3D打印技术将工具和夹具的生产周期从数周缩短至一天

来源： UltiMaker&威控睿博
当全新奥迪E-Tron GT发布时，位于德国海尔布隆的奥迪运动部Böllinger Höfe工厂需要近200个新的工具、夹具和固定装置用于生产。设计这些工具耗时较长，而外包生产则可能需要数周甚至数月的时间。在这种情况下，设计自动化和3D打印为奥迪运动部带来了前所未有的高效工作流程。
奥迪运动部Böllinger Höfe工厂位于德国海尔布隆，是奥迪公司的一座高端汽车生产设施。该工厂以其高效率和精细制造工艺而著称，主要负责生产高性能的奥迪R8和全电动的奥迪E-Tron GT车型。这些车型代表了奥迪品牌的顶级产品，展示了奥迪在汽车制造领域的创新和卓越。
Böllinger Höfe工厂的生产线设计体现了德国制造的高效和精准。空车架通过机器人平台送入，并固定在顶部轨道上。每一辆车会经过多个工位，每个工位安装特定订单的零部件。这种设计确保了高效的生产流程和极高的一致性。
由于奥迪R8和E-Tron GT都是高性能和定制化程度很高的车型，几乎难以找到两辆完全相同的车。这使得生产过程更加复杂和多样化，但同时也展示了工厂在处理复杂订单方面的能力。工厂广泛应用了3D打印技术来生产各种工具、夹具和固定装置。3D打印不仅加快了生产速度，还显著降低了成本。这些工具和装置有助于提高生产效率和质量控制。
“我们为工厂生产了近八百个工具、夹具和固定装置，”奥迪运动部的3D打印专家Cem Guelaylar说。“外包这些工具的生产需要两到三、四周，甚至几个月，这取决于供应商和订单流程。3D打印帮助我们在非常短的时间内获得这些工具。工人们来找我们说需要一个装配车的夹具，仅需一天时间，这个工具就能到他们手中。”

不同应用场景下的多样工具
奥迪设计了各种定制工具，以在安装过程中帮助对齐零部件。例如，安装车顶或车外标志时，这些工具能提高成品车的一致性和质量，同时每辆车的生产时间可以减少几分钟。质量控制工具确保所有汽车都符合奥迪的最高标准。这些定制夹具可以固定在汽车部件上，用于测量对齐和公差。
许多零部件需要在安装到汽车上之前进行预组装。例如，将管道连接到中央流体板上，将电缆和散热器连接到中央控制单元上等等。如果这些零部件仅仅放在工作台上进行组装，任务会变得非常困难。奥迪运动部在工厂中广泛使用了许多固定装置，这些装置可以将零部件固定在适当位置，便于快速而轻松地进行组装。这些固定装置不仅能节省大量时间，还能大大提高生产的一致性。

3D打印在奥迪运动部的优势
奥迪运动部不仅需要快速设计零部件，还需要在极短的时间内完成生产。外包工具生产既昂贵又耗时，可能需要数周甚至数月。因此，奥迪建立了一个3D打印室。借助Ultimaker S5等多台打印机，奥迪运动部可以自主生产所需的工具。现在，工具可以在一天内打印完成，成本仅为传统方法的一小部分。无需请求报价、向供应商详细说明需求并等待零件生产和交付。如果某个零件不符合要求，可以立即进行改进并重新打印。

材料选择的多样性
大多数固定装置使用Tough PLA打印，这种材料具有与ABS相似的柔韧性和强度，但打印过程更简单，避免了ABS的复杂性。此外，使用TPU95a材料打印的工具则用于保护汽车部件，这种柔软材料非常适合防止部件受损。
得益于Ultimaker的生态系统，奥迪运动部还可以使用数百种第三方材料。这些材料通常具有非常特殊的性能。奥迪运动部使用的一种材料是防静电（ESD）PLA，专门用于处理电子元件的固定装置。通过Ultimaker Cura，准备这些材料的3D打印变得非常简单，因为这些打印配置文件可以在市场上免费获得。
“我们使用Tough PLA，因为它便宜且易于使用。我们主要使用TPU来保护汽车部件。我们还使用防静电材料，有时也用ABS或PETG。3D打印对于我们的工厂和工人来说，极其快速且非常有帮助，”Guelayler补充道。
奥迪运动部在不断寻找提高效率的方法上表现出色。通过使用3D打印技术制造工具，他们将工具生产成本降低了80%以上，并能在一天内将这些工具交付给工人，而不是需要数周时间。此外，通过使用Fixturemate，奥迪运动部也使夹具设计变得更加简单快捷。无需专门的CAD设计师，任何人都可以从设计到3D打印，创建所需的工具并开始受益。