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(Brose 如何運用 SLA 與 SLS 技術強化汽車製造流程
目前每三輛新出廠的汽車中，就有一輛搭載至少一項由 Brose 製造的零件。Brose 是全球五大家族擁有的汽車零件供應商之一，擁有超過百年歷史，最初由 Max Brose 在柏林創立，起初是一間汽車配件貿易公司，如今已成為機電系統領域的市場領導者。他們的產品——主要為座椅、尾門與車門模組——專為全球頂尖車廠設計與製造，包括 BMW、Volvo、Ford、Mercedes、Jeep 等等。
Brose 之所以能穩健成長，並與這些 OEM 車廠建立長期成功的合作關係，關鍵之一在於他們對持續創新與流程優化的堅持。3D 列印已成為 Brose 設計與最終製造流程多項創新計畫的核心技術，協助公司迅速應對瞬息萬變的汽車產業。
我們造訪了 Brose 北美總部（位於密西根州奧本山），以及位於同州 New Boston 的大型終端製造廠，實地了解他們如何實際導入高效能的 SLA（立體光固化）與 SLS（選擇性雷射燒結）3D 列印機。負責增材製造技術的座椅原型部門經理 Matthias Schulz 向我們分享了，Brose 是如何將 3D 列印應用於從設計、製造到終端零件生產的各個環節，以滿足 OEM 客戶緊湊的交期需求。
「我們這幾年目睹汽車產業發生劇烈變化，特別是在過去五年內。新產品的開發時程大幅縮短，這促使我們必須快速應變——也因此，我們越來越多地導入增材製造技術。這對我們來說非常有利，因為它同樣能縮短像是模具製作等前置作業的交期，進一步幫助我們在生產階段更快交付零件。」—— Matthias Schulz，Brose 北美座椅原型部門經理
海外起訂量過高，SLA 成最佳解法：座椅滑軌橡膠減震墊
在其中一個專案中，原型團隊需要使用一種柔軟的矽膠減震墊，安裝於座椅模組內。當座椅沿滑軌前後移動時，該零件能有效降低噪音，並提升座椅移動時的觸覺與聲音反饋體驗。若從 Brose 的海外量產供應商訂購這些零件，最低起訂量高達數百萬件——然而 Brose 僅需數百件作為初步設計測試之用。
除了需負擔數百萬件的高額成本與運費外，交期也長達數週；而且那些未使用的零件不僅需倉儲，最終還可能成為浪費。為避免上述問題，團隊直接使用現有的 CAD 檔，在 Form 4 列印機上快速列印出數百件樣品。這些零件一週內即完成，成功大幅降低整體專案的成本與等待時間。
「我們能夠使用 Form 4 以遠低於空運成本的方式列印這些零件，而且不用被最低訂購量限制——否則就得訂購數百萬個。我們很快就取得所需的零件，完全不需要等待。」—— Matthias Schulz，Brose 北美座椅原型部門經理
結合 SLA 與 SLS 技術，打造大量原型製作流程
當零件在複雜度、尺寸與需求量上提高時，Brose 就會啟用旗下三台 Fuse 系列 SLS 3D 列印機進行原型與生產作業。SLS 技術透過自支撐粉床能一次列印大量零件，而燒結尼龍所具備的強度與機械特性，也讓它非常適合用於最終成品。
在最近一項專案中，Brose 的增材技術團隊就結合了 SLA 與 SLS 技術，用於座椅懸吊墊的原型開發。半透明且柔性的零件以 Durable Resin 在 Form 系列 SLA 列印機上列印，而連接用的管件則使用 Fuse 系列印表機與 Nylon 12 GF 粉末列印。
每組懸吊墊原型包含 6 個 SLS 零件與 3 個 SLA 零件，團隊總共組裝了 150 組完整的懸吊墊，作為座椅總成中的一部分進行測試。
透過內部快速原型工具，Brose 能在不需製作模具或委外的情況下，完成座椅系統中關鍵元件的設計、測試與反覆調整。
「有時候，結合 SLA 與 SLS 技術就是最好的解方，就像這個座椅懸吊墊。我們如果用包覆模具製作，會非常複雜又昂貴。因此我們改設計成 SLS 零件能卡在金屬線上，再將 SLA 零件以“未固化狀態”套上線材後一起固化。」—— Matthias Schulz
▲ 這款座椅懸吊墊結合了 SLA 零件（Durable Resin，半透明材質）與 SLS 零件（Nylon 12 GF Powder，深灰色材質）。本次測試共需 150 組完整模組，總計包含 900 個 SLS 零件與 450 個 SLA 零件。
▲ 像這類原型與最終產品版本皆需通過模擬長期使用的疲勞測試，確保品質與耐用性。
製造輔具簡化生產流程
Brose 並不只將增材製造（Additive Manufacturing）當作原型工具使用，而是自 2022 年啟動「Plant Goes Additive」計畫以來，將此技術全面導入各部門的日常流程中。汽車製造本身為 24 小時不停歇且高度控管的作業，每一環節皆已朝向效率、安全與品質最佳化精實設計。
Form 4L 即日製作機器人焊接夾具
▲Form 4L 讓即日列印大型零件成為可能，例如這個使用快速模型樹脂列印的焊接對位夾具。
在汽車供應鏈的每個階段中，金屬零件都是關鍵組成要素，而焊接自然是組裝流程中的核心工序之一。在 Brose 北美總部，增材技術團隊操作著多台 SLA 與 SLS 印表機，他們的焊接機器人必須不斷切換至不同的產品線。相較於一般工廠中每台焊接機器只對應一條生產線，總部的兩台機器人則需負責焊接所有不同產品線的座椅原型。
每次切換產品線時，焊接部門都得重新設定焊接參數。若使用金屬軌道原型進行教機，不僅成本高昂，且常常在焊接工作站準備就緒時，這些零件卻尚未到位。此時，3D 列印提供了一個快速且低成本的解決方案，特別適合用來製作具備高精度需求的設定用零件。
▲這個座椅零件使用 Form 4L 搭配快速模型樹脂列印，清洗、固化後在三小時內安裝到機器人焊接機台上，協助團隊快速進行教機。 | ▲這類對位夾具有助於焊接團隊迅速且高效地切換不同產品線，具備高精度、成本低、可重複製等優勢，若需修改或更換也非常方便。 |
Brose 團隊在某個星期二早上開箱剛抵達的大型樹脂 3D 列印機 Form 4L，整體安裝僅花了 30 分鐘，隨即開始使用快速模型樹脂列印大型焊接用定位零件。這些零件分為四個區塊，幾乎填滿整個成型範圍。儘管尺寸龐大，Form 4L 仍能在兩小時內完成列印，經過快速清洗與後固化後，僅再花 45 分鐘便安裝到焊接機器人上。
「全新的 Formlabs 4L 讓我們能夠快速列印大型零件。舉例來說，現在我們只需幾個小時就能使用 Form 4L 列印焊接區的設定零件，不再需要花上一整晚。這也讓 Brose 的焊接專家能在金屬沖壓零件尚未到位前，就完成機器人的編程。搭配全新的 Fast Model Resin，我們能以前所未有的速度取得所需的細節精度與剛性。」—— Matthias Schulz
▲位於 Brose New Boston 廠區中，如上圖所示，數以千計的座椅導軌會進行焊接組裝，形成座椅模組的底座結構。而焊接參數的測試，則是整個製造流程中不可或缺的重要一環。
在 Brose 北美總部透過原型件與 3D 列印設定件所確立的焊接參數，將用於後續焊接座椅骨架的量產流程。這些導軌（如上圖所示）會由 Brose New Boston 工廠的大型機器人焊接系統進行組裝。
終端測試連接器（EOL）協助 Brose New Boston 降低營運成本
在位於底特律市區西側約三十分鐘車程的 Brose New Boston 工廠，團隊善用 3D 列印製作客製化製造輔具，來簡化裝配流程。這些 3D 列印零件在導入生產之前會經過嚴格測試，一旦驗證通過，便能有效減少浪費、優化生產時程，並維持機台穩定運作。
▲此終端測試（EOL）連接器安裝於座椅組裝流程的最後階段。當技術人員將座椅框體接上電源並完成最終檢查後，會拔除連接器進入下一階段。然而過去經常有人忘記電線仍連接中，導致拔除座椅時將線材扯斷，造成生產線損失數百美元並中斷作業。
Brose 的增材技術團隊與 New Boston 工廠合作，設計出一種磁吸式連接線，能夠輕鬆地固定於生產線與座椅框體上，但若技術人員忘記拔除電線而直接將座椅拉開時，該接頭會自動脫落，避免任何損壞發生。
「我們利用 3D 列印製造輔具來減少機械設備的磨耗，這也讓我們能更快完成生產線上的維修作業。如此一來不僅能降低停機時間，也有助於提升整體產能。」 —— Matthias Schulz，Brose 北美座椅原型部門經理
端用汽車零件的過渡期量產應用（Serial Gap Production）
▲Brose 將為 BMW X7 的座椅組件 3D 列印多達 250,000 個這類夾具零件。
正如 Schulz 所說，汽車產業近年變化極快，尤其是在過去五年。電動車崛起、消費者對車輛個人化的需求上升，加上供應鏈挑戰，使得 OEM 車廠越來越重視增材製造，並視其為可靠的生產替代方案。
「我們確實越來越常接到客戶提出增材製造的需求。它也扮演著與最終使用者溝通的角色，因為他們想要更多車輛個人化的選項，因此 OEM 車廠對 3D 列印的需求持續增加。」 —— Matthias Schulz，Brose 北美座椅原型部門經理
過去，3D 列印在高度監管的汽車產業中難以直接用於終端零件。但 Brose 的增材製造團隊在硬體與材料品質足以穩定提供高性能零件後，才正式將其導入端用生產流程。
「我們當初會選擇加入 Formlabs 的行列，是因為材料的可得性與列印的一致性都有明顯提升，這項技術已經準備好在汽車產業中發揮作用。對我們而言，最大的挑戰是安全性與耐用性——這尤其是 OEM 廠商最在意的部分。而我們正努力一一克服這些問題，也透過與 Formlabs 的合作，成功證明我們可以將這些零件實際導入，例如目前用於 BMW X7 的應用。」—— Matthias Schulz，Brose 北美座椅原型部門經理
應用案例：BMW X7 座椅零件
工作流程：3D 掃描 → 設計優化 → 使用 Fuse 系列 SLS 印表機列印進行最終端使用零件的量產。
總產量：250,000 件
生產細節：
- 使用機型：Fuse 1 與 Fuse 1+ 30W
- 列印材料：Nylon 12 GF 粉末
- 單次列印產能：每次成型 1,440 件
- 每月產能：約 16,000 件
為何選擇 3D 列印？
採用「過渡期列印」（Gap Printing）策略，以彌補模具尚未就緒時的量產需求，提升反應速度。
Brose 將 3D 列印應用於終端零件的正式量產，作為一種比傳統製程更經濟、快速的替代方案。當 OEM 客戶提出新零件需求，或希望修改現有零件而無法即時製模量產時，Brose 的增材製造部門就會評估是否適合採用 3D 列印。其中一項關鍵流程便是對現有零件進行逆向工程與 3D 掃描。
應用案例：Bowden Release 零件
工作流程：3D 掃描 → 設計優化 → 使用 Fuse 系列 SLS 印表機列印，進行終端零件量產。
總產量：20,000 件
生產細節：
- 使用機型：Fuse 1 與 Fuse 1+ 30W
- 列印材料：Nylon 12 GF 粉末
- 單次產能：約 144 件／成型
- 每週產能：約 1,000 件
為何選擇 3D 列印？
採用「過渡期列印」策略，作為模具尚未完成期間的彈性解法，加速零件導入流程。
▲Brose 經常會對現有零件或過去版本進行 3D 掃描，以便在 CAD 軟體中修改後，當天就能列印出最新版本的零件。
這款零件為 Bowden 釋放器——Brose 將透過自家的 Fuse 系列 SLS 3D 印表機列印 20,000 件，並用於最終座椅組裝，供應一間知名的大型 OEM 車廠。
「Brose 決定將 Formlabs 的 SLS 技術導入內部生產，因為它提供快速且穩定的列印，且比 SLA 更少後處理需求。我們可以大量列印，這對我們支援過渡期列印（gap printing）或 OEM 客戶端零件生產來說非常重要。」 — Schulz 表示。
目前有三台 Fuse 系列 SLS 印表機持續運轉，負責製作原型、輔助治具與數十萬件終端零件，因此可靠性與一致性至關重要。團隊選用 Nylon 12 GF Powder，不僅具備良好尺寸精度，其成品質感也非常接近射出成型的尼龍，即使是在量產等級也毫不遜色。每次列印結束後，只需約十五分鐘即可完成快速維護，確保生產不中斷。
「Formlabs 深知如何打造易於維護的機器。設備非常穩定，我們幾乎沒有遇過失敗列印，因此我們可以放心進行大量列印，並有信心投入正式生產。」 — Schulz 補充。
3D 列印全速進攻汽車產業！從 0 到 60 秒的工業進化
Brose 致力於持續創新，因此積極導入包含積層製造（3D列印）與自動化等新技術，優化內部流程、為客戶帶來更高效率與創新解決方案。隨著3D列印在企業內部的應用逐步擴大，像 Schulz 這樣的推動者也持續尋找新的方式，善用其快速交付與更具成本效益的優勢。
借助 Form 4、Form 4L 以及 Fuse 系列等高效能設備，不論是原型設計、生產輔具，還是最終使用零件，皆能從以週計的交期縮短至數日內完成。
「Formlabs 是非常理想的合作夥伴。我們需要一個可立即上線、支援大量生產，且不需過多工程支援的解決方案。Formlabs 的軟體、技術支援與設備都非常符合我們的需求。」