导语

作为全球顶尖汽车制造商之一，宝马集团一直走在3D打印技术应用的最前沿。从上世纪 90 年代的概念车原型，到如今的大规模生产应用，宝马在增材制造领域的每一步都彰显着其前瞻性思维和创新实践。本文将深入剖析宝马的3D打印发展历程，解密其增材制造战略，并盘点其在汽车制造各环节的典型应用案例，尽力为读者展现有价值的商业思维。

一、宝马增材制造发展简史

AM易道根据公开网络信息整理，可能会出现时间线和细节错误，请读者指正。

1990年, 宝马开始探索SLA光固化3D打印技术在汽车原型开发中的应用。

2000年, 宝马将SLS选择性激光烧结技术引入到生产领域, 试制塑料发动机进气歧管等零部件。 

2005年, 宝马开始采用3DP喷射粘合3D打印工艺制造铸造砂芯, 用于生产发动机缸体、缸盖等铝合金构件。 

2009年, 宝马首次将SLM选区激光熔化金属3D打印技术应用于赛车发动机关键零部件的制造。 

2012年, 宝马开始批量生产SLS 3D打印的塑料内外饰件, 并用SLM工艺制造高端车型的钛合金排气件。 

2014年, 宝马建立了专门的SLM金属3D打印生产线。

2016年,宝马成立增材制造中心,专注于3D打印技术的研发和产业化应用。同年, 宝马引入MJF多喷头熔融工艺, 加速塑料零件的批量生产进程。 

2018年, 宝马建成全新的增材制造园区, 引进更多SLM、EBM电子束熔化等多种金属3D打印设备以及喷射成型砂型3D打印生产线, 进一步提升产能和制造水平。 

2020年, 宝马启用自动化SLM金属3D打印生产线, 单线年产零部件数量达到5万套。 

2022年, 宝马全年生产3D打印零部件30万件, SLM等金属3D打印件占比持续提升。WAAM电弧增材制造工艺也开始在宝马实现大尺寸金属构件的工业化应用。

二、宝马增材制造的发展逻辑

AM易道认为, 宝马的增材制造发展历程可以细分为四个阶段, 其中最关键的逻辑演进, 是从增材制造单机应用到规模化产线制造的跃升。

第一阶段是上世纪末的技术探索期。

这一阶段宝马主要用3D打印技术制作概念车和原型车的塑料件, 以此验证设计、缩短开发周期。3D打印更多是一种前瞻性的尝试,批量小、成本高,与传统制造相比尚无明显优势。

第二阶段是本世纪初的工艺突破期。

这一阶段宝马开始采用各类3D打印技术从样件制作走向功能件生产。但受限于设备和工艺水平, 其应用范围和规模仍然有限。

第三阶段是近十年的局部应用期。

这一阶段, 宝马开始将3D打印拓展至更多的整车零部件, 并在个别领域实现批量化生产。但在整个制造体系中还属于"点状"应用。这一时期的特点是, 3D打印开始展现出技术和经济优势,但离规模化、产线化生产还有不小差距。

第四阶段是当前正在推进的规模产线期, 也是宝马推动增材制造升级的关键阶段。

进入新十年, 宝马开始高度重视3D打印在汽车制造中的系统集成和规模应用, 将其作为实现数字化转型的重要抓手。

宝马先后启动了IDAM、POLYLINE等一系列自动化增材制造项目, 通过软硬件、工艺、供应链的全流程协同, 成功构建了从数据输入到成品输出的柔性3D打印生产线。

以IDAM项目交付的金属3D打印生产线为例, 其年产能可达5万件, 且90%以上的作业实现了自动化, 生产成本较传统工艺降低50%。

可以说, 这些"灯塔工厂"的亮相, 标志着宝马在增材制造规模化、智能化应用上取得了重大突破。

综上所述, 宝马的增材制造发展可以概括为"技术探索-工艺突破-局部应用-规模产线"四大阶段。

在这一演进过程中, 最具革命性的变革, 就是宝马成功实现了3D打印从单机应用到产线集成、从制造单元到智造体系的跨越。

三、宝马3D打印应用案例大盘点：一切均可产线化

1. 砂型3D打印-发动机的3D打印缸盖

以最新的 S58 发动机为例，其缸盖采用金属 3D打印砂型铸造而成。凭借复杂结构设计，3D打印芯大幅改善了发动机的散热性能，为提升动力输出扫清了热力学障碍。

2. 砂芯3D打印-自动化生产线方案

宝马将3D打印砂芯的能力产线化，并在兰茨胡特工厂率先建成全自动化 3D 打印砂芯生产线。

通过串联砂芯打印、微波固化、浸涂、清理等工序，并利用机器人、AGV 等设备实现物流输送，宝马实现了砂芯制备的数字化和智能化。

目前，该生产线可年产3D打印砂芯数十万件，产能和良品率大幅提升的同时，也为发动机铸造开辟出一条高效益、低成本的崭新路径。

3. 尝试WAAM 技术直接制造大型零部件

作为宝马的"新宠"，WAAM 技术近年来成为其重点部署的又一增材制造利器。得益于电弧热源的高效率，WAAM 的成形速度可达数公斤/小时，单件尺寸可超数米，这使其在车身结构件制造中优势明显。

目前，宝马已成功应用 WAAM 技术制造出多款样件，其中悬架支架、防撞梁等均表现出优异的力学性能。通过对接拓扑优化、数值模拟等设计工具，宝马还实现了3D打印零件的轻量化设计，进一步发挥减重潜力。

4. 金属3D打印-劳斯莱斯的SLM零件

作为宝马集团旗下的超豪华品牌，劳斯莱斯在增材制造领域同样不甘人后。宝马充分发挥3D打印的优势，为劳斯莱斯汽车量身打造的各类SLM金属零部件。

5. IDAM 项目-金属增材制造数字化产线方案

2022 年，宝马 IDAM（增材制造工业化和数字化）项目取得重大突破。

该项目旨在实现金属3D打印的端到端自动化和数字化，最终建成了两条全自动化增材制造生产线。

现在，从零件设计、3D打印，到热处理、切割等后处理，再到检测、装配，整个流程实现了无缝集成和智能协同。

IDAM 项目的意义不仅在于大幅提升了3D打印效率，更在于树立了汽车行业增材智能制造的新标杆。放眼未来，类似的数字化3D打印工厂将在宝马全球布局中不断涌现，助推其向智能制造转型升级。

6. 非金属3D打印-个性定制的汽车内饰件

以MINI为例，宝马为 MINI 车主提供了个性化的内饰件定制服务，其中的关键就是3D打印技术。车主可根据个人喜好，选择不同图案、颜色的内饰面板，通过快速的3D打印制造并装车交付。得益于3D打印的设计自由度和制造灵活性，宝马得以真正实现规模化的个性定制，让每一位车主都能拥有专属于自己的时尚座驾。

7. 非金属3D打印的产线化方案

聚合物3D打印是宝马增材制造版图中的重要一极。为进一步推动其产业化应用，宝马启动了 POLYLINE 项目。该项目针对聚合物 3D打印工艺开展了系统的自动化、数字化升级，实现了CAD模型输入到成品输出的端到端流程优化。

8. 工厂装配线上的3D打印工装

除了直接打印汽车零部件，3D打印在宝马的生产线工装领域也大放异彩。宝马充分利用 3D打印的设计自由度，为装配线定制形状复杂、轻量化、高强度的工装夹具。以3D打印巨型 CFRP （碳纤维增强聚合物）车顶夹具为例，单套重量仅为传统金属夹具的五分之一，却能够轻松稳定地搬运、定位车顶，极大提升了生产效率。

随着3D打印在宝马各大工厂的广泛铺开，成千上万的个性化工装如雨后春笋般涌现，让流水线告别了因工装制约而停工待料的窘境。

结语：真正的未来是3D打印批量制造

篇幅原因，文章仅总结了部分3D打印应用，还有大量宝马案例尚未纳入。

纵观BMW近30年的3D打印技术应用征程，其始终以开放的心态拥抱增材制造，并不断将其扩展到研发、生产、服务的各个环节，由此实现了从点到线、从线到面的系统化渗透。

不论采用何3D打印技术，其发展思路均延伸到了自动化规模化增材产线。

在汽车领域，其发展逻辑和案例对于任何企业来说都极具学习意义。

AM易道认为，3D打印与自动化、数字化、产线化的融合共进，将使增材制造最终将迈入入规模化生产。