密歇根州迪尔伯恩高地。——10年前，福特(Ford)为其汽车打印了大约4000个原型部件。今天，只有五个三维原型设计中心每年生产2万多个零件。
3D打印(或增材制造)汽车零部件的爆炸式增长有两个原因:随着消费者3D打印机越来越受欢迎，打印机制造商获得了新的收入，这些收入被用于改进工业机器和工艺。其次，制造商在制造原型零件方面变得非常熟练，以至于这些工作可以在几个小时内完成，而传统的机械加工工艺需要4到6周的时间。
时间就是金钱。
福特公司的技术专家勒伦·琼斯在打印完成后从一个模板中取出砂模。琼斯用吸尘器把模具上多余的沙子清理掉(上面的)。用砂模制作金属原型零件通常需要10周的时间。如今，用一台机器生产数百个模具大约需要一周的时间。
“像3D系统和Stratasys这样的公司正在投入大量资金进行开发。因此，不仅机器和材料越来越好，而且生产过程越来越快，这有助于降低总体成本，”福特增材制造技术专家哈罗德西尔斯(Harold Sears)说。
事实上，根据西尔斯公司的说法，如果没有3D打印技术，福特汽车公司将无法在最后期限内完成其新车型的生产。如今，该公司依靠3D打印技术来发明新的汽车零部件。
福特迪尔伯恩高地工厂的一排立体平版(SLA) 3D打印机。SLA打印机使用激光在光反应树脂上绘制图案。当激光撞击树脂时，它会变硬。SLA打印机为3D打印部件提供最好的分辨率。
“每个人都想知道3D打印节省了多少美元，但当你谈论原型时，是时候了，”西尔斯说。提前一个月将产品推向市场对你有什么好处?那可是几百万美元。这不是一件容易衡量的事情。”
在3D快速原型制作之前，制造商必须将图纸送到机械车间，这可能会花费数周时间来生产一个零件。零件一旦交付，就必须经常进行修改，这将需要为机械车间提供连续的模型。如今，工程师们使用CAD软件来绘制零件，然后将其下载到3D打印机中，这些打印机可以在数小时内生产出来。如果需要修改，可以在CAD图纸上进行修改，然后简单地重印，直到它们正确为止。没有什么需要离开现场。
福特的3D打印机从大冰箱大小到小卡车大小不一。3D打印机的价格从25万美元到6位数不等。
虽然3D打印对消费者市场来说相对较新，但像福特(Ford)这样的制造商已经使用了近30年。20世纪80年代中期，福特开始使用当时业界仅有的第三台立体平版3D印刷机。
一块二氧化硅粉末隐藏了大约100个用激光烧结技术打印出来的原型部件。《计算机世界》记者卢卡斯·米瑞恩从硅粉块中取出了一个内门面板的原型部件。
如今，福特公司使用了近六种3D打印方法，包括立体平版印刷(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)和一种不太为人所知的粘结剂喷射打印(binder jet printing)，即将一层又一层的沙子环氧化在一起，为金属部件创建模具。
在福特的五个3D原型中心中，三个在美国，两个在欧洲。在密歇根州迪尔伯恩高地。14台不同的工业3D打印机每年生产20,000个零件。在一台机器上进行一次打印可以产生从几个到数百个零件的任何地方。
例如，在它的激光烧结实验室中，几台机器通过将数百至数千层连续的细二氧化硅熔化在一起，来实现零件的快速成型。打印出来的是一块无定形的二氧化硅粉末，几十个硬化的部件被手工移除，然后用刷子和真空清洗。
一些原型零件，如发动机进气歧管和油盘，是用特殊的尼龙制造的。这些尼龙部件通常用于替换工作车辆上的常规部件，然后行驶数万英里进行生产测试。测试结果用于修改生产部件。
福特的哈罗德西尔斯展示了一个由3D打印创造的发动机进气歧管。
类似地，在3D砂打印实验室，粘合剂喷印机生产出装满100个或更多模具的大箱子，熔化的金属随后将被倒进里面，制造金属原型。根据工作规模和截止日期的不同，一个活页夹的喷印作业需要的时间从一周到一个月不等。西尔斯表示，传统的砂型模具需要8到10周的时间。
“我们也在提高质量。我们让工程师能够优化他们的时间。他们仍有最后期限，但我们将为他们提供更好的工具，以确保正确地完成任务。
在福特的3D原型打印实验室
卢卡斯Mearian涵盖消费者数据存储、IT消费化、移动设备管理、可再生能源、车载技术和娱乐技术。在Twitter上关注卢卡斯@lucasmearian或订阅卢卡斯的RSS提要。他的电子邮件地址是lmearian@computerworld.com。
看到更多内容由Lucas Mearian在Computerworld.com报道。
阅读更多关于新兴技术的文章在计算机世界的新兴技术主题中心。
这个故事，“在福特的3D打印实验室，在那里制造了数千个零件”最初是由《计算机世界》 。