3D打印技術(shù)，能與百年前的流水線生產(chǎn)相提并論嗎？

偉大發(fā)明所能帶來的影響，在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代都是難以預(yù)測(cè)的，1450年的印刷術(shù)如此，1750年的蒸汽機(jī)如此，1913年由福特汽車公司創(chuàng)始人亨利?福特發(fā)明的工業(yè)流水生產(chǎn)線也是如此。而今，3D打印技術(shù)將如何改變這個(gè)世界呢？

3D打印技術(shù)，是指通過連續(xù)的物理層疊加，逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的去除材料加工技術(shù)不同，因此又稱為添加制造或增材制造技術(shù)，以前稱為快速成型（簡(jiǎn)稱RP）技術(shù)。

作為一種綜合性應(yīng)用技術(shù)，3D打印結(jié)合了數(shù)字建模技術(shù)、精密機(jī)械、機(jī)電控制技術(shù)、信息技術(shù)、材料科學(xué)與化學(xué)等諸多方面的先進(jìn)技術(shù)知識(shí)，具有很高的科技含量。3D打印機(jī)是3D打印的核心裝備，它是集機(jī)械、控制及計(jì)算機(jī)技術(shù)等為一體的復(fù)雜機(jī)電一體化系統(tǒng)，主要由高精度機(jī)械系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)和成型環(huán)境等子系統(tǒng)組成。

3D打印技術(shù)，主要是指增材成型技術(shù)；從工藝上來講，3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)成型方法，它通過快速自動(dòng)成型系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)模型結(jié)合，無需任何附加的傳統(tǒng)模具制造和機(jī)械加工，就能夠制造出各種形狀復(fù)雜的原型，這使得產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期大大縮短，生產(chǎn)成本大幅下降。

3D打印按照產(chǎn)出材料不同會(huì)有一些分類。對(duì)于汽車制造來說，會(huì)按照對(duì)產(chǎn)出材料的不同需求，選擇不同的3D打印形式。

對(duì)于產(chǎn)出零件為金屬材質(zhì)的，原材料多采用金屬粉末或金屬絲�；�本原理都是通過“熱源”熔化金屬，在經(jīng)過冷卻凝固得到新形態(tài)的物體。這類3D打印按照熱源的不同進(jìn)行分類，通常的熱源有-電子束、高能量激光束、熱敏打印頭。

分類為電子束自由成形制造（EBF）、粉末層噴頭3D打�。≒P）、選擇性激光燒結(jié)（SLS）、選擇性熱燒結(jié)（SHS）、選擇性激光熔化成型（SLM）、直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）。

產(chǎn)出零件為塑料材質(zhì)的，原材料大多采用絲狀，經(jīng)過熱熔噴頭噴出，熱熔噴頭沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)，從而制造出各種形狀的零件。

相比鑄造金屬，3D打印出來的零部件重量變輕，成本降低。更輕量的車身意味著更優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)，更低廉的制造成本對(duì)應(yīng)著更實(shí)惠的購車價(jià)格。

目前汽車零件生產(chǎn)，很大一部分成本都用來制造模具，尤其是一些個(gè)性改裝件和一些小眾零件，為它們制造模具更是一件讓車廠頭疼的事兒。3D打印完全不需要考慮模具的問題，降低了產(chǎn)品開發(fā)費(fèi)用。

當(dāng)然除了優(yōu)勢(shì)之外，還有一些問題有待解決......


雖然3D打印是直接立體成型，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜越有優(yōu)勢(shì)，比如打印個(gè)鏤空工藝品什么的。這一特點(diǎn)用在汽車上面自然也有用武之地，但是需要注意的是，汽車上的復(fù)雜結(jié)構(gòu)不是工藝品，更多的是要考慮強(qiáng)度和耐久性。

比如變速箱中的滑閥箱和行星齒輪，雖然3D打印都能照葫蘆畫瓢把這些東西照樣子做出來，但是強(qiáng)度和耐久度都很難保證。

除此之外汽車上面很多部件對(duì)于強(qiáng)度要求極高，還是只能依賴傳統(tǒng)工藝制造。我們以轉(zhuǎn)向節(jié)為例， 轉(zhuǎn)向節(jié)利用襯套及螺栓與車身相連，通過法蘭盤的制動(dòng)器安裝孔進(jìn)行定位。在計(jì)算強(qiáng)度過程中需要考慮到車輛的震動(dòng)，4G重力加速度，和兩個(gè)螺栓安裝孔中心的支反力等，這是無法用3D打印來完成的。至于那些造型復(fù)雜，但是對(duì)受力要求不高的部件，比如進(jìn)氣歧管等等，就可以嘗試3D打印了。

3D打印畢竟是材料融化后一層層的堆積上去的，噴嘴的精度決定了它的表面不可能做到光滑。打印完成之后，還需要通過打磨機(jī)床，對(duì)零件進(jìn)行打磨處理。所以說，要想直接用3D打印做大尺寸零件，那表面粗糙度不是能忍受的。

2015年，第一輛能夠上路的3D打印汽車-Strati被“打印”出來，制造過程從頭到尾只花費(fèi)了44小時(shí)，它的車身覆蓋件、引擎蓋、底盤燈部件，均是由3D打印機(jī)打印出來的。

這輛由美國亞利桑那州的local Motors公司創(chuàng)造的3D打印汽車，是一輛雙門雙座敞篷小車，名為Strati。它是一款電動(dòng)車，后輪驅(qū)動(dòng)。根據(jù)官方消息，它的最高速度為80Km/h，搭載了6.1kWh電池，續(xù)航里程大約為100Km。

這樣的參數(shù)對(duì)于日常使用來說都成問題。同時(shí)該車毫無儲(chǔ)物空間，簡(jiǎn)直就是一個(gè)只能滿足短途代步的四輪機(jī)器。

同樣是2015年，在舊金山舉行的O’ReillySolid會(huì)議上，DivergentMicrofactories(DM)公司推出一輛基于3D打印部件的超級(jí)跑車。

這輛車名叫“Blade”，這是一輛不折不扣的超級(jí)跑車，它能夠在短短2.2秒內(nèi)從0加速至60英里每小時(shí)（邁凱輪P1的這個(gè)數(shù)字是2.8秒）。它的重量只有1400磅，并且安裝著一個(gè)4缸700馬力的雙燃料內(nèi)燃機(jī)，可使用汽油或壓縮天然氣為燃料。

這輛車的主要受力結(jié)構(gòu)都是由3D打印來完成，D打印方法制造節(jié)點(diǎn)式汽車底盤，重量減輕了90%，強(qiáng)度卻更高了，而且比使用傳統(tǒng)技術(shù)制造的汽車更耐用。但是這輛車可以說是不計(jì)成本的，雖然在質(zhì)量上達(dá)到了較高的水準(zhǔn)，但是并不具備普及3D打印造車這項(xiàng)技術(shù)的能力。

近日福特宣布，他們正在探索如何利用3D技術(shù)打印大型一體式汽車零部件，如汽車阻流板，并將其用于原型車制作和未來車輛制造。

福特希望盡快將這項(xiàng)技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用在量產(chǎn)的乘用車上，由于量產(chǎn)車需要控制成本，所以福特前期主要利用該技術(shù)提高汽車的輕量化水平，和制造一些小批量的個(gè)性化配件。

3D打印普及之后對(duì)新車的研發(fā)也會(huì)有很大幫助，比如新車的內(nèi)飾在研發(fā)階段一般會(huì)有很多種方案，單獨(dú)開模具很浪費(fèi)，3D打印技術(shù)這個(gè)時(shí)候就很恰到好處了，直接打一套，以后不再用也無所謂。

1938年，哈利厄爾開始啟用的油泥模型也會(huì)因?yàn)橛辛?D打印技術(shù)而退出歷史的舞臺(tái)。

1913年，福特T型車上市后，美國民眾立即被它低廉的售價(jià)所吸引，源源不斷的訂單讓亨利·福特喜出望外，采用流水線生產(chǎn)方式后，福特T型車售價(jià)從1910年的780美元降低到360美元，低廉的售價(jià)給福特帶來了驚人的銷量。

我們大膽猜測(cè)，在不久的將來，福特像當(dāng)年一樣率先普及3D打印技術(shù)造車，那么汽車對(duì)于人們甚至?xí)�成為快消品。甚至�(xí)�出現(xiàn)價(jià)格便宜，壽命只有一年的快餐式汽車？或許3D打印技術(shù)會(huì)像當(dāng)年的流水線一樣，給汽車制造業(yè)帶來新的變革。

來源：汽車頭條

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