Hyundai與Kia透過3D列印加速產品開發

Written by: Bear

Hyundai與Kia透過對工程卓越的承諾，將設計自由擴展到傳統製造之外。在AMSC增材製造解決方案中心(Additive Manufacturing Solution Center)，工程師們利用先進的工業3D列印來壓縮開發時程，並從數位藍圖列印複雜的零件。

解鎖全新設計自由

數十年來，汽車設計一直受限於工廠生產線的限制。如果零件無法透過射出成型、壓鑄或由原料雕刻，根本無法製造。工程師必須在零件重量、幾何形狀與性能上妥協，以配合現有設備與製程，因為開發客製化模具與機械過於耗時且成本高昂。

Hyundai的增材製造解決方案中心(AMSC)與Kia南陽研發中心顛覆了這一範式。在這裡，零件直接從數位設計進入製造實境，透過一系列先進的增材製造技術，從雷射熔融金屬到粉末燒結聚合物，能減少模具需求，材料彈性更高。工程師能設計出最優的重量與性能，並製造出傳統方法難以達成的複雜幾何形狀。

增材製造的優點

傳統製造依賴模具、模具和減法工藝，然後透過去除多餘材料來塑形。此方法限制設計彈性，延長開發時程，並產生材料浪費。相較之下，增材製造(3D列印)則是精確地分層材料，以打造數位設計中指定的精確幾何形狀。對於車輛開發而言，這使得快速的原型製作、複雜幾何結構及重量優化成為可能，這些都是傳統方法難以達成的。

完全整合的增材製造生態系統

AMSC位於先進移動解決方案(Advanced Mobility Solutions)大樓內新建的設施內。該中心成立於Hyundai集團於1996年推出首款工業3D印表機近三十年後，該廠成為集團首座專為增材製造研究與生產而建的設施。

AMSC運作多種增材製造技術，針對不同材料、幾何形狀及性能需求量身打造。根據應用需求，工程師可同時運用聚合物與金屬製造工藝，以達成生產級的性能與精度。

在聚合物應用方面，中心採用樹脂光聚合技術，包括數位光處理(DLP)，利用紫外線同時固化整層樹脂，以及立體光刻裝置(SLA)，利用精密導引雷射描繪複雜幾何形狀。這些技術特別適合用於設計驗證、原型開發及其他需要精細尺寸精度的高精度零件。

中心同時運作聚合物粉末床熔融(Polymer PBF)系統，能逐層融合聚合物粉末材料，無需支撐結構。此舉可減少材料浪費及後處理需求。經過蒸氣平滑處理後，零件可達到與注塑成型零件相當的表面光度，使該技術適合高品質客製化及開發零件。

在金屬應用中，金屬粉末床熔融(Metal PBF)系統利用高能雷射將金屬粉末熔化成高度複雜的幾何形狀。此工藝提供先進車輛零件所需的尺寸精度與機械性能，同時實現難以透過鑄造、沖壓或機械加工實現的設計。

AMSC同時也採用定向能沉積(DED)技術處理更大規模的金屬零件。其中一個例子是DED-Wire Arc增材製造(DED-WAAM)，利用焊接弧技術逐層沉積金屬。該工藝相容於鋼材、不鏽鋼、鋁材及鈦合金等材料，特別適合製造大型結構零件，這些零件難以以傳統方法單獨製造。

除了操作先進設備外，AMSC也在推動DfAM增材製造設計(Design for Additive Manufacturing)的能力。工程師專門優化零件以適應增材生產，實現零件整合、先進晶格結構及輕量化幾何，提升效率同時維持強度。

每個階段的品質保證

每個製造的零件都會在品質檢驗單元接受嚴格驗證，並根據生產等效標準評估尺寸測量、抗拉強度、彎曲剛度及抗衝擊性。內部材料驗證與冶金分析進一步協助確保增材製造零件達到與傳統零件相同的品質標準。

從開發到生產

增材製造支持Hyundai與Kia日益多元的應用，從車輛開發與文化遺產修復，到賽車運動及製造營運。

在車輛開發中，該技術使得原型車、開發零件、夾具與夾具製造，以及服務零件的快速生產，適用於停產車輛或緊急更換需求，因為傳統工具不切實際或耗時。

經典車輛修復是另一個重要的應用領域。工程師透過3D掃描、逆向工程及增材製造重現舊有零件，例如：Hyundai Pony側窗台零件經過數位重建並以真實表面處理重現。

這項技術也支持Hyundai的賽車活動。防傾桿葉片、阻尼支架，以及煞車導管軌等零件，皆採用增材製造技術，以兼顧輕量化結構與賽車環境所需的結構剛性。中心同時展示了一輛車輛馬達外殼，結合了印刷時的DED-WAAM結構與後處理電腦數控(CNC)加工後處理，展示了複雜金屬零件如何透過增材製造流程生產與精煉。

作為Hyundai與Kia的增材製造樞紐，AMSC將在未來數年成為集團製造競爭力的基石。該中心整合能力涵蓋設計、生產、後處理與驗證，使其成為Hyundai集團擴展增材製造的關鍵樞紐。