现代汽车首个专属增材制造中心落地南阳明,双台ExOne VX1000高速烧结设备一次成型整块车门板

👁️ 2462浏览 📅 2026-09-14

2026年9月13日,3D Printing Industry与VoxelMatters先后报道,现代汽车集团已在韩国南阳明研发中心安装两台ExOne VX1000高速烧结设备。这两台设备的核心看点并不在数量,而在于它们能够一次成型一块完整尺寸的车门板;同时它们构成现代汽车集团历史上第一个专门为增材制造而建的设施,即增材制造解决方案中心。从1996年就开始在内部使用3D打印的现代汽车,这一次把设备的定位从做样件推到了做功能件。

一、首个专属增材制造中心落地,两台VX1000进驻南阳明

据3D Printing Industry在9月13日的详细报道,现代汽车集团此次安装的两台设备型号为ExOne VX1000 HSS,安放地点是位于韩国的南阳明研发中心。VoxelMatters在9月9日率先披露了这次部署,将其描述为现代汽车现有高分子增材制造能力的一次扩容。两台设备并非孤立添置,它们共同锚定了一个新成立的机构,即增材制造解决方案中心。

这个中心的分量需要放在现代汽车的历史里看。公开信息显示,现代汽车从1996年起就在内部运行3D打印项目,至今接近三十年。但此前的设备主要停留在桌面级与中等规格的高分子打印机上,这类设备服务的是造型验证与小尺寸样件,很难承接结构相关的大型功能件。增材制造解决方案中心是现代汽车集团第一个专门为增材制造建设的设施,它把高分子打印与金属打印放在同一个屋檐下,工艺范围从光固化一直延伸到用于大型结构金属件的定向能量沉积。

人员安排同样释放了信号。两台VX1000被划入一个新组建的增材制造解决方案团队,该团队负责中心的全部高分子打印产出。把设备、工艺与人员集中到独立组织架构里,通常意味着企业已经把这项技术从研发部门的一项工具,升级为需要独立考核与持续投入的业务能力。

从用途描述看,这个团队的工作范围覆盖了四个方向:预生产与测试件制造、小批量生产、面向研究的原型制作,以及长周期零件的紧急供应。最后一项尤其值得注意,报道提到有些零件在常规流程下必须先制造专用工装才能获得,而增材制造让研发团队在工装尚未定型时就能拿到可用件。

二、高速烧结的底层逻辑:不是激光扫描,而是先喷墨再灯烤

要理解这次部署为什么被行业视为一个节点,需要先弄清VX1000所用的高速烧结到底是什么。它与大众熟悉的激光选区烧结同属粉末床高分子工艺,但成型能量的施加方式完全不同。

激光选区烧结的做法,是用一束激光按当前截面的轮廓逐点扫描,被扫到的粉末熔化,冷却后成为实体。这种方式精度好、表面质量高,但它有一个天然的速度上限:成型时间与截面的轮廓长度成正比,零件轮廓越复杂、同一层内分布越分散,扫描路径就越长。

高速烧结走的是另一条路。系统先用一个喷头在粉末床上选择性喷射一种能吸收红外线的墨水,把当前层需要成型的区域标记出来;随后一个红外烧结灯管整幅扫过粉末床,被墨水标记过的区域升温并烧结,没有墨水的区域温度保持在熔融阈值以下,继续以松散粉末的形态充当支撑。因为能量是一次性覆盖整个成型幅面,而不是逐点描摹,成型时间主要取决于层数,与截面的复杂程度关系不大。

对比维度激光选区烧结高速烧结
能量施加方式激光按截面轮廓逐点扫描红外墨水标记后整幅灯管加热
速度与截面关系轮廓越长耗时越久主要由层数决定
大幅面扩展性受扫描速度限制速度随成型面积同步放大

VX1000把这条路线推到了工程可用的规模。它配备了一个拥有8000个喷嘴的高性能喷头,从概念上更接近工业喷墨打印头,而不是激光扫描振镜。为了让大面积粉末床在整个成型体积内保持温度均匀,设备做了针对性的热管理设计,报道称其在整个成型体积内都能提供稳定的温度控制。这一点在高速烧结中至关重要,因为温度波动会直接影响零件的尺寸精度与力学性能。

还有一段值得记录的产品沿革。据TCT Magazine报道,VX1000最初由Voxeljet实现商业化,后来随Voxeljet与ExOne资产在Anzu Partners主导下完成整合,产品被纳入ExOne的产品组合。也就是说,这台设备的技术积累来自两家工业喷墨与粉末床厂商的合力,而不是单一团队的一次性开发。

三、1000×550×190毫米:为什么要追求一体成型

VX1000的成型空间为1000×550×190毫米,报道称它是市面上成型幅面最大的高分子 🔗3D打印机 之一,材料为PA12粉末。PA12是工业增材制造中用量最大的高分子材料之一,兼具强度、韧性与耐化学性,在激光选区烧结领域已经有长期的工程数据积累。

这个尺寸带来的直接结果是,一整块汽车车门板可以平放在成型平台上,在一次打印作业中完成。为什么这件事值得被单独拿出来讲?因为在传统流程里,一块车门板通常意味着两套选择:要么开注塑模具,前期投入高、周期长,且一旦设计变更模具就要跟着改;要么用成型幅面较小的设备分段打印,再把几段拼接起来。

分段拼接的问题不在拼接本身,而在公差链。每增加一个接缝,就多引入一次装配误差与一处潜在的结构薄弱点,同时装配工序本身也要消耗人工与时间。一体成型直接消掉了接缝,也就消掉了与之相关的装配工作量、累积公差以及由此产生的失效风险。对于尺寸大、结构相关性强的外覆盖件来说,这是相当实际的收益。

报道同时提到,现代汽车此次投资的目标之一是把开发迭代周期从数周压缩到数天。这个数字的分量在于对比对象:传统流程下,一次设计变更要经过工装准备、试制、检测,反馈周期以周计;而增材制造把物理零件的获取时间压到了天级,工程师可以在同一周内完成多轮装配验证与外观评估。需要说明的是,报道并未披露单个零件的实际打印时长、单件成本,以及打印件与传统注塑件在力学性能上的直接对比,这些数据目前仍是空白。

四、80%粉末回收与共享粉站:量产经济性的隐形门槛

如果说成型幅面决定了一台设备能做什么,那么粉末管理决定了它能不能被高频使用。在这个环节,ExOne披露的两个细节比参数本身更值得关注。

第一是共享基础设施。两台VX1000共用一个取件与清粉工位,以及一套集中供粉系统。ExOne研发副主管Alfred Griesser对此的说明是,这套智能粉末管理系统可以平衡差异很大的打印任务与设备负载率,持续为两台设备供应质量稳定的粉末,使团队能够以最高80%的回收粉末比例运行,而不牺牲零件质量。

80%这个数字需要放在成本结构里理解。高分子粉末床工艺的材料成本中,未烧结粉末的处置长期是隐性支出,尤其在大幅面成型中,一次作业消耗的粉末量相当可观,而实际烧结成型的部分可能只占其中一小部分。把未烧结粉末以高比例回收复用,等于直接把材料成本压下来,同时减少废粉处置环节。

第二是可维护性设计。报道提到,烧结灯管与打印模块的更换被设计为常规维护动作,目的是降低非计划停机时间。两台设备都提供实时工艺数据,方便操作人员与生产系统持续监控,并接入现有的生产环境;设备还配有专门的实时视频流,可以随时查看打印进程。

这些细节看起来琐碎,却指向同一个判断标准:企业级设备的价值不只在单次打印的精度,而在连续运行时的可用率与单位成本。把粉末、维护与数据接口都设计成可管理的工业要素,是现代汽车愿意把研发件交给这类设备的前提。

五、从1996到2026:车企增材制造的三个阶段

把这次部署放回车企增材制造的更长线索里,可以看到一条清晰的演进路径。

阶段典型形态核心诉求
造型与样件阶段桌面级与中型高分子设备,用于外观验证快速看到形状,缩短造型评审周期
工装与试制阶段砂型与金属设备,用于夹具与试制件降低工装投入,支撑试制节奏
功能件与桥接生产阶段大幅面设备,直接产出装车可用功能件替代部分模具件,缩短迭代到天级

现代汽车目前所处的位置正是第三阶段。这与近期其他车企的动作形成呼应。2026年8月,宝马集团宣布自2027年起采用电弧增材制造技术批量生产汽车结构件,首个部件将用于一款新车型,材料为铝合金,公司称相较标准压铸铝件可减重30%至40%。同一年,国内车企在高性能车型上也开始用增材制造减轻底盘重量,有车型的减重幅度接近百公斤。更早之前,尼康SLM与博世合作打印完整铝合金V8发动机缸体,验证了金属增材在大尺寸动力总成件上的可行性。

高分子与金属两条路线的分工正在变得清楚。金属增材承接的是高强度、高温度载荷的结构件与动力件,成本高、认证周期长,适合高价值车型与限量项目;高分子增材承接的是外覆盖件、内饰件与功能原型,材料便宜、节拍快,更适合开发阶段的快速迭代与小批量桥接生产。现代汽车选择从大幅面高分子切入,符合它把研发迭代效率放在首位的目标。

需要保留的疑问同样存在。高速烧结能否在整车量产中站稳脚跟,最终取决于单件成本、材料认证的完整度以及大批量下的质量稳定性,而这三项都还没有被公开数据回答。现代汽车此次的部署规模是两台设备,属于研发与小批量范畴,距离替代注塑件的量产规模仍有相当距离。但至少有一点已经明确:当一家年产量以百万辆计的车企愿意为增材制造单独建一个中心、组一个团队、买两台大幅面设备,这项技术在企业内部的定位已经越过了试试看的阶段。

来源:3D Printing Industry/VoxelMatters/TCT Magazine

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