在全球汽车行业面临快速转型的背景下，对传统车企来说，如何快速的拿出有市场竞争力的电动汽车变得尤为关键。正如百年前生产世界上第一款量产车——T型车，以及引入世界上首条装配线一样。福特也在积极的探索3D打印等新技术在汽车开发和生产中的应用。
作为全球第六大汽车制造商，福特每年生产超过400万辆汽车，并在全球拥有17.5万名员工。福特欧洲业务的核心是福特科隆工厂，这家工厂自1930年成立以来，主要以组装福特嘉年华车型而闻名。
与福特科隆工厂毗邻的麦肯尼希产品研发中心，负责从头开始设计所有面向欧洲市场的乘用车，包括嘉年华、福克斯、翼虎等热门车型，以及最近推出的纯电动汽车探险者。这款车型是福特在欧洲市场推出的首款电动汽车，并在科隆工厂投入批量生产。同时，该研发中心还与福特位于英国的邓顿技术中心合作，为商用车的开发提供支持。
那么，福特是如何应对激烈的竞争和日益缩短的开发周期的呢？让我们深入了解麦肯尼希产品研发中心如何利用快速技术中心的增材制造能力，加速产品开发。
原型开发工具：全尺寸模型
在福特的快速技术中心，配备了相当完备的解决方案，包括注射成型机、成型工具等等。当然，也少不了增材制造的身影。
麦肯尼希产品研发中心其实是欧洲第一家在 1994 年使用立体光固化 (SLA) 3D 打印机的车间，此后，其机组已经扩展到一整套熔融沉积成型 (FDM)、SLA 和选择性激光烧结 (SLS) 聚合物 3D 打印机，以及金属 3D 打印。
“增材制造有助于快速、高效地生产部件，并降低成本。从电气化的发展方向来看，开发时间越来越短，这意味着开发部件和验证车辆部件的时间也不断缩短，因此在开发过程中采用这项技术非常重要。与竞争对手相比，它能让你更具竞争力。”
—— Sandro Piroddi
福特快速技术中心主管
SLA 3D打印技术：开发设计原型
SLA 3D 打印机主要用于在车间内设计原型，这些原型需要良好的表面质量，并需要快速生产，以实现快速迭代。麦肯尼希产品研发中心的第一台 Formlabs 打印机是 Form 2，但他们很快就扩大了规模，购置了多台桌面级设备和一台 Form 3L 大幅面 SLA 3D 打印机。最近，他们成为首批使用 Formlabs 最新 MSLA 3D 打印机 Form 4 的公司之一。
“Form 4 的速度非常快。与之前的型号相比，它确实是一次相当出色的升级。更易于操作，因此我们车间的操作人员可以轻松学会如何使用这台机器并获得高品质部件”
—— Bruno Alves
福特公司增材制造专家兼模具专家
麦肯尼希产品研发中心是新型 Form 4 的测试用户之一。新打印机的超快速度使车间能够在数小时内交付新原型。
对于新款探险者，该团队利用 SLA 3D 打印验证了许多外部和内部部件的设计。
“Form 3L 使我们能够打印大型部件，例如车身外部部件。我们打印了这个后视镜镜盖来验证设计。3D 打印非常适合这种应用，因为速度很快，而且与批量生产的部件相比，我们可以获得非常好的质量，”Alves 表示。
该团队使用 SLA 3D 打印技术为新款探险者的许多部件制作原型，例如后视镜组件。
Form 3L 的大成型体积能够让团队生产一件式大尺寸原型件。
通过SLA打印的透明树脂Clear Resin零部件同样可以在Fuse Blast中经过戒指喷砂处理，获得更平整光滑的表面。
SLS 3D打印：机械部件测试
车间还拥有一组数量众多的 SLS 3D 打印机，用于测试机械部件。
“我们一直在尝试测试和验证与大规模生产中使用的材料更为相似的材料。Fuse 1+ 使用的材料 PA-12 [尼龙]与注射成型的量产部件非常相似，”Alves 说。
虽然该团队内部也有大幅面 SLS 3D 打印机，可以打印大型车身面板，但他们更愿意使用 Fuse 1+ 30W 打印机来打印适合其成型体积的任意部件。
“Fuse 1+ 帮助我们比竞争对手更快。我们的工人经过简单培训也可以轻松操作机器。归根结底，对我们来说最重要的是能更快地交付部件。”
—— Bruno Alves
福特增材制造专家和模具专家
对于新推出的自动化清洗和抛光解决方案Fuse Blast，福特也是测试用户之一，Fuse Blast的解决方案完善了 SLS 工作流程，简化了后处理过程。
充电端口是属于复杂机械组件，任何其他方法均无法制作其原型。
SLS 3D 打印的自支撑特性使其更容易制作复杂的设计。在新款探索者中，团队使用 Fuse 1+ 30W 制作了各种机械部件和组件。
“这个充电盖对于我们来说是一个相对复杂的设计，我们暂时还找不到比SLS更适合制作原型样件的工艺。部件无法铣削，不能用注射成型来生产样品。最好的办法就是用可以进行物理测试的材料进行打印。这时候，Fuse系列产品的优势就体现得淋漓尽致。” Alves 说。
注射成型：3D打印模具嵌件
福特的快速技术中心拥有多种内部技术，因此能够创建混合工作流程，例如将传统制造工艺与 3D 打印快速模具制作相结合。
根据预期应用，团队可以选择最合适的生产工艺和材料，从而优化工作流程的成本、速度和整体效率。例如，在碰撞测试中，部件必须使用与批量生产相同的材料和工艺制造。对于塑料部件来说，这通常涉及注射成型，而这一工艺传统上需要使用成本高、耗时长的金属模具。
“我们认为使用 3D 打印嵌件进行注射成型有很大的潜力，这样可以非常快速地重复设计。我们使用型芯打印出型腔，然后就可以在工具中改变型腔并注射成型部件，”Alves 说。
使用 SLA 打印机制造了 Rigid 10K Resin 注射成型模具。
对于同样的应用，他们在 SLS 打印机上使用的是 Nylon 12 Powder。
3D 打印技术使团队能够利用内部的工业注射成型机快速生产用于不同设计和快速迭代的模具嵌件。
对于新款探险者，该团队使用 3D 打印模具嵌件在内部注射成型机上生产门把手装配中的橡胶部件。
“这是一个复杂的过程，因为我们使用了多个嵌件，而且还有几种不同的设计，每种设计都可能有多次迭代。通常来说，外部注射成型可能需要两三个月。而在内部使用增材制造技术，我们可以将这一过程加快到两周或最多三周。在这个项目中，如果我们必须使用外部工具，就会耗费更多时间，而且无法按时交付部件，”Alves 说。
每个门把手设计都包括两个用于减振和隔热的橡胶部件。对于四门 SUV 来说，这意味着每次设计迭代都有八个独特的部件。
加速电动化而努力
福特承诺到 2030 年完全实现电动化，这为麦肯尼希产品研发中心工厂制定了雄心勃勃的路线图。为了达到必要的里程碑，公司必须继续寻找尖端技术，尝试新的创新工作流程。要保持竞争力，他们就必须突破极限，整合新材料、新工艺和新设备，如内部模具和 3D 打印。
“竞争对手正在加快研发进程。我们也需要加快速度。因此，解决方案就是测试新材料、新工艺和即将上市的新机器。目前，如果不能使用增材制造技术，我们就无法与竞争对手竞争，也无法做到如此之快速。3D 打印技术让我们能够在更短的时间内为客户提供最好的产品，”Alves 说。
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