最初，这项技术仅用于生产单个零件，而如今，它已被广泛用于制造工具和辅助设备，尤其在机器人应用等生产领域展现了诸多优势。在宝马的兰茨胡特和慕尼黑工厂现已采用新型仿生夹持器，2023年全球使用增材制造生产超过40万个零件。
▍3D打印：传统制造的现代变革自1991年以来，宝马集团便开始使用3D打印技术来设计和制造特殊车型、概念车、原型车、赛车以及量产车型的零部件。不仅如此，这项技术还被引入工厂的生产辅助设备制造环节。目前，每年有超过40万个零部件通过3D打印生产，这种生产方式不仅经济高效，还能灵活应对单个零部件的快速生产需求。现如今，3D打印技术的应用已超越零件制造，甚至用于整套设备的生产。
宝马集团显然意识到这项技术的深远潜力，并将其作为未来生产的重要支柱。位于慕尼黑北部奥伯施莱斯海姆的增材制造园区，是宝马专门设立的3D打印研究和生产基地。仅在2023年，该园区便通过3D打印生产了超过30万个零部件，此外，宝马全球生产网络也承担了其他零部件的生产任务。增材制造园区负责人Jens Ertel解释道：“增材制造技术在宝马集团的生产体系中得到了越来越广泛的应用。这为我们带来了显著的优势，例如我们可以快速、经济且灵活地生产自用的生产辅助设备和机器人系统，并根据需求实时调整。我们还能够优化这些设备的重量，重量越轻，生产线运行速度越快，生产周期越短，整体成本也越低。此外，减轻设备重量还让我们能够在中期阶段使用更小型的机器人，进一步降低二氧化碳排放及相关成本。”▍成功应用：轻量化机器人夹持器在宝马兰茨胡特工厂的轻量化结构技术中心，3D打印技术同样带来了生产效率的提升。该中心采用3D打印技术生产的机器人夹持元件，重量仅为150公斤，打印时间为22小时。这个夹持器被安装在压机上，用于生产BMW M车型的碳纤维增强塑料（CFRP）车顶。得益于3D打印的制造方式，该夹持器减重约20%，从而显著提升了其耐用性和灵活性，并延长了维护周期。
此外，在大规模打印（LSP）技术的帮助下，宝马集团得以使用注塑颗粒、再生塑料和CFRP残余材料相结合的方式制造大型部件，成功减少了超过60%的二氧化碳排放。自2023年以来，宝马集团还开始使用更轻型的夹爪，这些经过仿生学设计并采用拓扑优化的机器人部件进一步减重25%。在CFRP车顶的生产中，原本需要三个机器人完成的任务，现在只需一个配备双夹爪的机器人即可完成。值得一提的是，这些双夹爪全部由宝马兰茨胡特工厂通过3D打印技术自行生产。
不仅在兰茨胡特工厂，3D打印技术还被应用于宝马集团其他德国工厂的车身制造环节。例如，在慕尼黑工厂，3D打印的仿生机器人夹持器可以轻松夹持并搬运整车底盘组件。新一代夹持器不仅在重量和承载能力上得到了优化，每个夹持器的重量约为100公斤，比上一代轻了30%。这种夹持器由砂型铸造与铝材混合制成，能够配合重载机器人作业，从而进一步节省能源并减少碳排放。▍从硬件到软件，实现全方位的优化要充分发挥3D打印技术的潜力，对结构设计的精准计算必不可少。宝马集团使用了Synera（原名Elise）等专业软件进行结构设计优化。Synera由宝马集团旗下的BMW iVentures开发，目前已广泛应用于宝马的多个领域。该软件通过流程优化和精确计算，能够准确实现仿生结构的3D打印，其高度灵活性使得打印效果几乎与设计完全一致。
与此同时，Synera软件在奥伯施莱斯海姆的增材制造园区内也在持续改进。园区的专家团队通过对比各种软件解决方案，不断发现优化的潜力。此外，宝马还为制造机器人夹持器的3D打印机开发了新的解决方案，旨在实现材料结构工程设计的自动化，进而提高打印速度和生产效率。通过这些前沿技术的应用，宝马集团不仅在生产辅助设备上实现了灵活性和可持续性，还在推动整个汽车制造行业向更加环保和高效的方向迈进。
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