3D打印技術(shù)（增材制造）在寶馬集團(tuán)的應(yīng)用已歷時(shí)30年。

最初，這項(xiàng)技術(shù)僅用于生產(chǎn)單個(gè)零件，而如今，它已被廣泛用于制造工具和輔助設(shè)備，尤其在機(jī)器人應(yīng)用等生產(chǎn)領(lǐng)域展現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)。在寶馬的蘭茨胡特和慕尼黑工廠現(xiàn)已采用新型仿生夾持器，2023年全球使用增材制造生產(chǎn)超過40萬個(gè)零件。

3D打?。簜鹘y(tǒng)制造的現(xiàn)代變革

自1991年以來，寶馬集團(tuán)便開始使用3D打印技術(shù)來設(shè)計(jì)和制造特殊車型、概念車、原型車、賽車以及量產(chǎn)車型的零部件。不僅如此，這項(xiàng)技術(shù)還被引入工廠的生產(chǎn)輔助設(shè)備制造環(huán)節(jié)。目前，每年有超過40萬個(gè)零部件通過3D打印生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方式不僅經(jīng)濟(jì)高效，還能靈活應(yīng)對(duì)單個(gè)零部件的快速生產(chǎn)需求?，F(xiàn)如今，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已超越零件制造，甚至用于整套設(shè)備的生產(chǎn)。

寶馬集團(tuán)顯然意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的深遠(yuǎn)潛力，并將其作為未來生產(chǎn)的重要支柱。位于慕尼黑北部奧伯施萊斯海姆的增材制造園區(qū)，是寶馬專門設(shè)立的3D打印研究和生產(chǎn)基地。僅在2023年，該園區(qū)便通過3D打印生產(chǎn)了超過30萬個(gè)零部件，此外，寶馬全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)也承擔(dān)了其他零部件的生產(chǎn)任務(wù)。

增材制造園區(qū)負(fù)責(zé)人Jens Ertel解釋道：“增材制造技術(shù)在寶馬集團(tuán)的生產(chǎn)體系中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這為我們帶來了顯著的優(yōu)勢(shì)，例如我們可以快速、經(jīng)濟(jì)且靈活地生產(chǎn)自用的生產(chǎn)輔助設(shè)備和機(jī)器人系統(tǒng)，并根據(jù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整。我們還能夠優(yōu)化這些設(shè)備的重量，重量越輕，生產(chǎn)線運(yùn)行速度越快，生產(chǎn)周期越短，整體成本也越低。此外，減輕設(shè)備重量還讓我們能夠在中期階段使用更小型的機(jī)器人，進(jìn)一步降低二氧化碳排放及相關(guān)成本。”

成功應(yīng)用：輕量化機(jī)器人夾持器

在寶馬蘭茨胡特工廠的輕量化結(jié)構(gòu)技術(shù)中心，3D打印技術(shù)同樣帶來了生產(chǎn)效率的提升。該中心采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)器人夾持元件，重量?jī)H為150公斤，打印時(shí)間為22小時(shí)。這個(gè)夾持器被安裝在壓機(jī)上，用于生產(chǎn)BMW M車型的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）車頂。得益于3D打印的制造方式，該夾持器減重約20%，從而顯著提升了其耐用性和靈活性，并延長(zhǎng)了維護(hù)周期。

此外，在大規(guī)模打?。↙SP）技術(shù)的幫助下，寶馬集團(tuán)得以使用注塑顆粒、再生塑料和CFRP殘余材料相結(jié)合的方式制造大型部件，成功減少了超過60%的二氧化碳排放。自2023年以來，寶馬集團(tuán)還開始使用更輕型的夾爪，這些經(jīng)過仿生學(xué)設(shè)計(jì)并采用拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)器人部件進(jìn)一步減重25%。在CFRP車頂?shù)纳a(chǎn)中，原本需要三個(gè)機(jī)器人完成的任務(wù)，現(xiàn)在只需一個(gè)配備雙夾爪的機(jī)器人即可完成。值得一提的是，這些雙夾爪全部由寶馬蘭茨胡特工廠通過3D打印技術(shù)自行生產(chǎn)。

不僅在蘭茨胡特工廠，3D打印技術(shù)還被應(yīng)用于寶馬集團(tuán)其他德國(guó)工廠的車身制造環(huán)節(jié)。例如，在慕尼黑工廠，3D打印的仿生機(jī)器人夾持器可以輕松夾持并搬運(yùn)整車底盤組件。新一代夾持器不僅在重量和承載能力上得到了優(yōu)化，每個(gè)夾持器的重量約為100公斤，比上一代輕了30%。這種夾持器由砂型鑄造與鋁材混合制成，能夠配合重載機(jī)器人作業(yè)，從而進(jìn)一步節(jié)省能源并減少碳排放。

從硬件到軟件，實(shí)現(xiàn)全方位的優(yōu)化

要充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的潛力，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)計(jì)算必不可少。寶馬集團(tuán)使用了Synera（原名Elise）等專業(yè)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。Synera由寶馬集團(tuán)旗下的BMW iVentures開發(fā)，目前已廣泛應(yīng)用于寶馬的多個(gè)領(lǐng)域。該軟件通過流程優(yōu)化和精確計(jì)算，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)仿生結(jié)構(gòu)的3D打印，其高度靈活性使得打印效果幾乎與設(shè)計(jì)完全一致。

與此同時(shí)，Synera軟件在奧伯施萊斯海姆的增材制造園區(qū)內(nèi)也在持續(xù)改進(jìn)。園區(qū)的專家團(tuán)隊(duì)通過對(duì)比各種軟件解決方案，不斷發(fā)現(xiàn)優(yōu)化的潛力。此外，寶馬還為制造機(jī)器人夾持器的3D打印機(jī)開發(fā)了新的解決方案，旨在實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，進(jìn)而提高打印速度和生產(chǎn)效率。

通過這些前沿技術(shù)的應(yīng)用，寶馬集團(tuán)不僅在生產(chǎn)輔助設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了靈活性和可持續(xù)性，還在推動(dòng)整個(gè)汽車制造行業(yè)向更加環(huán)保和高效的方向邁進(jìn)。

3D打印技術(shù)（增材制造）在寶馬集團(tuán)的應(yīng)用已歷時(shí)30年。

最初，這項(xiàng)技術(shù)僅用于生產(chǎn)單個(gè)零件，而如今，它已被廣泛用于制造工具和輔助設(shè)備，尤其在機(jī)器人應(yīng)用等生產(chǎn)領(lǐng)域展現(xiàn)了諸多優(yōu)勢(shì)。在寶馬的蘭茨胡特和慕尼黑工廠現(xiàn)已采用新型仿生夾持器，2023年全球使用增材制造生產(chǎn)超過40萬個(gè)零件。

3D打?。簜鹘y(tǒng)制造的現(xiàn)代變革

自1991年以來，寶馬集團(tuán)便開始使用3D打印技術(shù)來設(shè)計(jì)和制造特殊車型、概念車、原型車、賽車以及量產(chǎn)車型的零部件。不僅如此，這項(xiàng)技術(shù)還被引入工廠的生產(chǎn)輔助設(shè)備制造環(huán)節(jié)。目前，每年有超過40萬個(gè)零部件通過3D打印生產(chǎn)，這種生產(chǎn)方式不僅經(jīng)濟(jì)高效，還能靈活應(yīng)對(duì)單個(gè)零部件的快速生產(chǎn)需求?，F(xiàn)如今，3D打印技術(shù)的應(yīng)用已超越零件制造，甚至用于整套設(shè)備的生產(chǎn)。

寶馬集團(tuán)顯然意識(shí)到這項(xiàng)技術(shù)的深遠(yuǎn)潛力，并將其作為未來生產(chǎn)的重要支柱。位于慕尼黑北部奧伯施萊斯海姆的增材制造園區(qū)，是寶馬專門設(shè)立的3D打印研究和生產(chǎn)基地。僅在2023年，該園區(qū)便通過3D打印生產(chǎn)了超過30萬個(gè)零部件，此外，寶馬全球生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)也承擔(dān)了其他零部件的生產(chǎn)任務(wù)。

增材制造園區(qū)負(fù)責(zé)人Jens Ertel解釋道：“增材制造技術(shù)在寶馬集團(tuán)的生產(chǎn)體系中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。這為我們帶來了顯著的優(yōu)勢(shì)，例如我們可以快速、經(jīng)濟(jì)且靈活地生產(chǎn)自用的生產(chǎn)輔助設(shè)備和機(jī)器人系統(tǒng)，并根據(jù)需求實(shí)時(shí)調(diào)整。我們還能夠優(yōu)化這些設(shè)備的重量，重量越輕，生產(chǎn)線運(yùn)行速度越快，生產(chǎn)周期越短，整體成本也越低。此外，減輕設(shè)備重量還讓我們能夠在中期階段使用更小型的機(jī)器人，進(jìn)一步降低二氧化碳排放及相關(guān)成本。”

成功應(yīng)用：輕量化機(jī)器人夾持器

在寶馬蘭茨胡特工廠的輕量化結(jié)構(gòu)技術(shù)中心，3D打印技術(shù)同樣帶來了生產(chǎn)效率的提升。該中心采用3D打印技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)器人夾持元件，重量?jī)H為150公斤，打印時(shí)間為22小時(shí)。這個(gè)夾持器被安裝在壓機(jī)上，用于生產(chǎn)BMW M車型的碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）車頂。得益于3D打印的制造方式，該夾持器減重約20%，從而顯著提升了其耐用性和靈活性，并延長(zhǎng)了維護(hù)周期。

此外，在大規(guī)模打?。↙SP）技術(shù)的幫助下，寶馬集團(tuán)得以使用注塑顆粒、再生塑料和CFRP殘余材料相結(jié)合的方式制造大型部件，成功減少了超過60%的二氧化碳排放。自2023年以來，寶馬集團(tuán)還開始使用更輕型的夾爪，這些經(jīng)過仿生學(xué)設(shè)計(jì)并采用拓?fù)鋬?yōu)化的機(jī)器人部件進(jìn)一步減重25%。在CFRP車頂?shù)纳a(chǎn)中，原本需要三個(gè)機(jī)器人完成的任務(wù)，現(xiàn)在只需一個(gè)配備雙夾爪的機(jī)器人即可完成。值得一提的是，這些雙夾爪全部由寶馬蘭茨胡特工廠通過3D打印技術(shù)自行生產(chǎn)。

不僅在蘭茨胡特工廠，3D打印技術(shù)還被應(yīng)用于寶馬集團(tuán)其他德國(guó)工廠的車身制造環(huán)節(jié)。例如，在慕尼黑工廠，3D打印的仿生機(jī)器人夾持器可以輕松夾持并搬運(yùn)整車底盤組件。新一代夾持器不僅在重量和承載能力上得到了優(yōu)化，每個(gè)夾持器的重量約為100公斤，比上一代輕了30%。這種夾持器由砂型鑄造與鋁材混合制成，能夠配合重載機(jī)器人作業(yè)，從而進(jìn)一步節(jié)省能源并減少碳排放。

從硬件到軟件，實(shí)現(xiàn)全方位的優(yōu)化

要充分發(fā)揮3D打印技術(shù)的潛力，對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精準(zhǔn)計(jì)算必不可少。寶馬集團(tuán)使用了Synera（原名Elise）等專業(yè)軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化。Synera由寶馬集團(tuán)旗下的BMW iVentures開發(fā)，目前已廣泛應(yīng)用于寶馬的多個(gè)領(lǐng)域。該軟件通過流程優(yōu)化和精確計(jì)算，能夠準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)仿生結(jié)構(gòu)的3D打印，其高度靈活性使得打印效果幾乎與設(shè)計(jì)完全一致。

與此同時(shí)，Synera軟件在奧伯施萊斯海姆的增材制造園區(qū)內(nèi)也在持續(xù)改進(jìn)。園區(qū)的專家團(tuán)隊(duì)通過對(duì)比各種軟件解決方案，不斷發(fā)現(xiàn)優(yōu)化的潛力。此外，寶馬還為制造機(jī)器人夾持器的3D打印機(jī)開發(fā)了新的解決方案，旨在實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)的自動(dòng)化，進(jìn)而提高打印速度和生產(chǎn)效率。

通過這些前沿技術(shù)的應(yīng)用，寶馬集團(tuán)不僅在生產(chǎn)輔助設(shè)備上實(shí)現(xiàn)了靈活性和可持續(xù)性，還在推動(dòng)整個(gè)汽車制造行業(yè)向更加環(huán)保和高效的方向邁進(jìn)。