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作為 BMBF 資助的 IDAM（增材制造工業化和數字化）項目的一部分，由12個項目合作伙伴組成的合作共同為寶馬建立了兩條全自動生產線，用于汽車零部件的增材系列生產。

基于新的基礎設施，現在可以在兩個地點使用相同的零件經濟高效地生產至少50,000個組件，并使用金屬3D打印生產超過10,000個單獨的零件和備品備件。RWTH亞琛工業大學DAP數字增材生產學院和Fraunhofer ILT亞琛弗勞恩霍夫激光研究所的科學家支持了該項目，特別是在流程鏈的數字自動化領域。

在2022年6月23日，在豐科世界孵化器聯合南極熊3D打印網、中關村認同應用技術跨界創新聯盟舉辦的“AM Forward—進一步推動我國增材制造發展”線上研討會上，來自ACAM亞琛增材制造中心的科學家Jan Marvin Schaefer分享了寶馬IDAM項目汽車零件3D打印自動化生產線的技術內涵。

首次將3D打印集成到汽車產線

將增材制造工業化和數字化，使其可用于汽車零部件的批量生產——這是2019年IDAM項目確定的目標。經過三年的密切合作，來自中小企業、大公司和研究機構組成的12 個項目合作伙伴宣布成功實施了這一項目。

寶馬汽車的自動化增材制造生產線從一個概念開始，現在是一條全自動AM生產線，首次將金屬3D打印集成到汽車行業的自動化系列工藝中，這揭示了汽車零部件增材制造的進一步潛力。

一條在GKN在波恩的工廠，另一條在寶馬集團在慕尼黑的工廠。項目的設計目標是通過自動化將人工活動從35%減少到5%，3D打印金屬零件成本降低一半以上。

3D打印在汽車領域實現產業化面臨著諸多的挑戰，包括3D打印制造產品的最大尺寸，零件質量的一致性，適用于汽車行業的材料，滿足汽車行業的制造效率，滿足汽車行業的低成本挑戰等，那么寶馬汽車是如何實現3D打印領域的能力進階的呢？

項目聯盟中的12個合作伙伴中包括中小企業，這些中小企業通過其專業知識為寶馬的增材制造生產線設計、提供和連接模塊方面的支持。項目開發了各個工藝步驟之間接口的自動化，并開發了用于金屬 3D 打印的系列化和模塊化生產設施。其他模塊化工藝組件，如粉末處理、監控和自動化后處理，也由中小企業開發。

Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光研究所，亞琛工業大學RWTH DAP數字增材制造學院承擔了過程控制、數字孿生和提高質量等任務，還制定行業標準并詳細闡述與行業相關的質量特征。

Jan Marvin Schaefer分享了寶馬增材制造自動化生產線對破除當前增材制造困局的意義，長久以來，增材制造受制于高成本、高材料價格、高手動工作量、低生產效率、設備之間溝通不暢、端到端的質量保證缺乏一致性等等問題，這些制約因素導致增材制造很難進入到汽車的產業化全自動生產線的形態。

全自動生產線也得益于開放矢量格式 (OVF)

在短短三年內，合作伙伴共同開發了一條能夠在計算機控制下自行執行所有工作步驟的生產線。通過這種方式，組件可以自主設計、生產和返工。甚至使用的金屬粉末也會自動回收。無人駕駛運輸系統在生產線的各個模塊之間移動原材料和最終產品，這些機器由一個中央控制單元協調，來自各個生產線模塊的所有生產數據都在其中匯集。

開放矢量格式為這一成功的數字化做出了重要貢獻，這種新的數據格式用于可靠地生成和處理 LPBF 工藝的生產數據。在 IDAM 中用于組合來自不同制造商的流程鏈中不同程序或自動化子步驟的輸出，并合并相應的數據。這為項目中開發的可擴展、模塊化和自動鏈接的LPBF工藝鏈奠定了基礎。

為了能夠以最佳方式使用全自動生產線，RWTH亞琛工業大學數字化生產制造學院DAP開發了用于自動優化組件方向的軟件模塊。對要打印的組件的制造效率、持續時間和質量控制起著重要作用。此外，通過開發基于人工智能的算法，現場過程監控和數據評估得到了改進。在這里，OVF 也能夠通過集成元數據來提供支持。

通過 OVF 鏈接數字和物理流程鏈，由于精簡但信息豐富的數據格式，可實現穩健且高效的制造流程。借助這種標準化格式，可以顯著減少將數據傳輸到工廠的手動工作，從而實現自動化。

具有虛擬和增強現實的可擴展培訓概念

除了自動化流程鏈之外，IDAM 還解決了增材制造創新培訓概念的需求。在研討會的基礎上，項目開發了增強現實和虛擬現實培訓。因此，專家現在可以在可擴展的環境中快速、交互地了解最新的增材制造。除了3D打印工藝本身，培訓還涵蓋了工藝鏈中的上游步驟，例如設計——特別是通過增材制造的設計自由度帶來的新可能性。

項目合作伙伴的緊密協作和團隊精神在成功中得到體現

項目的成功實施需要所有項目合作伙伴的專業知識，這是3D 打印領域實現數字化和自動化的唯一途徑。根據寶馬集團項目經理 Felix Haeckel ，從項目的第一天開始，合作伙伴之間的團隊精神就明顯的發揮了作用。相互學習，共同開發創新解決方案，并以最佳方式發揮每個合作伙伴的個人優勢。對于 IDAM，這些是成功的關鍵。

這項耗資2000萬歐元的計劃部分由德國聯邦教育與研究部（BMBF）資助，12個合作伙伴包括：亞琛工業大學數字制造DAP學院、Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光技術研究所、慕尼黑工業大學金屬成型和鑄造學院、GKN粉末冶金，寶馬集團，Aconity（美鋁分拆出來的增材制造業務），Concept Reply，Myrenne，Intec，Kinexon Industries，Volkmann，Schmitz Spezialmaschinenbau。

來源：3D科學谷