注射成型与3D打印对比


奥 地利兰克韦尔的Mahle König公司是世界领先的为休闲车、摩托车和工业及重型汽车用高性能发动机提供零部件的制造商。

公司的市场地位主要依赖创新工艺的应用,如3D打印技术等,其3D打印技术来自于格斯特霍芬的ExOne公司。Mahle König公司甚至将这项技术应用于中、小尺寸产品的批量生产。然而,3D打印技术的潜力还很大,公司技术总监Georg Geier博士就该问题接受了采访。

Mahle König公司早已引进3D打印技术用于批量生产。您是否认为公司在该领域处于领先地位呢?
当然可以这么说。事实上,采用现代生产工艺一直是公司的发展理念之一。从Carl König创立公司开始,Mahle König公司一直将自己定位为技术型企业。现在,我们已成为行业的先锋,其中一个重要的原因是我们与客户开展了密切的合作。

公司从合作中获得了哪些利益呢?
比如二冲程和四冲程发动机,以及柴油和天然气发电机组,客户更倾向于有卓越性能、油耗高效、低排放的产品。然而,这需要气缸、气缸盖、活塞和活塞环集成的技术研发。

公司和员工的专业技能如何?
这无疑也是一个关键因素。而且,Mahle König公司为员工提供了非常好的研发环境。因此,我们认为最新的技术对于批量生产是适合的,这是研发和生产新型发动机的必要基础。毋容置疑,3D打印技术属于这个范围。

这些技术是Mahle König公司专门为应对发动机制造行业的挑战而采用的吗?
这是当然。今后,全球市场将受到两种完全对立的情况的影响。一方面,客户要求为其生产定制化的产品,也就是高性能、高质量和可靠的产品,同时生产可能面临高温、高湿或灰尘的环境。另一方面,客户希望获得成本效益高、节能、甚至轻量化的发动机。

在此情况下,供应商将有什么样的机遇呢?
显而易见的是,发展是根本。现在,制造企业极为严格地寻找适合的供应商,为大量新产品的研发减少生产准备时间,同时不以牺牲产品质量为代价。目前的问题是,少量和极少量的产品面临着几何形状越来越复杂和精密的挑战,生产技术是影响成功与否的决定性因素。

3D打印技术在其中起到什么作用呢?
3D打印技术是高薪国家保持生产水平的关键技术。3D砂芯打印技术是我们提高在发动机制造领域技术水平的机遇,也使我们的奥地利工厂能够通过技术优势进一步确立市场地位。因此,我们的技术优势在于先进制造以及智能技术。我们将在智能和高度灵活性的生产线上努力扩大长期利益,从而使我们从国际竞争中脱颖而出。我们可以通过全产业链的数字化网络技术来实现这一目标,包括原型制造、产品研发,以及批量生产的柔性、质量和效率。

您能简要介绍一下3D砂芯打印技术的优势吗?
我很高兴做介绍。与传统生产工艺相比,3D打印技术在研发和优化方面具有巨大的创新潜力,而且具有批量生产的柔性。我们虽然不能预测该技术在全球的数字化生产中的应用趋势,但是,我们已经看到了3D打印技术对所有行业和领域带来的强烈冲击。例如,在建筑行业,3D打印技术影响了生产工艺和产品质量,以及生产柔性和优化生产。

CAD设计:省去了内部复杂几何形状的分解、分型设计、拔模角度和锁芯,不再需要压紧板。

CAM工具:不再需要芯盒和模具,也不需要装配夹具。

样件:取消功能测试/归零调整,取消必要的调整(通风等),依靠粘结剂而不需芯核干燥和精整、去毛刺,不再需要根据测量结果进行修改。

成本:降低投资和成本,不产生工具维护费用、仓储成本和保险费。

时间:更短的产品调整时间和研发周期,几项测试一步完成。
工艺安全:独立零部件的数量减少,不再需要手动操作(组装),降低了测试成本。

生产率:没有工具磨损和工具损耗的风险,使用更方便,不影响产品系列,产品从一个铸造车间到另一个车间的简单转换,简易的粘结剂转换。

您能介绍一些具体的例子吗?
例如,为了满足高性能、轻量化和节能高效的发动机的复杂几何形状的要求,需要相应地缩小制造公差。确切地说,传统的生产工艺已经不能满足这一要求。另一方面,数字化砂芯打印技术可以用单一的砂芯实现这些复杂的几何形状,而不需组合多个砂芯。这意味着拔模斜度不再必要,不需要考虑部件余量,可以减少加工量。如果采用数字化的砂芯打印技术,铝合金压铸件的精整工艺更是可以忽略的。换句话说,不存在的工艺过程也避免了发生错误的可能。

因此,3D打印技术对所有批量生产都产生经济效益吗?
并不是。目前,3D打印砂芯对中、小批量生产是有利的。尽管如此,我们对于批量生产是持怀疑态度的。因此,我认为还没有达到产生经济效益的水平。我们希望这一工艺技术能够尽快提高打印速度、提升产能,从而开发更多的潜力,不仅适用于变异型和调整型,也适用于批量生产。今后,3D打印工艺对大批量生产将变得更加智能,也可能是混合模式。因此,我们现在对于3D打印技术的投入是对未来的投资,我们现在可以将该工艺应用于数字化技术所需的动力学中。

您能进一步介绍3D打印技术的未来发展趋势吗?
例如,3D打印技术的研发有巨大的潜力,可以实现传统工艺难以完成的复杂几何形状。这就为制造超乎想象的发动机奠定了基础。而且,单一砂芯不需手动组装砂芯,使复制更加精确。这一优势在减少测试成本和废料的同时,明显提高了工艺的可靠性。

研发和交货时间受到影响吗?
当然有。现在,Mahle König公司能够通过降低成本或减少耗时的加工工艺显著减少交货和研发时间。在此情况下,同系列的产品研发变得更加有意思。当然,这同样适用于异型、小批量或特殊型号产品的灵活造型,例如,标准发动机的赛车异型版。异型部位的信息直接传输到CAD信息中,几乎在生产过程中进行实时处理。在数字化生产环境中,不会因生产误差和工具损坏导致产品损坏风险。

3D打印技术对环境产生什么影响?公司是否考虑过这个问题?
是的,目前,3D打印技术采用的是硅酸盐类的环保型粘结剂材料。因此,我们采用的是节能减排的数字化砂芯生产技术。与有机粘结剂相比,环保型粘结剂材料产生很少的排放物是很大的优势。对我们来说,这项技术在奥地利代表了高效和可持续生产的重大发展。我们为什么选择ExOne公司的硅酸盐材料呢?就我们所知,ExOne公司是唯一一家采用3D打印技术生产和加工定制化无机砂芯的供应商。我们能够很快并容易地将该项优势技术应用于生产。例如,采用该技术可以避免产生与气体有关的铸件缺陷,防止模具中凝结物的堆积,从而降低清理成本。对于和我们类似的压铸件制造企业来说,有足够的证据来支持这项技术的应用。

Mahle König公司与ExOne公司在3D打印技术领域合作,这一决定的关键原因是什么呢?
良好的团队合作是首要原因也是最重要的原因。我们认为,只有密切的合作关系才能产生好的结果。事实上,所有的客户能够并且应该与我们开展这样的合作。同时,我们也希望与供应商保持同样的关系。与ExOne的合作,我们发现我们找到了正确的合作伙伴。

还有其他原因吗?
我们认为,ExOne公司拥有最引人注目的3D砂芯打印技术。另外,从一开始,ExOne公司对于我们公司产品和业务的理解赢得了我们的信赖。还有一个重要原因,我们希望每个生产步骤能够实现环保和减排的目标,尤其是铸造这样的资源密集型生产行业。ExOne公司为我们提供了支持。就我们所知,ExOne公司是唯一一家采用3D打印技术生产和加工定制化砂芯的供应商,ExOne公司采用了现代化的环保中性粘结剂。最后一点同样也是重要的,ExOne公司的数字化3D打印技术在砂芯干燥和铸造过程中减少排放物的产生。