宝马将线弧增材制造应用于汽车部件生产

据报道，宝马集团正在德国奥伯施莱斯海姆的增材制造园区使用线弧增材制造（WAAM）技术生产金属汽车部件和工具。基于线材的定向能量沉积（DED）技术，使公司能够生产出比批量生产的同类压铸件更轻、更坚固的部件。由于能耗更低，材料浪费更少，这些部件的生产也更具可持续性。宝马表示，未来计划在生产的汽车中使用DED工艺制造的零部件。

DED工艺特别适用于大型部件
单条焊缝的宽度和高度较大，这意味着使用DED可以非常快速地生产出部件。与宝马集团已用于原型和小批量生产的激光束熔化相比，DED尤其适用于大型部件。典型的壁厚非常适合车身、驱动和底盘领域的部件。不过，工具和设备也可以使用这种高科技工艺制造，航空工业也使用这种工艺。

宝马集团计划在量产汽车中使用DED工艺制造部件

在增材制造园区进行开发
宝马集团正在增材制造园区试用该工艺，该园区将该领域的生产、研究和培训集中在一个屋檐下。自2015年以来，宝马集团的员工一直专注于DED工艺，自2021年以来，MX3D用于生产测试组件的DED单元已在该园区投入使用。其中一个应用实例是悬挂支柱支撑，在试验台上进行的大量测试中，该部件与铝压铸制成的批量生产部件进行了比较。

“在这一早期阶段，WAAM工艺显然可以降低生产过程中的排放。部件重量更轻、材料使用比更优越，以及可选择使用可再生能源意味着部件的生产效率更高。”宝马增材制造部门主管Jens Ertel分享道。在批量生产的道路上，下一阶段的开发工作是在车辆中测试部件，这将在可预见的将来开始。DED工艺的焊缝较宽，这意味着部件的表面并不光滑，而是略有波纹，必须在关键部位进行加工。

不过，宝马集团的工程师已经证明，即使不对表面进行后处理，DED组件也能承受高负荷，包括循环负荷。优化的工艺参数对于确保直接生产的耐久性至关重要，因此必须对焊接工艺和机器人路径规划进行最佳协调。

宝马集团车辆研究负责人Karol Virsik

利用生成设计和算法进行配置
要充分利用DED工艺生产的部件，最重要的是将制造工艺与通用的新部件设计相结合。为此，宝马集团继续加速使用生成设计。在这里，计算机根据具体要求使用算法设计优化组件。这些算法是与跨学科团队密切合作开发的，部分灵感来自于自然界的进化过程。

与仿生结构一样，第一步只使用部件拓扑结构实际需要的材料，在第二步微调过程中，只在必要的地方对部件进行加固。这最终会使部件更轻、更坚固，并提高效率和改善车辆动力学性能。

虽然DED工艺的焊缝较宽，意味着部件表面并不光滑，但宝马集团的工程师们已经证明，即使不对表面进行后处理，DED部件也能承受高负荷

生产工艺可以互补
不同的增材制造生产工艺并不一定相互竞争，相反，它们应该被视为互补。例如，就最高级别的细节分辨率而言，激光束熔化仍将比DED工艺更具优势。不过，就部件的可能尺寸和沉积率而言，DED据说更胜一筹。

宝马集团最初计划在Oberschleißheim进行集中的DED零件生产，未来也可能在其他地点进行生产，并由供应商使用该技术。此外，甚至可以设想在装配线上直接使用该工艺生产单个部件，并且只需更换软件即可生产不同的部件，无需新的工具。通过增加使用回收金属，还可以进一步提高可持续性。