宝马通过3D打印实现机器人夹具减重20%—30%，显著提升生产效率与环境效益

2024年10月12日，南极熊获悉，BMW宝马集团宣称，已在生产过程中实现了关键突破，特别是在制造机器人夹具方面。

△宝马的夹持原件与汽车装配零件

宝马集团进一步解释，自1991年以来，它们一直致力于利用3D打印技术推动汽车制造和生产辅助工具的创新。最初，这项技术仅用于生产单个零件，但现在其应用范围已扩展至制造工具和工作辅助工具，为该集团的生产流程带来了革命性的变化。如今，这项技术不仅用于设计特殊车型、概念车、原型车、赛车及量产车型的零部件，还在宝马工厂的汽车制造和生产辅助工具生产中发挥着重要作用。

3D打印技术的优势与应用

宝马集团在全球范围内每年通过3D打印生产超过40万个零部件，这一数字凸显了该技术在生产效率和灵活性方面的显著优势。位于慕尼黑北部奥伯施莱斯海姆的增材制造园区是宝马集团专门的研究和生产基地，2023年，该园区通过3D打印生产了超过30万个零件，其余零件则由宝马集团的全球生产网络制造。

宝马集团增材制造园区负责人Jens Ertel表示，增材制造的应用不仅提高了生产效率，还带来了显著的环境效益。通过3D打印，宝马能够快速、经济且灵活地生产生产辅助设备和搬运机器人，并根据具体要求进行调整，优化重量，从而提高生产线速度、缩短周期时间，并降低成本。

宝马在兰茨胡特工厂使用这种3D打印拓扑优化的机器人夹持器将CFRP材料装入压力机并取出成品零件

3D打印在生产中的应用实例

宝马集团的兰茨胡特轻量化结构技术中心展示了3D打印技术在生产中的具体应用。例如，它们利用3D打印技术生产了一个用于BMW M车型CFRP车顶的夹具，制造耗时22小时，重量仅为150公斤，比传统制造方式减轻了约20%。这不仅延长了维护间隔，还使机器人夹持器更加耐用和具有弹性。

此外，宝马集团还使用了新的、更轻的夹爪，这些仿生的、拓扑优化的机器人部件重量减轻了25%，从而在CFRP车顶生产中只需要一个带双夹爪的机器人，而不是之前的三个。这些双夹爪都是在宝马集团兰茨胡特工厂通过3D打印自行制造的。

3D打印在车身车间的应用

在慕尼黑的车身车间，宝马集团使用了仿生机器人夹持器来夹住和移动BMW i4的整个地板组件。这种新一代夹持器在重量和最大负载方面得到了进一步优化，重量约为100公斤（包括附加装置），比其前身轻30%。这种精巧的结构是由砂型铸造和铝混合而成的，可用于重载机器人，从而节省能源并减少二氧化碳排放。

△夹具只是宝马3D打印机器人帮助提升生产效率的方式之一

Synera软件的创新应用

为了实现最佳的3D打印效果，宝马集团使用了Synera软件（前身为Elise），由BMW iVentures精心开发。Synera通过高效优化现有流程和计算，几乎可以一一对应地按照预期设计对仿生结构进行3D打印，这归功于其高度的灵活性。

在宝马集团的增材制造园区，设计和施工专家团队不断比较各种软件解决方案，以发现进一步优化的潜力。此外，宝马集团还为制造机器人夹持器的3D打印机开发了解决方案，以自动化材料结构的工程设计，使打印速度更快，从而更高效。

总的来说，宝马集团通过3D打印技术在生产中的广泛应用，显著提升了生产效率、降低了成本，并减少了二氧化碳排放。这一创新技术的应用不仅展示了宝马在汽车制造领域的领先地位，也为未来的可持续发展奠定了坚实的基础。