AM易道分享
在3D打印行业里,FDM做不了工程件这个认知讲了许多年。
这个说法过去大体是对的。
PLA、ABS、PETG这些消费级3D打印常用材料往往耐热不足,强度也不尽人意,更别提满足阻燃、抗UV、耐化等工程应用所需的特性。
显然,FDM被排除在工程件赛道之外的真实原因,大多是材料特性的不足。
但今年有组值得关注的新应用在汽车改装店里出现:
一卷Fiberon™ PPS-CF10耗材和一台APlus智能制造的工业级FDM打印机为北京DGM改装部落做出空气悬架部件,装在一部经典车上。
文章结尾有完整的、包含项目细节的视频可以看。
汽车改装人曾嫌弃塑料件,是有他们的道理的
汽车改装圈有一条不成文的鄙视链。
碳纤维、铝合金、钢,是上等;
塑料件长期被划到丐版那一档。
这个偏见不是没来由。
普通3D打印件给改装人的印象就是PLA、ABS晒一夏天就脆、装在机舱附近一个月就变形、淋两场雨就泛白。
改装店做生意要靠口碑,谁也不敢拿这种东西装到客户的车上。
更别提FDM。
在大多数从业者的认知里,FDM干的是玩具、手板、模型;
真要做能上车的部件,非金属要么走SLS、MJF,要么直接走金属SLM或者直接CNC。
FDM做承重件、做关键件、做上车件,这事过去十年讲出来,业内人多半摇头。
北京DGM改装部落俱乐部 董老师尝试FDM这条路的历程是:
在选定Fiberon™ PPS-CF10之前,他试过近10种材料。
除了看材料TDS数据表,他们更关注的是装上车很长一段时间跑下来有没有裂、有没有变形、有没有蠕变。
这是一个相当残酷的淘汰赛。
10种材料里能选的那一个,是真正能上车的。
过去FDM上不了车,卡在材料
PLA 60度以上几乎失去全部性能、耐候性极差;
ABS虽然能耐90-100度高温、但想要靠近发动机等高发热部件还远远不足;
PA吸湿严重,下雨天打印件性能易掉;
PETG做外观件够强,承重免谈。
这些才是过去FDM被排除在工程件赛道之外的真实原因。
材料对比图片出自Polymaker Fiberon™PPS-CF TDS
而PPS(聚苯硫醚)这种材料本身不是新东西。
它在传统注塑领域是工业老兵,发动机舱、燃油系统、连接器外壳里到处都是。
问题是它过去没有3D打印的形态,熔点高、加工难、对设备要求严,一直停留在工业注塑这一端。
Polymaker把这个材料加了碳纤强化做成了FDM3D打印能用的丝材。
按官方TDS数据:
Fiberon™PPS-CF10在ISO 75(0.45MPa)下热变形温度252.5℃;
X-Y方向弯曲模量4646.9MPa、拉伸模量5446.7MPa;
密度1.29g/cm³;
阻燃按UL94标准(1.5mm)测试达V0等级。
图片出自Polymaker Fiberon™PPS-CF TDS
这些数字单看是枯燥的。
换成改装场景的语言就是:
支架装在汽车,夏天连续高速下零件温度可能突破150℃,Fiberon™ PPS-CF10的252.5℃热变形温度足以满足机舱内应用;
而底盘件常常面对机油、刹车油、雨水酸性物质里,PPS本身就是化工管道的常用材料,能抗住;
空气悬架是承重件,X-Y方向拉伸模量5.4GPa超过PEEK基础值,刚性够;
密度1.29g/cm³比铝轻一半还多,比钢轻六倍,有减重价值;
阻燃UL 94 V0标准,汽车行业应用大多对阻燃有要求。
参数对得上专业的改装场景的具体需求。
这是Fiberon™PPS-CF在汽车改装的材料淘汰赛里活下来的根本原因。
AM易道测试:一把喷枪和一支热风枪
材料数据之外,我们直接拿来用最直观的方式测。
打印后的尺寸稳定性不错(设计30mm边长):
而耐热用热风枪和喷枪同时对着Fiberon™ PPS-CF10和PETG对比打印件喷。
下图应该看得很清楚。
PETG(绿色)很快就开始软化、塌陷、明显形变;
Fiberon™PPS-CF10(黑色)相比还很坚挺。
而火焰喷枪的对比测试更直观的显示了这个材料的阻燃性:
这种测试当然在材料工程师眼里不严谨。
温度没量化、加热时间没控制、火焰距离没标定。
但我们从Polymaker的其他资料里面发现他们做过类似的专业测试,和我们的直观测试是吻合的。
加上这个材料的声学特质,敲起来跟金属一个调子。
这是另一组感官证据,对应的TDS指标是高刚性、高密度填充、低空隙率。
对终端用户来说,听到那个叮的一声的金属感声音更有踏实感。
三天,从车身扫描到上路飞驰
有了能上车的材料,下一道关是工艺能不能跟上。
北京DGM改装部落这次用的设备是APLUS智能制造的Blast 2工业级FDM 3D打印机,成型尺寸400mm×500mm×420mm。
整个汽车空气悬架改装流程被压在了72小时之内,按天看是这样的:
第一天:三维扫描车身关键位,把空悬安装位的几何数据抓下来,做拓扑优化和结构建模。
第二天:打印支架开始一体成型。
第三天:后处理、精密装配,直接装车,奔赴测试场严苛路测。
72小时,从一辆车的扫描数据到这辆车在路上跑。
具体的扫描、打印、装车、路测画面,文末视频里看得最清楚。
汽车后市场的敏捷要求
汽车后市场过去只有两条工艺路径。
老师傅纯手工敲打和切削、或者开模具批量注塑。
这两条路把绝大多数小批量定制需求挤了出去。
经典车复刻、老车修复、改装定制、小众车型零件,这些场景的共同特征是单件或小批量,零件几何复杂,原厂早已停产。
手工做单价高得离谱、精度还不稳定,开模注塑光是模具费就把项目劝退了。
3D打印进入这个生态位是顺理成章的,过去缺的就是上得了车的材料。
Fiberon™PPS-CF10把这个空缺补上之后,【设计-打印-上车】能闭环。
视频里那台A+Plus工业级FDM打印机用了两个月,很稳定。
这个反馈对改装店运营很关键,设备稳定性强,好的材料才能有用武之地。
打印机和材料是一个组合命题,缺一不可。
A+Plus创始人黄卫星把这件事概括为"工业级FDM设备叠加高性能材料,给汽车后市场提供敏捷制造的新方式"。
落到改装店的真实账面来看,原来3个月才能交付的小批量定制件现在3天就能交。
原来一套模具的固定成本现在变成经济的材料成本,原来只接量产订单的供应链开始能服务单件需求。
对一个改装店老板来说,这意味着以前推掉的活现在能接,以前赚不到的钱现在能赚。
好故事的另一面
到这里如果只讲技术的胜利,那就成软文了。
还有几件事还需要注意。
Fiberon™ PPS-CF10对设备有最低门槛,热端必须310℃以上、必须用硬化喷嘴。
这些条件在A+Plus Blast2这种工业级FDM上不是问题,但在桌面机上是真问题。
价格也是变量。
在Polymaker某猫旗舰店0.5kg卖371元。
硬核的材料自然比普通材料贵,比较适合有工程需求的专业用户使用。
材料合规是慢工夫。
Fiberon™ PPS-CF10在TDS里标注UL94 V0(1.5mm)测试达标,但更多的汽车行业需要的认证我们还没见到。
这不影响改装店用,但影响它进入主机厂供应链,如果未来主机厂也自己做后市场生意的话。
所以这个案例我们认为,最实在的价值不是3D打印替代了金属件。
AM易道的判断是,FDM加上工程级材料,第一次合理地、稳定地嵌进了汽车后市场的工艺生态。
FDM干不了工程件这个判断过去大体是对的,但今天它在汽车后市场这种场景里开始局部打脸。
这件事对做后市场零部件供应的、有改装店或维修店渠道的、手里握着工业级FDM设备产能的、做经典车复刻和老车修复的小众玩家都是机会。
值得深耕。
对Polymaker来说,我们认为本文的案例继续证明了Fiberon产品系列的方法论是成立的。
对行业来说,能把已有的优秀材料推进到更多场景是每个人喜闻乐见的。
汽车改装是第一个,下一个在哪儿,我们将与Polymaker一同持续关注。
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