现代汽车部署两台ExOne VX1000 HSS，大尺寸聚合物3D打印进入功能件量产阶段

现代汽车在韩国南阳研发中心安装了两台VX1000 HSS聚合物3D打印机，设备来自德国设备制造商ExOne Global Holdings。 这家公司自1996年起就开始运营3D打印项目，这次新增的是大尺寸高速烧结（High Speed Sintering）能力。 两台设备都归现代汽车新成立的增材制造解决方案团队管理。

这个团队负责支持预生产和测试零件制造、小批量生产、研究用原型制作，以及那些原本需要开模、交期漫长的关键零件的紧急采购。 以前这类零件往往需要专门开模，模具交期很长，与模具绑定的零部件常常成为拖慢开发进度的瓶颈。 现在可以直接打印功能性的全尺寸部件，不等模具就能完成全尺寸验证。

这次投资瞄准的是全尺寸功能零件，不是原型；现代汽车对这组投资的解释很直接：大型部件要整体做出来。 传统工艺流程做大型件，会留下接缝，公差链也会一级一级累积误差。 现代汽车正在使用VX1000 HSS一次成型打印大型部件，包括完整的车门内饰板。 这减少了把大型零件拆分成小部件制造所带来的装配步骤、连接点，还有公差累积误差。

ExOne Global Holdings首席执行官Eric Bader表示，「现代汽车正在以我们设计高速烧结技术的初衷来使用它，制造全尺寸功能零件。 确保大型聚合物零件在一次次打印中保持精度和可重复性，是聚合物3D打印中最具挑战性的难题之一。 我们攻克了这一难题，这使得增材制造真正成为汽车团队可以信赖的工具，用于实际的研发工作。」

VX1000 HSS的成型尺寸为1000 x 550 x 190毫米，也就是39.4 x 21.7 x 7.5英寸，在聚合物3D打印机里算是市场上最大的一批。 这个尺寸，是冲着整体件生产去的。 它使用PA12粉末，这是一种在工业增材制造中广泛使用的高性能工程热塑性塑料，并配备8000个喷嘴的打印头，可以一次成型最大型的零件。

大型聚合物生产的管理，重点在于不同批次之间的尺寸一致性。 要让这些部件在不同批次里保持一样的尺寸，VX1000在整个成型幅面上的温度管理能力是关键。 在高速烧结工艺中，红外吸收墨水会被选择性施加到整个打印平台上的PA12粉末上，然后通过烧结发射器逐层熔融。 粉末加墨水的烧结方式对热变化非常敏感，打印头那8000个喷嘴需要这种稳定，才能在大尺寸成型中保住部件性能；整个成型空间内的温度控制保证了零件性能在一次次打印中保持一致。

据ExOne介绍，这个工艺能把设计迭代周期从数周缩短到数天，降低开发成本，同时也能做出传统制造无法生产的几何形状。 因为打印出来的是功能组件而不是模型，现代汽车可以在全尺寸条件下验证完整的装配体。 把汽车增材制造从原型推向规模化，是现代汽车这次安装想走的下一步。

ExOne为这两套系统设计了高运行时间保障，更换烧结发射器或打印模块被设计成常规操作任务。 两台设备都能实时传输过程数据，包括打印过程的视频流，操作人员可以把打印机集成到现有的生产监控体系里。 两台设备共用一个拆包站和一套共享粉末供应系统，并可根据不同的工厂和研发车间布局灵活调整。 这种操作灵活性，正好对应这个增材制造解决方案团队的实际用法。

ExOne研发副负责人Alfred Griesser表示，「智能粉末管理系统能够平衡差异极大的打印任务和使用率水平，持续为两台设备提供高质量的粉末。 这让团队可以在不牺牲零件质量的前提下，使用高达80%的回收粉末。」 ExOne的全球售后服务网络将在两台设备于现代汽车使用的全生命周期内提供全面支持。

VX1000的安装是南阳增材制造能力更广泛整合的一部分，相关消息在上个月已经报道过。 他们新建的增材制造解决方案中心，是现代汽车集团第一个专门为增材制造打造的设施。 中心把聚合物和金属打印放在同一屋檐下，运行从光固化到用于大型金属结构件的定向能量沉积（DED）等多种工艺。 在那里生产的每一个部件，都要按照与生产等效的基准来检测，包括尺寸精度、拉伸强度、弯曲刚度和抗冲击性能。 VX1000为这个组合增加了大幅面聚合物烧结能力，弥补了中心其他聚合物工艺在成型尺寸和产能上的短板。

尺寸问题并不只是现代汽车一家碰到。 捷豹路虎位于英国盖登的增材制造中心，运行着20台工业级3D打印机，覆盖六种技术。 其中聚合物粉末床熔融占总产能的87%。 但在2024年10月，捷豹路虎的增材制造专家曾表示，中心绝大部分产出是用于测试车辆的功能性原型，并不是全尺寸的生产等效验证。 这个中心以功能性原型制造为主要方向，恰好说明了现有增材能力在更大规模开发工作中的局限。 现代汽车的新设备安装，则是要把更大型的部件作为整体件生产出来。