在汽车领域大有可为！Zortrax 3D打印技术帮助丰田降低夹具生产成本和交货时间

导读：近年来，将3D打印推向产业化道路是全球制造商一直在努力的事情。像航空航天、海洋国防这些领域虽然也常见增材制造的身影，但它们距离日常生活仍有一段距离，而汽车行业则毫无疑问成为了3D打印大众化应用的首选之一。

2023年1月28日，南极熊获悉，日本著名跨国汽车公司丰田近日向外界透露了他们正在采用Zortrax 3D打印技术，来帮助优化其汽车装配作业流程。

在其位于Walbrzych和Jelcz-Laskowice的两个波兰工厂，丰田已经从CNC加工装配夹具转向使用Zortrax M300 Plus系统按需生产。在转型过程中，这家汽车业的老牌企业已经成功地减少了制造基本工具和备件的成本和交货时间，从而大大优化了车间生产线的性能。

丰田公司负责3D打印的工程师Łukasz Kondek解释说："我们不必储存备件，因为我们可以按需3D打印它们。只要有这样的需求，我们就可以启动3D打印流程，而不必等到我们的工具部门（或外包商）有能力来处理我们的订单。可以说，3D打印将等待制造所需工具的时间从几周缩短到几天，有时甚至几小时。我们可以自由地优化我们的项目，因为3D打印机可以实现几乎所有可以想象到的几何形状。"

△丰田公司的汽车生产流程。照片来自Zortrax。

Zortrax的M系列3D打印

虽然Zortrax在2018年随着原始Inkspire系统的推出而扩展到树脂3D打印领域，但它作为熔融丝制造（FFF）机器的制造商是最有名的。在其投资组合的这一方面，该公司提供有Endureal、M200 Plus、M300 Dual和M300 Plus 三款经典3D打印机型，每一款设备都是基于其专有的Layer Plastic Deposition Plus（LPD）挤压技术。

丰田公司选择安装了三者中最大的一款——M300 Plus 3D打印机，这款机型凭借其300 x 300 x 300毫米的构建体积，能够在单次打印中创建巨大的零件。这意味着用户在实践中不必将大尺寸模型分解成单独的部件进行组装，而这可能需要对部件连接处进行整合，因为这些薄弱环节往往会影响长期的耐久性。

M300 Plus系统的整套工厂管理软件也使得它特别适合于大规模部署，它对第三方丝材的兼容进一步促进了设备的广泛应用，包括从太阳能产品原型制作到独特的“赛博朋克风”cosplay服装的制造。

为了进一步提高产品的性能，Zortrax还计划继续为机器引入新的兼容材料和升级。去年，该公司推出了一种新的 "太空级 "Z-PEEK三维打印长丝。此后，Zortrax又推出了全金属包，使金属3D打印在Endureal上成为可能。

△丰田Zortrax M300 Plus构建平台上的3D打印发动机盖的一部分。照片来自Zortrax。

丰田在波兰的3D打印探索

丰田在波兰的工厂的大部分工作都是围绕着将发动机安装到组装的汽车上，然后在欧洲销售。现在有3000多名员工在丰田的汽油车和混合动力车上工作，这些工厂内有专门的3D打印实验室，安装了价值超过2.3万美元的Zortrax设备。

多年来，丰田公司波兰工厂的工程师们在夹具、工具和备件生产应用中使用到了Zortrax M300 Plus。目前在该公司工厂3D打印的零件分为四类：定位夹具、装配夹具、装配工具和盖板。这些部件一旦打印出来，通常会与使用减材技术制作的其他部件结合起来，形成集成组件。

例如，一些丰田汽车中使用的仪表具有3D打印的主体。然而，由于这些仪表上的针脚不断与金属表面接触，它们现在被数控加工，以提高其耐久性。

此外，丰田的装配线夹具以前是由一个配备数控机床的独立部门制造的。因此，该公司的工程师不得不围绕传统制造技术来设计这些工具，这也对他们造成了许多限制。然而，自从改用3D打印技术后，丰田已经能够大幅削减交货时间，并最大限度地减少装配线的中断。

Zortrax研发主管Michał Siemaszko补充说："在制造业和工业领域部署Zortrax 3D打印机的主要好处之一是它具有久经考验的稳定结构和易于维护，这意味着像丰田这样的全球制造商在打印对保持装配线运行至关重要的设备时可以依靠它们。可靠性是至关重要的，因为即使是短暂的延迟也会产生远远超过打印机本身价值的损失。因此，我们为大型工业客户提供的是保证。"

△Zortrax Z-PEI 1010 3D打印夹具。照片来自Zortrax

汽车夹具、工具和固定装置中的增材制造技术

丰田公司并不是唯一一家使用3D打印技术制造夹具、固定装置和工具的汽车制造商，而且该技术也在汽车领域得到了持续的发展。2021年，奥迪宣布在其位于英戈尔施塔特的金属3D打印中心使用更多的EOS-3D打印工具，A4轿车等车型就是在那里组装的。

同样在2021年，斯柯达还对外透露在汽车备件生产、原型设计和工具应用中部署了3D打印。作为在其制造设施中数字化翻倍计划的一部分，该公司已经建立了几个打印工厂，不过它使用的是由Prusa等主流打印品牌开发的打印系统。

在其他地方，FreeFORM Technologies使用ExOne粘结剂喷射技术，也为汽车行业3D打印了工具。在过去，该公司为Allegheny Electric Service公司3D打印了一个复杂的臂端工具部件，该公司又将其连接到一个六轴FANUC机器人上，作为部件检测系统的一部分。