Q1

JE：宝马集团生产系统不断演进，专注整合创新以优化时间、成本和碳排放。以兰茨胡特工厂的 CFRP 车顶夹具为例，轻盈的车顶却使用了较重的夹具，由此可见，夹具在重量方面有很大的优化空间。当然，夹具还需承受控制单元和执行器等带来的额外作用力。

即便如此，我们仍有信心实现显著的重量减轻。在运用拓扑优化这一关键的轻量化设计工具后，所得到的结果呈现出复杂形状。近年来，大规模新型打印技术日益普及，使得大型、拓扑优化的组件（如大型夹具）能够通过增材制造进行生产。

JE：进行拓扑优化首先需要一个所谓的设计空间，它是优化算法允许材料分布以找到最优结构设计的区域或体积，代表结构可放置的物理空间。同时，还需界定非设计空间，主要是用于后期固定附加部件以及将夹具安装至机器人的安装板，这些安装板会在优化过程中融入仿生结构。接着，估算作用于夹具的力和扭矩，定义允许的变形量，并设置材料属性和最小梁厚度。有了这些数值以及一些其他细节后，便可开始拓扑优化。

Q3

ML：兰茨胡特工厂 CFRP 屋顶生产用抓取器采用多种3D打印工艺，是为了充分发挥每种技术独特的优势。选择基于对夹持器组件的技术和经济考量，不是简单“打印所有物品”，而是针对各组件选能提供最大效益的技术。这一策略确保整体抓取器设计在优化技术性能的同时，也提升了成本效益。对于提升CFRP原材料的真空夹持器和针式夹持器，选用选择性激光烧结（SLS）工艺，该工艺能精确且耐用地生产复杂精细部件。

Q4

ML：我们希望生产系统中夹具减重，因可降低移动质量，缩短循环时间，减少能耗和碳排放。此外，还能延长使用寿命，未来可配更小型机器人。在优化生产工艺时，安装顺序可能会发生变化，因此必须利用现有设备搬运更大的负载，夹具重量的减轻使其能够灵活适应这种情况。在某些特定情形下，减重并非唯一目标，还包括提高夹具系统刚度。

Q5

ML：实际上，我们不是要打印所有物品，而是追求技术和经济效益最大化。3D打印作为技术工具箱中的一项补充性技术，可以支持其他技术的发展。技术和材料进步开启新应用领域，有多种技术和经济可能性。如宝马集团的3D打印项目所示，3D打印技术可能是成功关键。在仿生轻量化夹持器案例中，只有用3D打印技术才能充分释放拓扑优化潜力，实现最大程度减重。无需工具制造的方法可快速经济部署，加快迭代周期。

Q6

ML：增材制造技术在生产系统中的应用已有一段时间。例如，仅打印个别较小部件的混合式夹具已被使用多年，也是首次尝试采用大型格式打印夹具的先驱。在兰茨胡特工厂，CFRP屋顶夹具现已成为生产过程中的固定构成部分，都用 3D 打印生产。为发挥拓扑优化潜力，开发了砂模铸造和打印模具制造的仿生夹具。除了兰茨胡特工厂外，这种夹具还被用于慕尼黑工厂生产宝马i4，并计划在其他工厂推广更多此类夹具。

Q7