通用汽车(GENERAL MOTORS)
驾驶更轻、更高效的未来汽车零部件设计
制造东西的未来
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3D打印和汽车制造的生成设计颠覆了整个行业
3D打印和汽车制造的生成设计颠覆了整个行业
全球汽车制造商通用汽车公司在汽车设计上迈出了一大步，想象一个更轻、更高效、可定制的未来汽车。使用人工智能和云计算支持的生成设计，通用汽车正在探索汽车零部件的设计解决方案阵列。通过增材制造，该公司可以负担得起和有效地制造复杂的零部件和独特的组件，以定制汽车。这些技术共同帮助通用汽车向客户提供了比以往任何时候都更好的性能和更多的选择。
增材制造日益增长的潜力
增材制造已经帮助3d打印乐器，包括一套鼓、电吉他、贝斯和键盘;3d打印食物，包括宇航员和军队的膳食;还有3d打印的衣服、假肢和用于移植的人体器官——甚至还有3d打印的两层混凝土房屋。接下来是什么，3d打印汽车吗?
实际上,是的。2015年，总部位于底特律的初创公司Local Motors推出了Strati跑车，这是一款电动双座跑车，75%的零部件都是3d打印的。2016年，洛杉矶初创公司《分歧者3D》(Divergent 3D)也推出了700马力的“超级跑车”Blade，车身和底盘都是3D打印的。今年晚些时候，意大利初创企业XEV将开始生产小型电动汽车LSEV，据该公司称，这是世界上第一款大规模生产的3d打印汽车。
通用汽车正在投资于增材制造技术，使工人们能够将传统方法和3D打印制造的零部件组装成汽车。
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但与3d打印汽车设计相关的不仅仅是新贵和实验家。传统汽车制造商不再大举推出吸引眼球的概念验证，而是投资于渐进式升级和切实的改进。通用汽车(General Motors)体现了这种方法，设计3d打印组件，提供了更高的性能，定制和个性化。
通用汽车增材设计和制造总监凯文•奎因表示:“平均而言，每辆汽车都有3万个零部件。“我们不打算打印全部3万件作品。相反，我们非常现实。我们专注于为通用汽车和客户提供商业价值的生产机会。对我们来说，重要的不是你能做什么;而是关于你应该做什么。”
颠覆性的设计
如果增材制造是通往汽车未来的一扇门，生成设计将是打开它的钥匙。奎恩说:“生成式设计是一种利用云计算和人工智能将工程师和计算机结合起来，探索汽车零部件不同设计方案的方法。”“通过让他们一起工作，我们可以想出部分设计的解决方案，这是计算机或工程师单独工作无法产生的。”
有了这个模型，工程师们建立部件设计目标和约束——包括材料、制造方法和预算等参数——然后将它们输入生成设计软件。然后，该软件使用一种算法来分析和评估所有可能的设计排列，并根据其计算推荐一个最佳解决方案。
设计师审查由生成式设计产生的座椅支架的多个设计选项。
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“生成式设计与增材制造相结合可能会彻底颠覆我们的行业，”Quinn说，他补充道，汽车行业历来受到传统制造工具(如铣床和注塑模具)的限制。首先，这类工具只能制造非常简单的几何图形。
此外，传统工具既昂贵又不灵活，这使得实验成本令人望而却步。生成设计和增材制造可以用最少的资本投入支持无限的设计解决方案。一个单独的软件配上一台3D打印机就可以生产出无数的零件和无限的形式——包括有机形状和内部晶格，这只能通过增材制造来实现。
更好的支架?
要理解生成式设计的业务案例，请考虑电动汽车(ev)带来的挑战。尽管汽车制造商对此极为看好——仅通用一家公司就计划到2023年在市场上至少生产20辆电动或燃料电池汽车——但这种汽车的生产成本更高。对于通用汽车来说，生成设计可能有助于解决这些挑战，使车辆更轻，供应链更短。
奎因表示:“电动化和自动驾驶汽车将改变汽车行业的游戏规则。“在这些高技术领域拥有领导地位对向前发展至关重要。我们相信增材制造和生成设计可以帮助我们获得率先进入市场的优势。”
在最近的一次与Autodesk合作将生成设计技术应用于融合360年在美国，通用汽车的工程师设计了一种新的、经过功能优化的座椅支架，这是一种标准的汽车零部件，可以将安全带紧固件固定在座椅上，并将座椅固定在地板上。虽然典型的座椅支架是一个四四方方的部分，由八个部分焊接在一起，但软件想出了150多个备选设计，看起来更像来自外太空的金属物体。通用汽车选择的这款座椅支架由一块而不是八块不锈钢制成，比之前的座椅支架轻40%，强度高20%。
通过生成设计和增材制造，通用汽车能够将一个小而重要的部件——安全带系在座椅支架上的8个不同部件整合成一个3d打印部件。
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奎因说:“把八个部分合并成一个部分的动机是双重的。“第一，我们可以优化质量。但另一个附带的好处是，你减少了所有与许多不同的零部件相关的供应链成本，这些零部件可能由许多不同的供应商生产，然后必须全部连接在一起。”
应用于数百甚至数千个部件，很容易看出这种改进如何使汽车更便宜、更轻、更省油。
奎因说:“我们现在面临的挑战是找到生成设计和增材制造的其他独特应用。”通用汽车已经在努力优化其汽车的许多其他部件。
他说:“如果我们能够利用生成设计和增材制造技术，使每加仑燃油经济性提高1英里，或使我们的电动汽车的行驶里程增加10英里，这将成为通用汽车前进的巨大竞争优势。”
福利，而不是炒作
业绩的提高只是一个开始。未来，通用汽车计划使用增材制造技术，在经销商处以经济实惠、高效的方式制造服务部件，并定制汽车。
奎因说:“现在，通用汽车需要在汽车上定制一些东西，这需要巨大的资本支出，因为每次你想定制一些东西时，你都必须创建一个新的工具。”“由于投资没有回报，通常在我们的行业中，我们会决定不做那些事情。”
奎因补充说，增材制造可以让客户订购定制的装饰包，或者用他们喜欢的运动队的名字或标志来个性化他们的汽车。他说:“如果我们能提供竞争对手没有的东西，就能让我们的汽车与众不同。”
看看通用汽车和Autodesk工程师如何应用生成设计技术来重新设计汽车的座椅支架(2:05分钟)。
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奎因认为，这就是技术的精髓所在:它不是制造轰动效应;这是关于提供利益。“生成设计和增材制造真的让我很兴奋，因为它们将允许我们为客户提供其他任何方式都无法获得的性能。”
本文的一个版本曾在此前刊登过红移．图片由通用汽车公司提供。
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