打造汽车3D打印产线,宝马牵头的IDAM计划发展情况如何?

2019年3月27日,IDAM联合项目在慕尼黑举行了启动会议,旨在为增材制造业进入汽车系列生产铺平道路。IDAM的目标是推动“汽车领域的增材制造(AM)技术的工业化和数字化”。在这个项目中,12个项目合作伙伴正在为可持续地加强德国的技术先锋地位做出持续努力,并为德国在下一次工业革命中的制造强国地位奠定重要基石。

IDAM计划至今已经进展了一半,本期,3D科学谷与谷友一起就合作计划中成员单位之一GKN的进展来了解下IDAM的项目状况。

Part_BMW宝马量产的3D打印汽车零件

block 汽车产业化,3D打印破局突围之路

这项耗资2000万欧元的计划部分由德国联邦教育与研究部(BMBF)资助,并聚集了12个合作伙伴:亚琛工业大学数字制造DAP学院Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术研究所、慕尼黑工业大学金属成型和铸造学院、GKN粉末冶金,宝马集团,Aconity(美铝分拆出来的增材制造业务),Concept Reply,Myrenne,Intec,Kinexon Industries,Volkmann,Schmitz Spezialmaschinenbau。

每个合作伙伴都在其特定的专业知识领域做出贡献,以帮助建立一条全自动的,产业化的增材制造试点生产线。IDAM的目标是建立两条试验线,一条在GKN在波恩的工厂,另一条在宝马集团在慕尼黑的工厂。

Video cover_BMW_Munich宝马汽车慕尼黑3D打印园区内的产品开发。来源:宝马汽车

block 模块化生产线

IDAM团队正在将增材制造技术向符合特定要求的方向努力,以生产质量一致的零件以及基于特定组件的个别备品备件。目标是每年3D打印至少50,000个批量生产的零部件和10,000多个零件和备件。IDAM试生产线包含一个开放式体系结构,该体系结构可适用于任何LPBF系统(选区激光金属熔化3D打印技术)。

GKN粉末冶金是IDAM联盟的重要成员,也是德国波恩工厂两条试点生产线之一的主办方。GKN利用其在常规粉末冶金系列生产中的广泛知识以及在金属增材制造方面的经验来创建工业化、自动化的工厂设置。

IDAM中的模块化方法还可以使GKN产品组合中的其他增材制造技术(例如金属粘结剂喷射)实现数字化连接并从新的开发中受益。在IDAM项目的框架内,GKN充当了各个项目成员之间的关键桥梁,将过程开发的概念从学术方面转变为以应用为中心的策略。GKN和宝马还提供了对资格认证过程的重要见解,并为正在开发试线模块的中小型企业提供支持。

Video cover_BMW_Munich2宝马汽车慕尼黑3D打印园区通过VR进行生产规划。来源:宝马汽车

目前,IDAM项目处于检查中试线模块概念的阶段,准备在2021年初验收其余模块,目前还有大约有一年的时间来测试和验证。换句话说,数字架构已接近尾声,由于生产线的模块化结构,必要时可以升级换代,各个模块可以适应不同的生产要求,此外,可以灵活地控制工艺步骤。通过综合考虑融入汽车生产线的要求,项目合作伙伴计划将流程链中的手工部分从目前的约35%减少到不到5%。与此同时,3D打印金属零部件的单位成本应该减半。

block 建立数字架构

在过去的一年中,要解决的最关键问题是创建数字架构,包括数字标准和AM过程链的IoT连接概述。覆盖整个增材制造过程的数字架构对于确保增材制造过程链模块之间的通信以及实现批量生产所需的可靠性至关重要。

适应数字体系结构的最大障碍之一是为各种LPBF系统(选区激光金属熔化3D打印技术)创建一个全面的解决方案,这些系统在与流程链的接口上都各不相同。

GKN_EOSGKN工厂内的EOS设备。来源:GKN

市场上LPBF系统(选区激光金属熔化3D打印技术)的多样性使实现可靠且灵活的接口变得非常困难。GKN当前正在验证最近购买的EOS M300-4四激光系统,测试多激光曝光策略,并提高系统的生产率。目前,新的金属增材制造系统已于2020年5月在公司的波恩工厂安装。

block DP600钢的工业潜力

随着IDAM项目接近一半的进展,最显着的进步之一是GKN对金属粉末材料的鉴定,证明了DP 600双相钢在汽车市场上工业化的巨大潜力。这是一种双相钢,可以使用热处理方法调节其机械性能。

DP 600双相钢气体雾化材料目前已在EOS M300-4系统上进行了验证,其伸长率达到13%(原样),达到22%(经热处理),拉伸强度达到700 MPA(经过热处理)。这些特性使得双相钢材料成为汽车及其他工业市场结构性件应用的理想选择。而通过将水雾化粉末用于未来应用,可以进一步降低零件成本。

block 科研为IDAM项目护航

值得一提的是IDAM联盟中两家重量级成员:亚琛工业大学数字制造DAP学院Fraunhofer ILT弗劳恩霍夫激光技术研究所。从1995年开始,亚琛的Fraunhofer就一直在推动增材制造突破界限,从混合制造,到选区激光熔化技术SLM的专利诞生,到模具应用开发、植入物应用开发等等,亚琛这里聚集了技术与应用两条主线的前沿发展趋势。

Fraunhofer_5G_Europe_Video Cover2视频:ACAM为复杂的增材制造导航

视频中ACAM的两位直接领导人Schleifenbaum教授来自Fraunhofer ILT和亚琛工业大学DAP学院主席,Arntz博士来自Fraunhofer IPT

在2015年,以Fraunhofer ILT, Fraunhofer IPT,亚琛工业大学为基础的ACAM成立,通过ACAM聚集亚琛的资源以及应用端的需求,从而进一步推动行业发展。目前有超过100多名科研人员从事增材制造的科研,解锁增材制造复杂奥秘,ACAM集中亚琛的优势资源推动增材制造认证、联合研发、培训教育、产业孵化等多方面的发展。

而ACAM所在的亚琛园区已经建设为欧洲5G工业园区,于2020年5月12日启动了5G网络,通过将近1平方公里的面积,19根5G天线和每秒10G比特的带宽,德国亚琛园区运行着欧洲最大的5G研究网络。5G为制造业带来的革新价值是Networked, Adaptive Production-网络化自适应生产。从自适应生产的目标出发,欧洲5G园区的研发模块包括:用于监视和控制高度复杂制造过程的5G无线传感器,制造自适应:分布式制造控制与干预,区块链,边缘云计算,数字孪生体技术等。

在亚琛,基于5G网络,研究人员已经针对叶片的增材和减材制造和维修过程(例如铣削和激光金属沉积金属3D打印技术(LMD))建立过程仿真和过程链的重新配置。通过在过程中详细记录实际数据,可以通过优化的计划工具使数据一致性并确保计划的透明性。

随着3D打印进入到主流生产技术范畴,与其他传统加工工艺的无缝结合,数字化、自动化、自适应,将成为研究人员推动行业发展的开发方向与研究课题主线。

关于IDAM项目的更多进展,3D科学谷将保持持续关注。

了解3D打印在汽车领域的应用与发展趋势,请前往上篇-《3D打印与新能源汽车白皮书》》《下篇-《3D打印与新能源汽车白皮书

白皮书下载,加入3D科学谷产业链QQ群:529965687
网站投稿请发送至2509957133@qq.com
欢迎转载,转载请注明来源3D科学谷,并链接到3D科学谷网站原文。

分享:

你可能也喜欢...

发表评论