潛力巨大，本田汽車正將3D打印技術融入研發和生產流程
導讀：日本汽車制造商本田正在汽車、摩托車、賽車、動力設備、航空航天以及輪椅競速產品等領域探索 3D 打印技術的應用。主要研究激光粉末床熔融（LPBF）技術如何 “為制造流程增添新價值”。
本田汽車表示，3D 打印能夠以比傳統方法更低的成本，快速且高效地生產復雜形狀的產品。3D 打印 “智能工廠” 具有巨大潛力，有望 “大幅縮短從研發到大規模生產的流程”。本田已經在內部使用 LPBF 3D 打印技術制造汽車發動機部件，其中包括甲骨文紅牛車隊 F1 賽車使用的活塞和渦輪外殼。此外，還為競速輪椅生產經過拓撲優化的輕質鋁制把手。
本田的金屬 3D 打印技術
本田正致力于將金屬增材制造技術更廣泛地融入研發和生產流程，目前所使用的設備包括尼康 SLM Solutions 公司的設備。通過優化工藝參數、記錄材料沉積情況以評估熔化狀態，以及監測溫度和激光功率，本田積累了豐富的增材制造專業知識。他們還運用工藝模擬技術，預測并減少潛在的變形問題，提高部件的尺寸精度。本田表示，金屬 3D 打印技術使他們能夠制造出傳統鑄造和鍛造技術無法實現的復雜形狀部件。2019 年，本田與甲骨文紅牛車隊合作，為 F1 賽車提供發動機。金屬增材制造技術幫助他們快速適應規格變化，制造出復雜的薄壁部件，進而縮短了交付周期，降低了成本。
作為為 F1 衛冕冠軍馬克斯・維斯塔潘提供動力的賽車巨頭，甲骨文紅牛車隊此前一直使用鋁鍛造工藝生產發動機活塞。本田則改用 LPBF 3D 打印技術，使用鐵粉來增強部件抵抗燃燒壓力的能力。盡管鐵比鋁重，但新穎的 3D 打印幾何結構使最終部件比傳統部件更輕。同樣，F1 車隊的渦輪外殼部件此前由耐熱鎳基合金通過精密鑄造制成。這些大型部件的薄壁部分在傳統制造過程中容易出現變形問題。據報道，3D 打印渦輪外殼解決了這些問題，使本田在滿足嚴格要求的同時，降低了成本并縮短了生產時間。
金屬增材制造技術還被用于制造本田競速輪椅（也稱為 “手搖自行車”）的鋁制車把。作為領先的摩托車品牌，本田希望通過 3D 打印技術減輕車把重量，并提高碰撞時的安全性。由于每位運動員手部形狀不同，最佳的車把幾何形狀也各異。此前，這些部件由焊接鋁管制成，定制空間非常有限。為解決這一問題，本田利用拓撲優化設計出更符合人體工程學的部件，同時實現了輕量化和強度優化。這家日本公司表示，車把的網狀握把是實現輕量化的關鍵，而這一結構只有通過金屬 LPBF 3D 打印技術才能制造出來。
增材制造在汽車領域的應用
隨著汽車制造商在原型制作、模具制造和最終使用部件等方面追求材料、成本和時間的節約，3D 打印在汽車制造中的作用日益重要。2024 年 12 月，核心制造商 Laempe Mössner Sinto 向汽車巨頭寶馬的鑄造廠交付了六臺砂型 3D 打印機。這條自動化、大批量的粘結劑噴射 3D 打印生產線能夠制造汽車關鍵部件的砂芯和砂模。寶馬已使用該技術生產最新款六缸汽車。據報道，這種增材制造解決方案省去了人工操作步驟，實現了完全自動化的生產和型芯取出流程。
另外，日本 SUV 制造商斯巴魯公司利用惠普的多噴射融合技術，為 Boostgear Package 概念車 3D 打印部件。在 2024 年東京汽車沙龍上宣布的這一合作項目，由斯巴魯與惠普日本公司以及 DMM.make 3D Print 共同開展，旨在探索汽車設計和生產中增材制造的新可能性。
惠普的 Jet Fusion 4200 和 5420W 3D 打印機使斯巴魯無需使用模具。據報道，這使得生產具有獨特幾何形狀的部件變得快速便捷。此外，斯巴魯還采用了惠普的 3D 高可重復使用 PA 12 材料，這是一種以耐熱和耐候性著稱的尼龍材料。這款材料不僅具備所需的結構強度，而且材料回收率高達 80%。
最近，成立于 1903 年的全球汽車制造商福特汽車公司宣布，正在使用 3D 打印技術為其二十年來的首次 F1 賽事做準備。福特計劃在 2026 賽季參賽，目前已在其增材制造實驗室生產了 1000 多個 3D 打印汽車部件，包括電池冷板和其他系統的冷卻板。這些部件將應用于賽車的內燃機和混合動力技術中。
來源：3dprintingindustry
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