4月2日，據(jù)外媒報道，作為“CustoMat_3D”研究項目的一部分，EDAG集團與八家合作伙伴聯(lián)手開發(fā)出一種可應用于汽車的鋁合金。這種合金的強度更高，而且斷裂伸長率更大。后者非常重要，特別是在發(fā)生碰撞的情況下。

新研究強調(diào)，目前，AM型鋁合金不能滿足汽車行業(yè)的高要求，如碰撞試驗性能。并且，EDAG認為，現(xiàn)下的工藝設計只考慮到高強度非延展性材料參數(shù)。

過去三年，EDAG著眼于整個過程鏈，包括粉末制造、仿真和部件開發(fā)。萊布尼茨材料工程研究所（Leibniz Institute for Materials Engineering）和全球特種材料公司Kymera International，負責合金定義和粉末制造。弗勞恩霍夫應用高分子研究所（Fraunhofer IAPT）、GE Additive和FKM Sintertechnik GmbH，負責粉末基激光束焊接（LBM）的加工和工藝開發(fā)。Fraunhofer ITWM和MAGMA Giessereitechnologie GmbH，對焊接材料的快速冷卻過程進行了模擬研究。梅賽德斯-奔馳和EDAG Engineering GmbH公司負責性能演示，并得到工程軟件供應商 Altair Engineering公司的支持。通過綜合方法，實現(xiàn)增材量產(chǎn)。這種合金可用于制造重量顯著減輕的汽車零部件。

在實驗室階段，研究人員起初對各類合金進行了測試。通過不同的激光束焊接系統(tǒng)，有可能成功找到最有前途的合金。這種合金的特別之處在于其功能多樣性：通過一種合金提供多種性能。利用下游加熱處理方式，可以靈活實現(xiàn)這些性能。根據(jù)傳遞的材料值，生成材料卡片，并使用Altair Opti OptiStruct軟件進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以減少等功率部件的重量。其中特殊之處在于，可以考慮對增材生產(chǎn)工藝和組件對齊的要求。

選擇汽車不同部位的零件，不論是動態(tài)承重車輪載體，還是傳動箱區(qū)域?qū)偠纫筝^高的復雜構(gòu)件，都有可能實現(xiàn)有效減重。有些可減重超過預期值30%。基于增材生產(chǎn)工藝，該零件可通過負載級模型，適應相關(guān)車輛的要求。

此外，研究人員利用最新開發(fā)的材料，對激光沉積焊接和粘接技術(shù)等混合工藝，進行了研究。在模擬過程中，通過宏觀模擬零件中的代表性元素，引導粉末的微觀過程。利用這種方式，可以顯著縮短計算時間。因此，能使殘余應力和延遲在生產(chǎn)前可視并最小化。

新開發(fā)的CustAlloy?品牌合金，將在幾個月后正式上市。由于應用廣泛，而且受益于防腐處理和粘接技術(shù)，這種合金符合汽車工業(yè)的許多其他要求，可以進行大規(guī)模生產(chǎn)。新合金的生產(chǎn)過程和模擬測試方法，為專家提供了有利工具，幫助減少汽車重量，并且在大規(guī)模生產(chǎn)過程中使用3D打印技術(shù)。

3D打印站在“上風口”的典型應用

3D打印的冷卻劑分配器的任務是有效地消散快速充電過程和負載循環(huán)期間產(chǎn)生的熱量。根據(jù)產(chǎn)生的熱量，各個電池模塊由集成的閥門控制器通過各種冷卻回路主動控制，并根據(jù)需要進行冷卻。借助西門子的Siemens CFD拓撲優(yōu)化軟件，與傳統(tǒng)設計方法相比，冷卻劑分配器將壓力損失減少了22％。

3D打印冷卻劑分配器

由于產(chǎn)品性能獲得的明顯提升，這款冷卻劑分配器如同GE所規(guī)模生產(chǎn)的噴油嘴一樣，面臨著產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需求。將惠普的工業(yè)級HP Jet Fusion 5200 3D打印設備集成到西門子的數(shù)字企業(yè)解決方案中，可以比以前更快，更經(jīng)濟，更可持續(xù)地生產(chǎn)這種冷卻劑分配器。而基于高達30萬件的規(guī)?；a(chǎn)概念證明了在批量生產(chǎn)中通過3D打印制造零部件的經(jīng)濟可行性。

很多時候，企業(yè)無法實現(xiàn)從1到n的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，是因為陷入了下風口的僵局。而想要從“下風口”轉(zhuǎn)移到“上風口”是充滿挑戰(zhàn)的，僅僅從對公司實力的要求上看，這兩個風口對公司實力和人才水平的要求差距很大。

就專注于研發(fā)設備與材料的3D打印領(lǐng)域廠家來說，很難依靠自身的實力引領(lǐng)其用戶從“下風口”轉(zhuǎn)移到“上風口”。而依靠用戶自身對3D打印的了解，更難下定轉(zhuǎn)型的決心，這其中除了像GE， 西門子這樣產(chǎn)業(yè)鏈健全的應用型企業(yè)可以主動實現(xiàn)制造轉(zhuǎn)型之外，在還會觸及到動一發(fā)而牽全身的供應鏈的重新改造，技術(shù)的挑戰(zhàn)、原有固定資產(chǎn)的投入或歸零、人才的重新培訓需求，各種“大山”使得當前的3D打印應用從下風口轉(zhuǎn)移到上風口的路途舉步維艱。

在這方面，EDAG做了很好的示范，EDAG是一家在汽車制造商背后的全力以赴、專門致力于開發(fā)3D打印汽車技術(shù)的工程公司。EDAG不僅探索如何創(chuàng)建通過傳統(tǒng)制造工藝難以實現(xiàn)的零件設計實現(xiàn)從0到1的創(chuàng)新開發(fā)工作，還積極的探索從1到n的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑。就在2019年漢諾威工業(yè)博覽會期間，西門子與EDAG還宣布了加強合作的計劃。一個典型的產(chǎn)品是“Next Gen Space frame 2.0”智能模塊化系統(tǒng)。這是EDAG和西門子以及Constellium，F(xiàn)raunhofer IAPT，Concept Laser和BLM共同完成的輕質(zhì)鋁合金結(jié)構(gòu)。

“Next Generation Space Frame 2.0”智能模塊化系統(tǒng)結(jié)合了仿生力學設計和增材制造節(jié)點以及高強度，吸收能量的鋁合金擠壓型材。該概念提供極其靈活的制造解決方案，使其能夠支持越來越多的交通產(chǎn)品，同時仍考慮經(jīng)濟因素。

EDAG工程公司在生產(chǎn)過程領(lǐng)域提供的專業(yè)知識為合作做出了重大貢獻。已經(jīng)創(chuàng)建了量身定制的未來工廠概念，使得為增材制造開發(fā)的組件也能夠以更大批量生產(chǎn)并轉(zhuǎn)移到實際的批量生產(chǎn)中。

另一個經(jīng)典的案例是EDAG工程發(fā)起的一個3D打印輕量化汽車引擎蓋鉸鏈的設計與制造項目-LightHinge+ 。在這個輕量化鉸鏈的設計與制造過程中，EDAG 公司與其合作伙伴一起，通過拓撲優(yōu)化設計、仿真分析、3D打印技術(shù)設計與制造了一個3D打印汽車引擎蓋鉸鏈，鉸鏈在實現(xiàn)輕量化的同時，兼顧到了汽車制造業(yè)對安全穩(wěn)定性的需求。通過仿真分析，項目組對該鉸鏈的3D打印預期進行了有效控制。

汽車輕量化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排的重要途徑，已成為汽車發(fā)展的潮流。3D打印技術(shù)在制造復雜輕量化結(jié)構(gòu)零件方面，給予了設計師更廣闊的設計空間。而EDAG正與其合作伙伴一起在引領(lǐng)3D打印應用于汽車輕量化的新技術(shù)潮流。

責任編輯：gt