隨著自動駕駛汽車和電氣化技術(shù)的出現(xiàn)，汽車原始設(shè)備制造商（OEMs）承受著壓力，壓縮產(chǎn)品開發(fā)周期需要更快的迭代和測試新的制造過程。多年來，OMEs一直使用增材制造和3D打印技術(shù)進(jìn)行新零件的原型設(shè)計，但這些技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域得到新的應(yīng)用。這些簡單但重要的工具有助于制造商優(yōu)化操作和提高質(zhì)量。通過3D打印制造輔助設(shè)備，工程師可以通過降低成本、縮短交貨期和更安全的工作環(huán)境來實(shí)現(xiàn)更高的效率。

3D打印技術(shù)優(yōu)勢

Eckhart 公司最近與 Stratasys 和 Stratasys Direct Manufacturing 合作加快3D打印在工具制造中的應(yīng)用。Eckhart 的生產(chǎn)和裝配線上的大多數(shù)夾具和固定裝置是通過3D打印得到的，主要優(yōu)點(diǎn)為輕量化和符合人體工程學(xué)、改善視線、簡化建造結(jié)構(gòu)和材料清單。

更多優(yōu)點(diǎn)

速度
通過增材制造，從最初設(shè)計到投產(chǎn)的時間比研磨或焊接的速度快40%到90%。3D打印部件通過CAD數(shù)據(jù)直接進(jìn)行按需生產(chǎn)，從而加快迭代和設(shè)計更新。

設(shè)計自由
3D打印一層一層地構(gòu)建部件，擺脫了傳統(tǒng)的可制造性設(shè)計限制，為洞孔、輪廓和復(fù)雜的有機(jī)結(jié)提供了可能性。

組件整合
通常需要組裝的多個組件可以制造成一個整體。傳統(tǒng)的夾具和固定裝置，以較少的組件和更多的功能加以重新設(shè)計，節(jié)省時間，減少構(gòu)建后的工作量，并簡化了材料清單。

減少庫存
數(shù)字設(shè)計文件具備了可用部件的虛擬庫存，可按需打印。隨著汽車設(shè)計的變化，制造商可以快速調(diào)整和生產(chǎn)新工具，節(jié)省存儲、倉庫成本和空間。

安全
輕量化的夾具和固定裝置更加安全，更易操作，可在工廠車間隨意移動。3D打印不需要額外的成本或制造時間，它有助于實(shí)現(xiàn)功能型設(shè)計，從而為使用工具的員工提供更高的安全性和舒適性。

3D打印降低了風(fēng)險，并使得制造工程師在工廠車間放置更多的制造輔助設(shè)備，以提高效率和操作的一致性。

3D打印應(yīng)用

3D打印的夾具和固定裝置應(yīng)用在汽車制造業(yè)中崛起，包括：

標(biāo)識牌校準(zhǔn)，定位裝置
生產(chǎn)線工人通常使用手持固定裝置，手工貼上車輛標(biāo)識和模型名稱。傳統(tǒng)上，這種類型的固定裝置將是用金屬加工而成的數(shù)控機(jī)床，笨重昂貴而難以更新或復(fù)制。運(yùn)用熱塑性塑料進(jìn)行3D打印這些工具，汽車制造商可以創(chuàng)建更多定制的固定裝置曲面的汽車車身面板。它們更加輕量化，并符合人體工程學(xué)，從而減少裝配工人的疲勞和傷害。

車身面板間隙量規(guī)
用于檢測總裝的3D打印車身面板間隙量規(guī)受益于復(fù)雜的形狀，以及與車身面板的形狀相匹配的輪廓，并構(gòu)成無損表面，以便檢測。

替代部件
汽車制造商開始使用3D打印部件，以代替汽車上為自動化機(jī)器人編程的最終用途部件。這加快了生產(chǎn)前的過程，并確保一旦最終生產(chǎn)部件可用，裝配線即可開動。

擋風(fēng)玻璃雨刮器裝配設(shè)備
以前，擋風(fēng)玻璃雨刮器裝配設(shè)備都是鋁制的，它會損壞刷過漆的車身面板。3D打印塑料固定裝置將以最小程度接觸汽車，減少損壞面板的風(fēng)險。

運(yùn)輸支撐夾具
3D打印在包裝和物流中最常見的用途是定制的支撐夾具，用于工廠運(yùn)輸零件。用于包裝的支撐夾具通常是3D打印而成，堅固耐用，并采用耐熱的熱塑性材料，可以承受運(yùn)輸?shù)膲毫Α２捎渺o電耗散材料3D打印而成的托盤可以安全地運(yùn)輸靈敏的電子產(chǎn)品。

例如，Eckhart將增材制造用于工廠，包括人體工學(xué)升降輔助和扭矩緩解工具，這些工具可以有助于工人在將汽車引擎固定在底盤上的同時，對汽車引擎進(jìn)行定位。此外，Eckhart和Stratasys 正在測試將微型傳感器嵌入3D打印的夾具和固定裝置中，以便對生產(chǎn)線進(jìn)行高級的診斷監(jiān)控。

前沿技術(shù)

FDM 3D打印過程生產(chǎn)出工程級熱塑性塑料夾具和固定裝置，這些材料具有生產(chǎn)車間所需的強(qiáng)度與耐久性。FDM尼龍12CF是FDM技術(shù)生產(chǎn)出制造輔助應(yīng)用的最新材料之一。與任何FDM熱塑性塑料相比，它的強(qiáng)度重量比最高。

其強(qiáng)度來自于35%的碳纖維短切鋼筋（按重量計算）。碳纖維還增加了ESD特性，以減少電子應(yīng)用中的靜電放電。該材料通常用于汽車制造，比如裝配夾具、機(jī)械臂末端的工具、支架和替代部件。

微軟公司也在竭力支持3D打印在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。Stratasys最近為其GrabCAD軟件增加了一個用于制造支持設(shè)計的夾具和固定裝置平臺。GrabCAD打印簡化了傳統(tǒng)的3D打印文件準(zhǔn)備工作流程，并具備了有關(guān)打印機(jī)使用的智能，以便團(tuán)隊可以更快地獲得高質(zhì)量的打印。當(dāng)汽車工程師需要微小的工具調(diào)整時，他們不必每次都去找CAD設(shè)計師。GrabCAD打印的夾具和固定裝置幫助制造工程師增加工具的強(qiáng)度和剛性，或者減輕工具的重量。這些軟件的優(yōu)點(diǎn)有包括：

●擺脫對文件處理知識的需求；
●節(jié)省時間，消除設(shè)計和處理過程中不必要的迭代；
●允許定制的孔尺寸，支持標(biāo)準(zhǔn)插入；
●將水平孔轉(zhuǎn)換為自支撐角度，實(shí)現(xiàn)更快的打印時間。

汽車工業(yè)正處于發(fā)展的當(dāng)口，增材制造的夾具和固定裝置將是開啟精益生產(chǎn)成功的關(guān)鍵。