斯巴鲁美国公司（Subaru of America, Inc.）是日本汽车制造商斯巴鲁株式会社（Subaru Corporation）的美国子公司。该公司通过采用大幅面3D打印技术来制造配件安装工装，已将工装开发时间缩短了50%以上，并将制造成本降低了约70%。这些改变是通过使用Stratasys F770系统结合更高吞吐量的T25打印头实现的，该系统支持为在美国销售的斯巴鲁汽车进行更快速的迭代、内部生产和准时化制造。
工装开发由斯巴鲁的配件产品开发团队负责，该团队设计安装原厂斯巴鲁配件所需的夹具和定位装置。在引入增材制造之前，工装是使用传统机械加工和外包制造生产的。这种方式导致了漫长的交付周期和高昂的成本，尤其是在原型验证和设计迭代阶段。根据配件产品开发团队的说法，引入3D打印改变了工具的开发方式，使得多个设计迭代可以在几天内完成，而不是几周。
在Stratasys F770系统上生产的3D打印模具组件。图片由Stratasys提供。
任何资本设备投资都需要明确的财务理由。斯巴鲁评估了传统制造工装的成本与内部生产方案，并确定大幅面熔融沉积成型技术可以抵消这些费用。随后批准采购Stratasys F770系统，内部预测表明，单个工装项目的成本可降低约70%，投资回报期约为两年。斯巴鲁项目工程经理Matt Daroff表示：“我们为许多产品的精确安装开发专用工具和夹具。仅其中一项开发的制造成本就高得惊人，当我们进行核算时，很容易就能证明购买F770的商业理由。”他指出，该系统此后已用于多个汽车平台和配件项目。
工作流程的改变与成本降低同样意义重大。Daroff解释说，传统制造将工具迭代节奏限制在原型之间数周。“增材制造将这一节奏缩短至数天。这使我们能够将该产品线工具的开发时间缩短了50%以上。”内部生产也以单件、按需制造取代了外包批量制造，使得工具仅在需要时生产，并减少了对外部供应商的依赖。
斯巴鲁工程师正在定位一个3D打印的安装夹具。照片由Stratasys提供。
大幅面能力在这一转变中发挥了核心作用。F770使用熔融沉积成型技术，并提供足够大的成型空间以容纳全尺寸安装夹具。当工具超过系统100厘米的构建长度时，设计师会对组件进行分段以便打印和组装。然而，打印时长仍然是一个限制因素，因为基于挤出的大型工具可能需要较长的构建时间。即使相对于传统制造总体成本下降，生产计划仍需与打印机的可用性保持一致。
为了解决这一限制，斯巴鲁评估了更高速度的打印配置。对T25打印头的Beta测试为F770引入了更快的挤出选项。T25使用更大的喷嘴孔径来增加材料流量，同时保持与标准T14打印头相同的0.33毫米层高。工业聚合物和金属3D打印系统制造商Stratasys进行的内部测试显示，在多种几何形状上，打印速度提高了1.86倍至2.27倍。斯巴鲁报告称，在生产一个36英寸长的工具时，速度提高了1.96倍，打印时间大约减少了一半。
由斯巴鲁配件产品开发团队开发的3D打印原型部件。图片由Stratasys提供。
更高的吞吐量改变了配件产品开发部门内的设备利用率。在采用更快的打印头之前，需要第二台大幅面挤出系统来满足工装需求。随着升级配置后产量的提高，所有必需的工具都可以在一台F770上生产，从而可以将额外的打印机重新分配给其他紧急任务。Daroff说：“当我们有机会探索提高F770打印速度时，我们都非常支持。在此之前，我们使用另一台机器来弥补产能不足。现在我们可以在单台F770机器上获得所有这些吞吐量。”
更快的工装交付也影响了下游运营。斯巴鲁发现紧急工装请求是一个反复出现的风险，特别是当损坏或丢失的工具延误配件安装时。Daroff表示：“我们的许多浪费是时间的函数。如果我们的团队没有能够自信且精确地安装我们产品的必要工具，我们就根本不会安装它们。”更短的周转时间减少了错失安装机会的情况，并限制了与延误相关的材料浪费。
斯巴鲁工程师正在定位一个3D打印的安装夹具。照片由Stratasys提供。
环境因素也被纳入了考量。减少返工和废料支持了斯巴鲁的零填埋制造方法，而更快的迭代使得设计问题能够更早地被发现，从而在工具大规模部署前最大限度地减少缺陷产出。
选择Stratasys是在评估了全球多家制造商的大幅面挤出系统后做出的。尽管最初因成本考虑而被排除在外，但基于以往经验，斯巴鲁还是要求了基准样件。在比较了输出质量后，斯巴鲁得出结论，工业系统的一致性和耐用性证明了这项投资的合理性。Daroff说：“一旦我们看到了差异，看到了Stratasys机器的质量差距和输出效果，我们就有了足够有力的证据来展示给我们的领导层。”
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