通用汽車如何投資增材制造和電動(dòng)汽車

導(dǎo)讀：像通用汽車這樣的國(guó)外汽車制造商已經(jīng)開始在生產(chǎn)過程中廣泛使用增材制造技術(shù)，并且還在向汽車制造行業(yè)內(nèi)推廣這種技術(shù)。

2022年7月28，南極熊獲悉，通用汽車公司投資了8100萬(wàn)美元生產(chǎn)一種全新的凱迪拉克車型，即CELESTIQ——一種電動(dòng)汽車（EV）。這些錢被投資于購(gòu)買和安裝旗艦轎車的設(shè)備，預(yù)計(jì)將在2023年底投入生產(chǎn)。

△凱迪拉克CELISTIQ將是手工制造的。超過100個(gè)零件將是3D打印的。圖片來源：通用汽車

關(guān)于這一點(diǎn)，有幾件事需要了解：

1.      就價(jià)格而言，這款車型屬于“旗艦車型”，因?yàn)檐囕v成本估計(jì)從30萬(wàn)美元到40萬(wàn)美元以上不等。

2.      該車的生產(chǎn)不會(huì)在裝配廠進(jìn)行，而是在密歇根州沃倫的通用汽車全球技術(shù)中心進(jìn)行，這是一個(gè)以設(shè)計(jì)和工程而非制造為主要活動(dòng)的園區(qū)。

3.      通用汽車總裁馬克·羅伊斯（Mark Reuss）表示，CELESTIQ將是“純手工建造的”。

4.      與這個(gè)領(lǐng)域最相關(guān)的是：這款三廂車將比任何其他通用汽車擁有更多的增材部件——化妝品和結(jié)構(gòu)、金屬和塑料——而不是少數(shù)。據(jù)估計(jì)，它超過100個(gè)部分。

通用汽車的過去和現(xiàn)在

2020年12月，通用汽車在其技術(shù)中心開設(shè)了一個(gè)15,000平方英尺的增材工業(yè)化中心（AIC）。它包括24臺(tái)機(jī)器，技術(shù)種類涵蓋SLS、SLM、FDM和Multi Jet Fusion 4種。

通用汽車技術(shù)中心工作的增材設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品應(yīng)用工程師Ali Shabbir表示，現(xiàn)在設(shè)施內(nèi)機(jī)器的大致數(shù)量保持不變，但 "這是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程"。他解釋說：“隨著團(tuán)隊(duì)成員對(duì)設(shè)備和材料的熟悉，機(jī)器也在不斷更新?lián)Q代。我們想確定這些機(jī)器的真正能力，然后在其他設(shè)施中為它們找到能夠發(fā)揮作用的地方。"

△雖然通用汽車長(zhǎng)期以來一直在使用增材制造工藝，但它正在作出協(xié)調(diào)一致的努力，對(duì)更多的設(shè)計(jì)師、工程師和制造人員進(jìn)行培訓(xùn)，讓他們了解該技術(shù)的原理，以往這些人可能更熟悉加工、成型和沖壓。圖片來源：通用汽車

盡管有黑翼（Blackwings）車型的部件生產(chǎn)訂單需求，但Shabbir表示現(xiàn)在AIC并沒有進(jìn)行系列部件生產(chǎn)。他說，團(tuán)隊(duì)成員正在努力深入了解增材制造技術(shù)，以最大化發(fā)揮設(shè)備的效能。這將使他們能夠了解需要哪些特性，以便走向批量生產(chǎn)的操作。

然而，功能原型設(shè)計(jì)是他們目前在AIC認(rèn)真進(jìn)行的事情。Shabbir解釋說："這是為了讓產(chǎn)品更快地進(jìn)入市場(chǎng)。AIC能夠在更短的時(shí)間內(nèi)生產(chǎn)出用于測(cè)試的部件，而不是用更傳統(tǒng)的制造方法來制造部件。各種車輛的應(yīng)用是多種多樣的，熟悉車輛不同部分的工程師都在研究增材的機(jī)會(huì)，我們可以看到應(yīng)用無(wú)處不在。"

Shabbir和他的同事們當(dāng)前正在做的一件事就是為員工們普及增材制造專業(yè)知識(shí)。在他的團(tuán)隊(duì)中有一個(gè)基層倡議，即走出去與其他設(shè)計(jì)師、工程師和制造人員合作，以建立新的增材制造標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，促進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)的部署。

Shabbir也表示，目前在團(tuán)隊(duì)中存在著對(duì)使用傳統(tǒng)加工和成型技術(shù)的偏見，但他們正在努力使人們看到機(jī)會(huì)和優(yōu)勢(shì)。其中一種方式是通過增材制造創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室來實(shí)現(xiàn)的，該實(shí)驗(yàn)室位于通用汽車的科爾工程中心，擁有大約14臺(tái)商業(yè)級(jí)別的機(jī)器。Shabbir將其描述為一個(gè) "創(chuàng)客空間"。他指出，在COVID之前，實(shí)驗(yàn)室周圍有很多人流，這引起了很多人的興趣。隨著越來越多的人回到技術(shù)中心，這種風(fēng)潮將繼續(xù)下去。

通用增材制造汽車的兩個(gè)重點(diǎn)方向：材料和設(shè)備

對(duì)于材料，Shabbir表示通用汽車希望看到材料組合的擴(kuò)大，特別是能開發(fā)出更多汽車可使用的低成本鋼和鋁材。聚合物是另一種大量使用的材料，但找到適合應(yīng)用的方向可能是一種挑戰(zhàn)。

鑒于受到過去幾年里生產(chǎn)供應(yīng)鏈問題的影響，通用汽車公司對(duì)單一來源的材料不感興趣，它更希望增材制造材料能夠采用某種開源模式。

關(guān)于設(shè)備的問題，通用汽車公司的理念簡(jiǎn)單來說就是越大越好。不管是在汽車的內(nèi)部還是外部，都裝配有大尺寸的面板和部件�，F(xiàn)在的替代方法是在CAD中設(shè)計(jì)出分割的部件，再打印出來，然后在把它們連接起來。該公司認(rèn)為對(duì)于聚合物制作的應(yīng)用部件應(yīng)該達(dá)到1米以上，金屬材料則是600毫米。

△通用汽車公司全球技術(shù)中心園區(qū)位于密歇根州東南部，占地710英畝，該基地有22,716名員工。該公司正在那里投資8100萬(wàn)美元用于制造凱迪拉克CELISTIQ的設(shè)備，這就說明了這款手工制造的汽車將是通用汽車的技術(shù)之旅，因?yàn)殡m然在技術(shù)中心有制造工程，但本身并沒有制造。圖片來源：通用汽車

對(duì)于即將生產(chǎn)的凱迪拉克CELISTIQ車型，Shabbir認(rèn)為：“除了考慮打印零件的便捷性以外，還必須考慮到經(jīng)濟(jì)因素。當(dāng)看到一個(gè)特定的零件時(shí)，需要對(duì)增材制造技術(shù)改善它的可行性和必要性進(jìn)行評(píng)估。即使是可以進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化的零件，也可能最好保持原樣，因?yàn)樾薷暮蟮慕Y(jié)構(gòu)可能會(huì)導(dǎo)致額外的后期處理，這意味著額外的成本，你必須考慮到整個(gè)價(jià)值流。”