在3D打印催生輕量化汽車生產(chǎn)趨勢(shì)的潮流下，3D打印是一個(gè)必然的生產(chǎn)手段之一。寶馬要捍衛(wèi)領(lǐng)先的汽車品牌地位，則必須通過3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)汽車體驗(yàn)的升級(jí)。近日，寶馬投資1500萬歐元（超1億元人民幣）的慕尼黑3D打印工廠正式啟動(dòng)，這奠定了寶馬集團(tuán)在汽車行業(yè)增材制造技術(shù)的領(lǐng)先地位。

 寶馬慕尼黑增材制造工廠里的PBF金屬3D打印

寶馬慕尼黑增材制造工廠里的塑料3D打印

 是工廠亦是3D打印加速器

寶馬慕尼黑3D打印工廠將原型生產(chǎn)和批量零件的生產(chǎn)整合到了一起，并且對(duì)新的3D打印技術(shù)進(jìn)行了研究，并為寶馬全球無模具生產(chǎn)的推廣提供了相關(guān)培訓(xùn)。

寶馬看到增材制造已成為當(dāng)今全球生產(chǎn)系統(tǒng)不可或缺的重要技術(shù)，寶馬已經(jīng)確立了其數(shù)字化生產(chǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，將來，3D打印新技術(shù)將進(jìn)一步縮短生產(chǎn)時(shí)間，并使汽車生產(chǎn)商從無模具制造的潛力中更加充分地受益。寶馬慕尼黑3D打印工廠的目標(biāo)是將越來越多的3D打印技術(shù)用于汽車生產(chǎn)，并在流程鏈中實(shí)施新的自動(dòng)化概念。這將使寶馬能夠簡(jiǎn)化用于批量生產(chǎn)的組件制造并加快迭代速度。同時(shí)，寶馬正在與車輛開發(fā)、零部件生產(chǎn)、采購(gòu)和供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)以及寶馬的其他各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行合作，以系統(tǒng)地集成3D打印技術(shù)并有效地利用。

2019年，寶馬集團(tuán)通過增材制造生產(chǎn)了約30萬個(gè)零件，慕尼黑增材制造工廠目前雇用多達(dá)80名員工，并運(yùn)營(yíng)著約50臺(tái)金屬、塑料等3D打印設(shè)備。寶馬慕尼黑工廠還積聚了寶馬風(fēng)險(xiǎn)投資公司（BMW i Ventures）所投資的設(shè)備與技術(shù)，包括其投資的位于硅谷的Carbon公司，根據(jù)3D科學(xué)谷的了解，寶馬在正式上線MINI 3D打印服務(wù)之前，曾使用CLIP 3D打印設(shè)備，在小范圍內(nèi)為MINI 部分客戶定制化制造3D打印零件。

寶馬還投資了Desktop Metal，通過Desktop Metal生產(chǎn)系統(tǒng)采用專有的單通道噴射（SPJ）技術(shù)，可將金屬零件加工速度提高到現(xiàn)有激光金屬3D打印系統(tǒng)的100倍。DM生產(chǎn)系統(tǒng)將使制造商能夠顯著降低其成本，從而使該技術(shù)成為鑄造的替代技術(shù)，寶馬與Desktop Metal的緊密合作仍在繼續(xù)。

聚焦于效率與經(jīng)濟(jì)性，除了3D打印設(shè)備，BMW i Ventures還投資了美國(guó)初創(chuàng)公司Xometry，與許多其他3D打印服務(wù)平臺(tái)不同，Xometry本身不提供任何3D打印服務(wù)，而是僅自動(dòng)匹配交易，并從離線服務(wù)制造商處獲得一定比例的訂單傭金。他們與制造工廠合作形成按需制造的線上線下網(wǎng)絡(luò)，使他們能夠始終如一地保持快速交貨時(shí)間，同時(shí)提供廣泛的能力，包括CNC加工、3D打印、鈑金加工、注塑和聚氨酯鑄造。

寶馬最新的投資是德國(guó)初創(chuàng)公司ELISE，ELISE開發(fā)的創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design），是通過編寫算法和程序來設(shè)計(jì)的過程，是一個(gè)人機(jī)交互、自我創(chuàng)新的過程，具體來說由設(shè)計(jì)師選擇生成模型的策略、編寫算法，根據(jù)客觀的設(shè)計(jì)目標(biāo)，結(jié)合仿真、優(yōu)化方法，直到獲得最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。

通過與創(chuàng)新合作伙伴和大學(xué)的合作，寶馬集團(tuán)增材制造工廠的預(yù)開發(fā)部門優(yōu)化了新技術(shù)和材料，可在公司范圍內(nèi)全面使用。主要重點(diǎn)是使以前需要大量人工工作的流程鏈自動(dòng)化，從而使3D打印更經(jīng)濟(jì)、更可行，可長(zhǎng)期用于工業(yè)規(guī)模的制造。

在德國(guó)里程碑式的IDAM計(jì)劃支持下，寶馬慕尼黑的3D打印工廠還建設(shè)了模塊化和幾乎完全自動(dòng)化的3D打印-增材制造生產(chǎn)線。增材制造生產(chǎn)線涵蓋了從數(shù)字化設(shè)計(jì)到零件3D打印制造一直到后處理的整個(gè)過程。由于生產(chǎn)線的模塊化結(jié)構(gòu)，必要時(shí)可以升級(jí)換代，各個(gè)模塊可以適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求，此外，可以靈活地控制工藝步驟。通過綜合考慮融入汽車生產(chǎn)線的要求，項(xiàng)目合作伙伴計(jì)劃將流程鏈中的手工部分從目前的約35％減少到不到5％。與此同時(shí)，3D打印金屬零部件的單位成本應(yīng)該減半。

IDAM計(jì)劃每年通過3D打印制造的零件的總產(chǎn)量至少為50,000個(gè)系列零件，從而使寶馬集團(tuán)能夠幫助加強(qiáng)德國(guó)作為3D打印先驅(qū)者的角色。IDAM計(jì)劃的合作伙伴包括Fraunhofer和亞琛工業(yè)大學(xué)（ACAM研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員），其他合作伙伴包括Aconity德國(guó)，GKN粉末冶金等。

寶馬增材制造園區(qū)也為塑料零件的批量生產(chǎn)做出了重要貢獻(xiàn)。在POLYLINE項(xiàng)目中，重點(diǎn)是開發(fā)諸如數(shù)字鏈制造流程以及為整個(gè)流程鏈開發(fā)質(zhì)量一致的保證方法。在這里，寶馬增材制造工廠將為該項(xiàng)目的15個(gè)合作伙伴組成的聯(lián)盟提供研發(fā)環(huán)境，以開發(fā)和測(cè)試面向未來的、無縫銜接的塑料組件自動(dòng)化生產(chǎn)線。POLYLINE項(xiàng)目有望降低多達(dá)50％的制造成本，為批量生產(chǎn)做出重要貢獻(xiàn)。此外，集成的質(zhì)量保證方法將提高技術(shù)的穩(wěn)定性，并使3D打印用于汽車制造更具可持續(xù)性。

除了直接3D打印，寶馬還將3D打印砂型與鑄造工藝相結(jié)合。其中，基于3D打印帶來的自由度，寶馬S58發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪壓氣機(jī)和冷卻管路都經(jīng)過重新設(shè)計(jì)，升級(jí)的壓縮機(jī)和由低溫回路提供的間接中冷器，進(jìn)一步增強(qiáng)了S58發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。流量?jī)?yōu)化的進(jìn)氣系統(tǒng)可減少壓力損失，而電子控制的泄壓閥（可快速關(guān)閉）可提高響應(yīng)性，開度更大的泄壓閥也提高了催化轉(zhuǎn)化器的效率。該發(fā)動(dòng)機(jī)還集成了三個(gè)散熱器，以及獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油冷卻器、獨(dú)立的變速器油冷卻器。在這方面，德國(guó)voxeljet-維捷通過其自動(dòng)化生產(chǎn)線-VJET X 3D打印復(fù)雜的砂模和砂芯，通過3D打印的砂芯來鑄造關(guān)鍵發(fā)動(dòng)機(jī)部件。

加速3D打印產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，寶馬增材制造工廠不僅僅是工廠，更是3D打印發(fā)展的加速器。

來源：3D科學(xué)谷