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

基于新的基礎設施，現在可以在兩個(gè)地點(diǎn)使用相同的零件經(jīng)濟高效地生產(chǎn)至少50,000個(gè)組件，并使用金屬3D打印生產(chǎn)超過(guò)10,000個(gè)單獨的零件和備品備件。RWTH亞琛工業(yè)大學(xué)DAP數字增材生產(chǎn)學(xué)院和Fraunhofer ILT亞琛弗勞恩霍夫激光研究所的科學(xué)家支持了該項目，特別是在流程鏈的數字自動(dòng)化領(lǐng)域。

在2022年6月23日，在豐科世界孵化器聯(lián)合南極熊3D打印網(wǎng)、中關(guān)村認同應用技術(shù)跨界創(chuàng )新聯(lián)盟舉辦的“AM Forward—進(jìn)一步推動(dòng)我國增材制造發(fā)展”線(xiàn)上研討會(huì )上，來(lái)自ACAM亞琛增材制造中心的科學(xué)家Jan Marvin Schaefer分享了寶馬IDAM項目汽車(chē)零件3D打印自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的技術(shù)內涵。

首次將3D打印集成到汽車(chē)產(chǎn)線(xiàn)

將增材制造工業(yè)化和數字化，使其可用于汽車(chē)零部件的批量生產(chǎn)——這是2019年IDAM項目確定的目標。經(jīng)過(guò)三年的密切合作，來(lái)自中小企業(yè)、大公司和研究機構組成的12 個(gè)項目合作伙伴宣布成功實(shí)施了這一項目。

寶馬汽車(chē)的自動(dòng)化增材制造生產(chǎn)線(xiàn)從一個(gè)概念開(kāi)始，現在是一條全自動(dòng)AM生產(chǎn)線(xiàn)，首次將金屬3D打印集成到汽車(chē)行業(yè)的自動(dòng)化系列工藝中，這揭示了汽車(chē)零部件增材制造的進(jìn)一步潛力。

一條在GKN在波恩的工廠(chǎng)，另一條在寶馬集團在慕尼黑的工廠(chǎng)。項目的設計目標是通過(guò)自動(dòng)化將人工活動(dòng)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(chē)領(lǐng)域實(shí)現產(chǎn)業(yè)化面臨著(zhù)諸多的挑戰，包括3D打印制造產(chǎn)品的最大尺寸，零件質(zhì)量的一致性，適用于汽車(chē)行業(yè)的材料，滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)的制造效率，滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)的低成本挑戰等，那么寶馬汽車(chē)是如何實(shí)現3D打印領(lǐng)域的能力進(jìn)階的呢？

項目聯(lián)盟中的12個(gè)合作伙伴中包括中小企業(yè)，這些中小企業(yè)通過(guò)其專(zhuān)業(yè)知識為寶馬的增材制造生產(chǎn)線(xiàn)設計、提供和連接模塊方面的支持。項目開(kāi)發(fā)了各個(gè)工藝步驟之間接口的自動(dòng)化，并開(kāi)發(fā)了用于金屬 3D 打印的系列化和模塊化生產(chǎn)設施。其他模塊化工藝組件，如粉末處理、監控和自動(dòng)化后處理，也由中小企業(yè)開(kāi)發(fā)。

Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光研究所，亞琛工業(yè)大學(xué)RWTH DAP數字增材制造學(xué)院承擔了過(guò)程控制、數字孿生和提高質(zhì)量等任務(wù)，還制定行業(yè)標準并詳細闡述與行業(yè)相關(guān)的質(zhì)量特征。

Jan Marvin Schaefer分享了寶馬增材制造自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)對破除當前增材制造困局的意義，長(cháng)久以來(lái)，增材制造受制于高成本、高材料價(jià)格、高手動(dòng)工作量、低生產(chǎn)效率、設備之間溝通不暢、端到端的質(zhì)量保證缺乏一致性等等問(wèn)題，這些制約因素導致增材制造很難進(jìn)入到汽車(chē)的產(chǎn)業(yè)化全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的形態(tài)。

全自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)也得益于開(kāi)放矢量格式 (OVF)

在短短三年內，合作伙伴共同開(kāi)發(fā)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(chǎn)線(xiàn)。通過(guò)這種方式，組件可以自主設計、生產(chǎn)和返工。甚至使用的金屬粉末也會(huì )自動(dòng)回收。無(wú)人駕駛運輸系統在生產(chǎn)線(xiàn)的各個(gè)模塊之間移動(dòng)原材料和最終產(chǎn)品，這些機器由一個(gè)中央控制單元協(xié)調，來(lái)自各個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)模塊的所有生產(chǎn)數據都在其中匯集。

開(kāi)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(chǎn)數據。在 IDAM 中用于組合來(lái)自不同制造商的流程鏈中不同程序或自動(dòng)化子步驟的輸出，并合并相應的數據。這為項目中開(kāi)發(fā)的可擴展、模塊化和自動(dòng)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(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)，RWTH亞琛工業(yè)大學(xué)數字化生產(chǎn)制造學(xué)院DAP開(kāi)發(fā)了用于自動(dòng)優(yōu)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(shí)間和質(zhì)量控制起著(zhù)重要作用。此外，通過(guò)開(kāi)發(fā)基于人工智能的算法，現場(chǎng)過(guò)程監控和數據評估得到了改進(jìn)。在這里，OVF 也能夠通過(guò)集成元數據來(lái)提供支持。

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

具有虛擬和增強現實(shí)的可擴展培訓概念

除了自動(dòng)化流程鏈之外，IDAM 還解決了增材制造創(chuàng )新培訓概念的需求。在研討會(huì )的基礎上，項目開(kāi)發(fā)了增強現實(shí)和虛擬現實(shí)培訓。因此，專(zhuān)家現在可以在可擴展的環(huán)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(guò)增材制造的設計自由度帶來(lái)的新可能性。

項目合作伙伴的緊密協(xié)作和團隊精神在成功中得到體現

項目的成功實(shí)施需要所有項目合作伙伴的專(zhuān)業(yè)知識，這是3D 打印領(lǐng)域實(shí)現數字化和自動(dòng)化的唯一途徑。根據寶馬集團項目經(jīng)理 Felix Haeckel ，從項目的第一天開(kāi)始，合作伙伴之間的團隊精神就明顯的發(fā)揮了作用。相互學(xué)習，共同開(kāi)發(fā)創(chuàng )新解決方案，并以最佳方式發(fā)揮每個(gè)合作伙伴的個(gè)人優(yōu)勢。對于 IDAM，這些是成功的關(guān)鍵。

這項耗資2000萬(wàn)歐元的計劃部分由德國聯(lián)邦教育與研究部（BMBF）資助，12個(gè)合作伙伴包括：亞琛工業(yè)大學(xué)數字制造DAP學(xué)院、Fraunhofer ILT弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所、慕尼黑工業(yè)大學(xué)金屬成型和鑄造學(xué)院、GKN粉末冶金，寶馬集團，Aconity（美鋁分拆出來(lái)的增材制造業(yè)務(wù)），Concept Reply，Myrenne，Intec，Kinexon Industries，Volkmann，Schmitz Spezialmaschinenbau。

來(lái)源：3D科學(xué)谷