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3D打印技術幫助上汽通用節約生產成本、縮短反應時間

上汽通用有限公司 (SGM) 由上海汽車集團股份有限公司、通用汽車公司共同出資組建，成立于 1997 年 6 月 12 日，在中國上海、煙臺、沈陽和武漢擁有四大生產基地。經過 20 年的發展，SGM 已成為中國汽車行業的領軍者之一，旗下擁有別克、雪佛蘭、凱迪拉克三大品牌。其二十六大系列的產品陣容，覆蓋了從頂級豪華車到經濟型轎車，以及高性能豪華轎車、MPV、SUV 等細分市場。光陰不等人 SGM 雖然久負盛名，但取得消費者的青睞卻絕非易事。畢竟中國同時擁有全球最多的人口和最大的汽車市場，消費者在選擇車型、性能、馬力、價格時都會貨比三家。因此，研發和產品部門總是要和時間賽跑。因為試制部門需要同時為如照明、供熱通風與空氣調節、引擎、內部設計等諸多部門服務，經理周揚竭盡全力也常常無法滿足裝配廠日益增長的需求。

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“試制部門主要負責生產模型和功能部件，好讓工程師們驗證概念、改進設計。在這一步，配件往往要修改十多次、耗時三到六個月，所有部門才能達成一致。期間的延遲會很大程度上影響生產計劃。” 周揚如是說。光在 2017 年下半年, SGM 便完成了 14 個 TAC項目。之所以能完成這一壯舉，是因為 SGM 從Stratasys 購買了精度可以高達 0.127 毫米 Fortus 450 打印機，將其與傳統的 CNC 技術相結合。Fortus 450 大大提高了生產效率、精簡了操作程序、優化了模型改造。相比傳統技術，FDM 使打印成本減少79%，交付時間縮短 83%，TAC 重量減輕 21%。而在降本增效的同時，FDM 還方便了操作安裝，改善了人機工程。于此同時，SGM 又采用了內部蜂窩結構式設計，在不失強度的前提下進一步減輕了重量。 3D 打印技術在 SGM 的另一大應用是為汽車部件制造原型。由于樣車試制的特殊性，樣車零件有別于生產線零件，需要根據項目需求單獨采購。某些零件由于其設計狀態尚未凍結、采購成本高、等待周期長，且功能性未必高，有時僅作為外觀參考或尺寸匹配之用。 FDM 的快速成型 3D 打印技術幫助SGM解決了這一難題。它能夠有效契合樣車試制項目批量小、狀態變化快、生產周期短等特點，不僅可以很大程度上減少零件采購成本、縮短等待周期，更能定制化生產制作工程所需零件，避免出現新老狀態零件斷點不一的狀況。而 Stratasys的 ABS-M30 材料能夠有效滿足樣車試制階段內大部分內、外飾件的材料要求，諸如溫度、化學品暴露、精度和機械載荷等。傳統的注塑開模成本高、耗時長，而 FDM 快速成型則可以輕松完成簡單的模型更改及制作。FDM技術不僅可以輕而易舉地加工出復雜的形面，更能夠及時應對在線制造問題，使工程零件問題能夠在更早的樣車試制階段得到驗證，從而保障了項目的順利啟動。

不僅如此在上海金橋基地樣車試制車間內，SGM不僅將 FDM 技術用于樣車制造中實際裝車零件的生產，更將 FDM 技術應用于工裝夾具的設計和制作過程中，充分發揮了 3D 打印快速成型的優勢。 SGM 采用 Stratasys 3D 生產系統來加工制作汽車裝配時所用工裝，包括副車架工裝、前/后蓋鎖工裝、前/后風擋玻璃工裝、前保中支架工裝、大燈工裝、字牌/ 標牌工裝等。FDM 可精準加工復雜型面并快速成型，SGM將之與CNC加工工裝結合，滿足了自身對性價比、高效、準確等多方面的需求。例如，在裝配車身后蓋標牌時，需要使用后蓋標牌工裝在車身上精確定位。但由于標牌形面復雜，傳統加工方式往往難以勝任，而 Stratasys 的 3D 打印技術可以很好地滿足此要求。3D 打印成型的工裝不僅完美貼合標牌形面，而且重量輕巧。相較于傳統加工方式，Stratasys 3D 打印技術展現出了非凡的優勢。在 2017 年，每個工作日 SMG 的 3D 打印機都要運行超過 16 個小時（全年打印時長高達 4280 小時），完成了超過500件原型和工裝，重達 101.7 公斤，總共為 SGM 節省了 84 萬人民幣。此外，借助 3D 打印 SGM 還拓展了領域。譬如今年，SGM 就第一次打印了可以用來展示和直接組裝的汽車配件。

“現在我們將 3D 打印和 CNC 相結合，從而滿足了原型部門和模具部門對性價比、高效率、高精準的需求。”周揚說道。展望未來 SGM 計劃將 FDM 技術運用于更廣闊的空間，并在樣車原型制作的各個過程（如儀表板和方向盤）中使用。當客戶對人體工學、尺寸精確度、表面光滑度、透明性、多色彩等方面有高要求時，3D 打印機可以大顯神威。雖然在 2017 年打印成品高達 551 件，SGM 預計次年的打印需求還會增長 86% 。周揚興奮地表示，在 SMG 從 Stratasys 購買了 Fortus 450 后的兩年，“FDM 快速成型技術與樣車試制相輔相成、共同發展。”