捷豹路虎3D打印专家解密：如何借助增材制造提升40万辆汽车的生产效率

2024年10月8日，南极熊获悉，在最近举行的英国增材制造协会(AMUK)会员论坛上，捷豹路虎(JLR)的增材制造技术专家Luke Fox详细阐述了3D打印如何提升英国豪华汽车的生产效率。

△Luk Fox在AMUK论坛上发言

Fox强调，增材制造在捷豹路虎的工作流程中发挥着至关重要的作用。他指出，虽然3D打印并不用于大规模生产最终部件，但在满足日益增长的定制需求和加速功能原型测试方面展现出巨大潜力。他表示：“我们在增材制造中心(AMC)内部制造的绝大多数部件都是为了测试功能。没有3D打印，我们无法如此迅速地完成测试。”

在论坛上，Fox还探讨了增材制造如何应对汽车行业面临的可持续发展挑战。随着环保法规的日益严格，汽车制造商正在努力降低碳足迹。

△GKN Aerospace的全球技术中心，AMUK会员论坛在此举办

捷豹路虎的增材制造

本次论坛在航空航天制造商GKN Aerospace位于布里托尔的全球技术中心举办，旨在探讨英国增材制造的现状及未来发展方向。

Fox详细介绍了捷豹路虎的全球业务布局，指出公司在英国设有三家汽车制造厂，并在斯洛伐克、巴西、中国和印度设有生产基地。作为塔塔汽车的全资子公司，捷豹路虎致力于生产高端汽车品牌，如揽胜、卫士和捷豹等。

2018年，捷豹路虎曾承诺每年生产100万辆汽车。但Fox解释说，随着战略的调整，公司现在优先考虑质量而非数量，预计到2023年将生产约40万辆汽车。增材制造在实现这一质量目标方面发挥着关键作用。

捷豹路虎的增材制造中心位于盖登高级产品创造中心，配备20台工业3D打印机，涵盖HP Multi Jet Fusion (MJF)、EOS系统、SLA、FDM和PolyJet等六种增材制造技术。其中，聚合物粉末床熔合技术占公司增材制造能力的87%。Fox补充道：“目前我们仅专注于聚合物业务，暂未开展金属3D打印。”

作为公司内部的卓越中心，AMC承担着从早期设计模型到功能部件等多种角色。Fox指出，捷豹路虎各部门的工程师均可申请3D打印组件，促进了跨部门的协作与创新。

此外，捷豹路虎在哈利伍德工厂等生产基地的工程师也拥有约十几台工业级FDM 3D打印机，其它制造和工程站点则配备小型桌面FDM系统。这些系统用于快速原型设计和测试，随后再将复杂部件送至AMC进行生产。这种分散式的增材制造方法有助于保持灵活性和响应速度。

△位于盖登的捷豹路虎增材制造中心的EOS 3D打印机

3D打印助力汽车开发

捷豹路虎正积极利用增材制造技术来改善汽车零部件的生产和替换。以2019款捷豹XE SV Project 8为例，该车型采用了多个增材制造零部件，如前车牌支架和座椅头枕支架，尽管该车限量生产，仅有300辆。更为实际的应用则围绕遗留部件的替代，例如1999款路虎发现2的座椅把手，因原制造公司关闭且模具遗失，客户希望从经销商处订购替换件。捷豹路虎通过3D打印这些零部件，且在设计中进行轻微改动以提高耐用性，每年打印大约50个，客户对此通常并不知情。

大规模定制也是增材制造在汽车领域的重要应用。捷豹路虎正在研究如何通过3D打印实现个性化油箱盖和仪表板的定制，确保该技术在未来得到广泛应用。

该公司的增材制造工作主要集中在功能原型设计上。Fox表示，3D打印原型部件加快了测试过程，使设计更改和评估更加迅速。例如，针对路虎卫士SUV后座狗抓伤保险杠的问题，
团队利用3D扫描技术对狗爪进行扫描，生成其数字模型，然后通过3D打印技术制作出与真实狗爪相同或相似的复制品。这一过程帮助团队更好地理解狗爪对路虎卫士SUV后座保险杠的影响，从而设计出有效的保护条，减少因狗爪造成的损坏。

△3D打印的路虎发现2替换座椅把手

未来，捷豹路虎计划进一步扩展增材制造的应用，特别是在金属3D打印方面。该公司已经开始利用外部金属3D打印为豪华车型Range Rover SV 460生产后桌组件，年产约40个。随着技术的进步，该公司致力于将金属3D打印技术应用于更多的大批量制造中。

在一个正在进行的项目中，捷豹路虎通过激光粉末床熔合技术进行初步概念验证，未来计划生产数百个金属部件，以实现更严格的测试和改进。Fox指出，采用粘合剂喷射技术与金属注射成型（MIM）相结合的方式，将使零部件的机械性能更接近目标要求，从而在大规模生产前更有效地微调设计。

Fox强调，平衡内部能力与外部合作至关重要。虽然捷豹路虎能内部制作原型并进行测试，但实现全面生产通常需要外包给专业供应商。此模式已被其它汽车制造商如兰博基尼所采纳，成功验证后，逐步将生产流程外包给第三方。

△捷豹路虎位于斯洛伐克尼特拉的生产工厂的生产线

3D打印汽车可持续发展的未来

随着环境法规的日益严格和迫切，增材制造在汽车领域的应用正在增长。

意大利的3D打印机制造商Prima Additive正在与自动化和机器人公司Comau合作开发一种可3D打印的刹车盘涂层。该工艺可以将刹车盘退化相关的污染排放减少80%，从而满足相关的可持续发展目标。根据欧盟(EU)的欧7标准，要求到2026年底将刹车盘的颗粒排放量减少27%。

Fox指出：“我们可以利用这一优势，在汽车领域越来越多地采用增材制造，其中一个原因是这种方法比传统制造工艺更具可持续性。”他提到捷豹路虎的2039年净零排放战略确实非常难以实现，但强调尽管成本增加，公司仍然致力于实现这一目标。“我们愿意投入更多资金，因为我们的客户愿意为可持续的选择支付更高的价格。”

值得注意的是，捷豹品牌目前只生产F-Pace SUV，并正努力全面摆脱燃油车。该品牌承诺将在明年推出全电动产品线，所有捷豹车型都将采用专用的纯电动模块化架构进行制造。

捷豹路虎还宣布计划通过塔塔每年投资35亿美元（约合247亿人民币），以支持新电动车型和基础设施的开发。除了电力之外，该品牌还致力于开发其它可再生能源。