追求极速响应:Rivian 3D打印实验室的PLA时刻
在Rivian工程师们提交原型零件订单的显示器后方,摆放着一块置物板,上面陈列着公司发展历程中的各类物件:有早期数控加工的Rivian“火炬”手电筒样品、车轮复制品、不知名的齿轮,甚至还有一尊用丝绸质感聚乳酸(PLA)打印的“钻石手,搞股票”迷因雕像——至于为何要打印这尊雕像,没人能说出个所以然。这些物件绝非单纯的趣味摆件,桌上的每一件小玩意儿,都有可能成为解决高成本难题的宝贵方案。当然,那尊迷因雕像除外。

置物板的后方,是Rivian幕后的功臣团队:原型制造部门的四名工程师,全身心投入增材制造(AM)技术的研发与应用。他们灵活运用树脂、粉末材料,以及熔融沉积成型(FDM)设备,能以极高的效率将创意、零件和工装夹具从图纸变为现实。Rivian借助增材制造技术加速研发进程,无论是打造尚未问世的挡风玻璃原型,还是制作辅助装配线工人作业的工具,都能高效推进。86%的工程需求能在5天内完成交付,这样的高效节奏,离不开团队持续不断的攻关克难。对于那些小众、小批量的零件,增材制造让Rivian得以自给自足,避免了依赖外部供应商可能导致的生产延误——这正是这些3D打印机持续运转的核心原因。
Rivian目前配备35台工业级3D打印机,其中28台为斯特塔西斯(Stratasys)设备。斯特塔西斯长期为通用汽车、丰田等车企提供同类解决方案,同时也与谷歌、波音、亚马逊等企业保持紧密合作。据斯特塔西斯全球汽车与移动出行高级总监法迪·阿布洛介绍,该公司在全球范围内拥有超过4500台用于原型制造和量产的设备,其中1700台部署于美国本土。
Rivian的3D打印机及其操作人员,如同一支应急突击队,能够快速响应工程师和装配线的需求——相比机械加工、模具铸造等传统工艺,增材制造的解决方案来得更为迅捷。平日里,这组设备每天要消耗约43公斤的打印材料,其中绝大部分是丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物(ASA)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS),负责加工这类材料的熔融沉积成型打印机几乎全天候不间断作业。其余设备则通过光固化成型(SLA)和选择性吸收熔融(SAF)技术,使用树脂和尼龙粉末进行打印,产品范围覆盖后视镜支架、空调通风管道,以及可承受40吨压力的冲压模具。

Rivian原型制造高级经理乔纳森·丹肯布林透露,两台斯特塔西斯F900打印机在近五年的时间里,设备利用率始终保持在90%-91%的高位。工程师们还能通过摄像头和软件控制面板,对设备进行远程监控。而新一代F3330打印机的打印速度更是实现了翻倍提升。在一项案例测试中,凭借其更宽的打印路径优势,原本需要46.5小时完成的任务,最终仅用13小时就顺利结束。
F3330打印机采用大容量耗材卷盘,其容量约为家用级熔融沉积成型打印机的12倍,确保了设备持续运转的物料供应。各类打印材料的包装箱堆放在木托盘上,码放得整整齐齐。
3D打印车间的产出效率十分惊人:Rivian每周可打印出R2车型的后视镜组件、符合人体工学的工人操作夹具、质量检测垫片等产品,其中选择性吸收熔融工艺的零件产量最高可达每周10000件。此前,技术团队曾打印出一台全透明的电动机,注入润滑油后,尽管这台设备完全由塑料透明材料制成,却能在测功机上实现最高时速80公里的运转,技术人员可通过透明机身清晰观察到润滑油的流动状态。还有一个颇具代表性的项目——团队耗时7天不间断打印,成功制作出完整的R1车型动力总成,而彼时该部件的铸造工艺方案尚未成型。
走进这个3D打印车间,你会发现一个有趣的细节:尽管生产效率如此之高,车间内却异常安静。打印机运转产生的热量、机械运动的声响以及喷嘴的工作噪音,都被厚重的设备柜门隔绝在内。与传统汽车工厂截然不同,这里没有点焊枪迸溅的火花,也没有液压机冲压钢板时的轰鸣巨响,不会让人产生丝毫的压迫感。打印机们只是静静伫立,发出轻微的嗡鸣,有条不紊地完成各项生产任务。
Rivian每年处理约6000个打印订单,其中超过三分之一的需求是生产装配线专用的工具和夹具。这些订单的产量跨度极大,少则几件,多则数千件,产品包括定位工装、扭矩导向工具,以及像乐高积木一样可拼接组合的夹具。当订单量超出当前车间的承载能力时,Rivian的其他工厂能够迅速接手,连夜完成打印并配送到位。
Rivian的增材制造业务,最初始于一台桌面级3D打印机,初衷就是为了满足研发和生产的极速响应需求。如今,随着公司业务的扩张,这支由打印机、树脂和粉末材料组成的“生产大军”,已经在伊利诺伊州诺默尔工厂占地10.2万平方米的新扩建厂区内站稳脚跟——未来这里将投产全新的R2运动型多用途汽车(SUV),每走15英尺,你都能看到增材制造技术的应用痕迹。不过话说回来,在这么大的厂区里,到底藏着多少尊迷因雕像呢?
