即将生产的凯迪拉克CELISTIQ车型，Shabbir认为：“除了考虑打印零件的便捷性以外，还必须考虑到经济因素。当看到一个特定的零件时，需要对增材制造技术改善它的可行性和必要性进行评估。即使是可以进行拓扑优化的零件，也可能最好保持原样，因为修改后的结构可能会导致额外的后期处理，这意味着额外的成本，你必须考虑到整个价值流。”