面对大势已定的电动汽车发展趋势，传统汽车厂商正在奋力突围。大众汽车于2019年就宣布与GKN和HP一起在HP Metal Jet系统上生产10,000个金属零件，强调了其对汽车金属3D打印的承诺。

那么经历了2020年的疫情，大众汽车在将3D打印用于汽车零件的产业化生产方面进展如何？本期，3D科学谷与谷友一起来深度了解，大众将惠普的金属3D打印技术用于制造目的的最新探索。

© hp

在合作的基础上逼近目标

根据大众汽车2019年发布的计划，将在大众汽车上使用HP的金属3D打印技术，首先是进行大规模定制和装饰部件的制造，并尽快将惠普的Metal Jet金属3D打印的结构部件集成到下一代车辆中，并着眼于不断增加的部件尺寸和技术要求。

大众汽车的目标是每年制造5万至10万个的足球大小尺寸零件。根据3D科学谷的了解这些3D打印组件可能包括变速杆和后视镜支架等。增材制造凭借其在轻量化方面的优势而在不断增长的电动汽车的生产领域中获得部署，当时HP预计不久的未来将生产经过完整安全认证过程的金属零件。

那么时隔一年半，大众汽车是否接近其目标呢？

根据3D科学谷的了解，目前大众汽车成立了加州创新与工程中心 (IECC)，推出了一款集成 3D 打印的独特概念车，并很快宣布与 GKN 和 HP 一起在 HP Metal 上生产了 10,000 个金属零件喷射3D打印系统。正是这一里程碑为大众汽车与惠普继续合作，将大众的3D 打印结构部件集成到其下一代汽车中铺平了道路。

大众汽车是最早使用 HP Metal Jet 技术的合作伙伴之一© 大众汽车

大众汽车表示，金属粘结剂喷射3D打印技术将推动汽车制造中 3D 打印的生产成熟，从而使该技术具有成本效益。为了利用粘结剂喷射的优势，大众汽车正在扩大与惠普的合作伙伴关系，以布局更多产能，并引入西门子为该技术提供专门的软件。

© 惠普

最新的进展情况令人激动，从2021夏天开始，大众、惠普、西门子将在大众先进的3D打印中心建立一个联合专家团队。通过各自的合作伙伴关系，两家公司将探索未来可以通过粘结剂喷射经济快速地生产哪些组件，还将研究 3D 打印如何支持大众汽车的数字化生产转型。

大众汽车和西门子还将合作通过嵌套优化构建室中组件的定位，从而使每次打印会话生产的零件数量增加一倍。

通过西门子的自动化和软件解决方案，大众汽车将能够更快、更灵活、使用更少的资源来开发和生产零部件。

到目前为止，使用粘结剂喷射制造的第一批部件已送往大众汽车的奥斯纳布吕克工厂进行认证。该零件用于大众汽车的 T-Roc 敞篷车的 A 柱，据说重量是由钢板制成的传统部件的一半。

大众汽车此前曾对 3D 打印的金属汽车零部件进行过碰撞测试，但直到现在，大规模生产还没有证明具有成本效益。大众汽车表示，将粘结剂喷射技术集成到大众的 3D打印能力中将改变这种状况，并使某些汽车零部件的生产线在经济上可行。

大众汽车的目标是到 2025 年，每年在其沃尔夫斯堡工厂生产多达 100,000 个 3D 打印汽车零部件。而与西门子的初步合作是两家公司在数字化生产平台领域更大、更全面的战略合作伙伴关系的一部分。

l 文章来源：3D科学谷内容团队

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面对大势已定的电动汽车发展趋势，传统汽车厂商正在奋力突围。近日，大众汽车宣布将与GKN和HP一起在HP Metal Jet系统上生产10,000个金属零件，从而重申了对汽车金属3D打印的承诺。

来源：大众汽车

 新维度新生态

为了强化大众对金属3D打印的重视意识，大众还通过HP Metal Jet 3D打印系统生产其新型ID.3电动汽车的微型模型，用于市场宣传目的。

售价为30,000欧元的ID.3电动汽车于2019年11月4日投入量产。德国联邦总理默克尔（Angela Merkel）观看了德国中部茨维考（Zwickau）工厂装配线的第一批车辆。一旦2021年全面投入运营，这家耗资13.3亿美元的工厂每年将生产33万辆电动汽车，这是大众汽车“全球电动攻势”战略布局的一角。该公司表示，茨维考工厂将成为“欧洲最大，效率最高的电动汽车工厂”。

大众集团预计，到2028年，电动汽车的年销量将达到2200万辆，虽然最初用惠普的Metal Jet制造的零件可能看起来并不重要，但这是标志着三阶段战略路线图第一步的里程碑。

惠普金属3D打印三阶段战略路线图

惠普将在大众汽车上使用HP的金属3D打印技术，首先是进行大规模定制和装饰部件的制造，并计划尽快将Metal Jet金属3D打印的结构部件集成到下一代车辆中，并着眼于不断增加的部件尺寸和技术要求。

未来的目标是每年制造5万至10万个的足球大小尺寸零件。这些3D打印组件可能包括变速杆和后视镜支架等。增材制造将凭借其在轻量化方面的优势而在不断增长的电动汽车的生产领域中获得部署，HP预计不久的未来将生产经过完整安全认证过程的金属零件。

根据大众汽车技术规划与开发负责人Martin Goede博士，大众对通过增材制造进行工业化的愿景已通过HP Metal Jet迅速变为现实，HP Metal Jet改变了汽车行业，惠普的创新步伐和先进的技术能力超出了预期。大众正在积极实现其发展进程的里程碑，并正在积极确定和开发用于生产的功能部件。

根据惠普3D打印和数字制造部门全球金属主管Tim Weber，汽车行业的数字化转型正在进行中，大众汽车公司以战略眼光和大胆的行动引领潮流。惠普致力于提供客户所需的设备与方案，以突破性的经济效益加速设计和生产高质量的最终零件。惠普与大众汽车以及GKN等合作伙伴一道，走在了未来工厂的发展路线上。

直到2021年，HP Metal Jet才能为更广泛的用户群使用，但抢先体验将带来一招领先处处领先的优势。目前大众对HP Metal Jet提供的技术能力感到满意，包括零件的制造速度，质量和低成本。

 3D科学谷Review

根据《暗知识》，电池的成本正在呈现稳步下降的态势，十年后电池成本只占整车成本的1/50，几乎可以忽略不记。即使没有自动驾驶技术，整个汽车行业也会像电动汽车大规模转型。

电动汽车的巨大商业前景，将催化原来静态的汽车产业供应链变为动态的生态系统。在3D科学谷看来，3D打印以其免除模具，成就复杂细节的特征从“基因”上与动态的生态系统是十分贴合的。

金属在3D打印领域，以Binder Jetting-粘结剂喷射金属3D打印技术为代表的间接金属3D打印以高速，低成本获得了业界的高度关注。

Binder Jetting-粘结剂喷射金属3D打印过程中实现精细地散布和压实细金属粉末并非易事，这其中需要许多精确的过程来快速和可重复地完成该操作。此外，确保均匀的铺粉只是重要的过程控制的一部分，还需要控制用于粘结剂喷射的喷墨打印头必须每秒精确地输送数千个微小液滴（10-80微微升）。在打印头速度高达1米/秒甚至更快的液滴速度时，液滴必须准确地撞击粉末而不会发生飞溅。

根据3D科学谷的市场观察，喷墨打印头正是惠普的一大核心优势。此外，粘结剂的化学技术是Binder Jetting粘结剂喷射金属3D打印技术区分其解决方案的领域之一。

又快，又好，这永远是相互矛盾的挑战，按照惠普的技术应用发展路线图，到2021年，其金属3D打印设备将用于汽车领域的结构件获得安全认证的生产。

面对即将发生的汽车结构件制造游戏规则的改写，汽车厂商将如何应对，3D科学谷将保持持续关注。

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大众汽车在Autostadt开设了一个全新的高度现代的3D打印中心。这使得Autostadt成为大众集团金属3D打印的中心。新的起点，这个3D打印中心目前在大众集团都发挥了哪些作用呢？

为批量生产积攒know how

 大众汽车模具制造的3D打印

将设施从460平方米扩展到3,100平方米，对于大众集团来说不仅仅是新的3D打印工作空间，对于模具制造商和开发商，设计师和研究人员来说，他们可以通过更加敏捷的方式在跨学科环境中协同工作。由于3D打印设备的模块化，可扩展设计理念，这些可以消除工作过程中的许多手动步骤。一方面，自动化流程将使大众汽车模具制造能够使其生产流程更加高效和经济高效。另一方面，3D打印过程还将允许大众更快速地生产更多数量和不同设计的零件。

图：在3D打印中心的开幕典礼上，大众集团展示了一种称为binder jetting的金属3D打印生产工艺，为速度，灵活性和自动化设立了新的标准。这台设备是由3D打印设备制造商HP和组件制造商GKN合作开发的。

目前，Autostadt的模具制造部门仍在研究和制造原型和模具。但模具制造专家也在致力于轻量化零件的3D打印的研究，计划还要求将3D打印技术用于现场的批量生产。

 赛车的3D打印部件

在开发 I.D. R Pikes Peak 电动赛车时，大众工程师通过3D打印生产了大量零件。

3D打印将在汽车制造发挥关键作用，这已经可以在赛车 I.D. R Pikes Peak 电动车的开发过程中看到。在开发工作的风洞测试过程中，大众汽车的工程师开发了一些原来由各种单独零件组装而成的结构一体化零件，这些零件由3D打印制造技术一次性完成。这些部件可用于试驾，甚至用于成品赛车。

 用于月球车的3D打印车轮

但大众并不是集团中唯一使用金属3D打印的品牌。位于Ingolstadt的3D打印中心的奥迪团队也在研究如何进一步推动其品牌和技术发展。备件生产在该3D打印中心也起着重要作用。备件并不需要与原装一样的替换零件，例如W12发动机的水连接管，在3D打印中心通过使用选区激光熔融等工艺生产出新的连接管。而奥迪月球车采用了很多3D打印技术，例如，它的车轮就是由位于这个中心的金属3D打印设备生产的铝合金材料制成的。

 老式跑车的3D打印备件

图：保时捷使用3D打印技术为经典车型制造单个零件，例如保时捷959。

保时捷品牌在使用3D打印机生产小批量的零部件，3D打印技术制造的所有零件都必须满足机械性能和表面质量要求，才能最大程度地保证保时捷高端车的需要。一个例子是保时捷959中的离合器释放杆，原来的零件已经受损无法再用。这种灰铸铁部件必须满足非常高的质量要求，并且由于超级跑车本身的生产数量较少而难以找到现成的替换件，3D打印使得单个零件的生产变得快速、经济。

 世界上第一款用于超级跑车的3D制动钳

布加迪是大众汽车集团的另一个成员，它开发出世界上第一款采用增材制造的制动钳，全新的3D打印制动钳是为高档运动车布加迪凯龙（Bugatti Chiron）而生产的，每个前卡钳上有8个钛制活塞，每个后部装置上有6个钛活塞，制动钳的设计采用仿生力学原理，新的设计将重量优化到最小同时具备最大的刚度。

与之前安装在布加迪凯龙龙等汽车中的铝制部件相比，3D打印的钛制制动钳可以节省相当大的重量并且更加坚固耐用。之前想采用钛合金材料来制造这样的制动钳难度是非常大的，由于钛材料的强度非常高，想像铸造或锻造铝的常规方法那样获得这样的零件技术难度很大。而3D打印打开了生产更加复杂的零件和难加工材料的可行性。

大众汽车集团计划在未来继续深入研究3D打印技术的应用，目标是在批量生产中推广3D打印技术。

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