【詳解】3D打印技術(shù)在汽車(chē)制造與維修領(lǐng)域應(yīng)用

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)，汽車(chē)已經(jīng)成為人們生活中非常常見(jiàn)交通工具，因此汽車(chē)維修工作將變得大眾化。汽車(chē)維修企業(yè)存在的基礎(chǔ)在于快速、高效的開(kāi)展汽車(chē)維修服務(wù)，同時(shí)這也是增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的要素。我國(guó)很多消費(fèi)者對(duì)于汽車(chē)的性能、安全具有較高要求，因此很多用戶(hù)選用了高檔等的進(jìn)口車(chē)，但是由于國(guó)內(nèi)的汽車(chē)配件的限制，汽車(chē)維修時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)零部件完全配對(duì)。因此很多進(jìn)口車(chē)和高檔車(chē)的維修時(shí)間長(zhǎng)、修車(chē)費(fèi)用耗費(fèi)大，給汽車(chē)維修行業(yè)造成了極大的挑戰(zhàn)。3D打印技術(shù)可以打印出與汽車(chē)零配件一樣的模型，為用戶(hù)提供零件制造生產(chǎn)，此法可以有效解決進(jìn)口車(chē)的維修零配件問(wèn)題。

一、3D打印技術(shù)簡(jiǎn)介
3D打印技術(shù)作為一種以3D數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，利用可粘 合材料進(jìn)行打印的技術(shù)，通過(guò)逐層打印方法來(lái)快速制造物體。當(dāng) 前，3D打印技術(shù)主要包含了SLS、SLA、FDM以及DP技術(shù)，這些主流的技術(shù)按照原材料和固態(tài)成型方式來(lái)進(jìn)行打印和區(qū)分 。
3D打印技術(shù)在施工過(guò)程中必須構(gòu)建固態(tài)成型模，通過(guò)軟件將模型離散，進(jìn)而得到截面和輪廓形狀，最后采用3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)分層堆積。3D打印技術(shù)在汽車(chē)維修領(lǐng)域必須要根據(jù)材料和生產(chǎn)要求的 不同選擇3D成型原理，實(shí)現(xiàn)零配件打印制造。3D打印技術(shù)和傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)相比，3D打印制造沒(méi)有工作環(huán)境的限制，且打印制造的成本較低，減少材料損耗的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

3D打印技術(shù)可以有效簡(jiǎn)化制造流程，在一定程度上解決了汽車(chē)零部件生產(chǎn)的繁瑣流程。隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們的個(gè)性化需求日益增多，為了滿(mǎn)足個(gè)性化需求采用3D打印技術(shù)可以幫助人們實(shí)現(xiàn)。3D打印技術(shù)對(duì)于傳統(tǒng)的制造方法有突破性的挑戰(zhàn)和顛覆，傳統(tǒng)的制造領(lǐng)域生產(chǎn)的物品結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，而且還必須耗費(fèi)較高的制造成本。3D打印技術(shù)淘汰了陳舊的機(jī)械設(shè)備和模具生產(chǎn)，簡(jiǎn)化了加工工序，更加有利于產(chǎn)品創(chuàng)新，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)私人定制。

二、3D打印技術(shù)在汽車(chē)制造上的應(yīng)用
2.1制造汽車(chē)零部件
針對(duì)汽車(chē)制造進(jìn)行研發(fā)和生產(chǎn)，必須要制作巨大的零件運(yùn)樣件，要求制造的零部件往往需要較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期。利用3D打印技 術(shù)制造汽車(chē)的零部件，可以有效節(jié)約生產(chǎn)成本，同時(shí)還可以提高生產(chǎn)速度，節(jié)約生產(chǎn)周期40%以上[3]。因此利用金屬激光燒結(jié)三維打印技術(shù)，對(duì)金屬部件進(jìn)行處理，選擇各種合金材料作為3D打印的原材料，實(shí)現(xiàn)了加工過(guò)程簡(jiǎn)化，并且提升的生產(chǎn)效率。

2.2制造汽車(chē)模具復(fù)雜型腔
現(xiàn)代企業(yè)生產(chǎn)零部件的形狀變得日益復(fù)雜，制造生產(chǎn)過(guò)程中體模具生產(chǎn)造成了極大的難度。如，汽車(chē)空調(diào)外殼生產(chǎn)時(shí)，其外形結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，造成了模具生產(chǎn)中必須要制造復(fù)雜的型腔和型芯，這種零部件生產(chǎn)往往只能夠使用鑲嵌、拼接方式來(lái)實(shí)現(xiàn)模具制造。傳統(tǒng)制造方式制造的模具無(wú)法達(dá)到高精度生產(chǎn)，且生產(chǎn)的周期也被大幅度延長(zhǎng)，因此傳統(tǒng)零部件制造耗費(fèi)既大且耗時(shí)太長(zhǎng)。如果在企業(yè)零配件制造的使用采用激光燒結(jié)3D打印技術(shù)可以有效控制汽車(chē)模具的復(fù)雜型腔，同時(shí)完成復(fù)雜型腔的整體加工。利用3D打印技術(shù)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，縮短加工時(shí)間，實(shí)現(xiàn)成本、工期雙重提升。

2.3實(shí)現(xiàn)汽車(chē)制造輕量化
節(jié)能減排一直都是汽車(chē)行業(yè)和交通運(yùn)輸比較重視的問(wèn)題，汽車(chē)企業(yè)往往將生產(chǎn)制造的情況量化作為汽車(chē)企業(yè)發(fā)展的重要目標(biāo)，因此要降低汽車(chē)的生產(chǎn)重量必須降低零部件的重量，汽車(chē)零部件制造過(guò)程中利用3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)企業(yè)制造的輕量化。利用合金材料制造汽車(chē)的零部件，可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)制造生產(chǎn)難以實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)。

三、3D打印技術(shù)在汽車(chē)維修領(lǐng)域中的應(yīng)用
3.1汽修工具打印
汽車(chē)的維修工具具有特殊的尺寸要求和形狀要求，利用的3D打印技術(shù)則主要是三維數(shù)字掃描逆向技術(shù)。如，汽車(chē)維修扳手通過(guò)三維掃描之后，創(chuàng)建數(shù)字模型，并利用圖片處理技術(shù)來(lái)進(jìn)行切片。汽修扳手打印時(shí)，應(yīng)確定作業(yè)的尺寸和模具的形狀，最后再通過(guò)復(fù)合材料進(jìn)行堆積成型。扳手打印的誤差應(yīng)控制在0.08~0.1毫米之間。3D打印的攝像頭應(yīng)選擇雙色攝像頭，即彩色和單色兩種。確保各種打印信息數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下，對(duì)汽車(chē)的維修工具進(jìn)行打印，以滿(mǎn)足特殊工具的高精度要求。雖然3D打印技術(shù)的操作比較簡(jiǎn)單，但是對(duì)于操作工作人員的素質(zhì)要求相對(duì)較高，汽車(chē)維修企業(yè)應(yīng)積極引進(jìn)相關(guān)的3D打印技術(shù)和設(shè)備，通過(guò)人才集中培訓(xùn)方式來(lái)為3D打印工作提供人力資源支持。

3.2零部件定制
由于當(dāng)前汽車(chē)種類(lèi)越來(lái)越多，汽車(chē)的型號(hào)更是不斷更新，在進(jìn)行汽車(chē)維修的時(shí)候，必須要求維修企業(yè)具備零部件定制功能。汽車(chē)維修的時(shí)候面臨著很多問(wèn)題，尤其是一些限量版的汽車(chē)零部件相當(dāng)少，維修過(guò)程中難以找到同類(lèi)型的零件進(jìn)行代替。因此，企業(yè)維修必須要具有零部件定制生產(chǎn)的能力，而3D打印技術(shù)整好解決了汽車(chē)零部件打印，為滿(mǎn)足各種車(chē)型的零部件缺失維修提供重要保障。隨著汽車(chē)的種類(lèi)型號(hào)日益增多，汽車(chē)維修行業(yè)和4S店均難以將汽車(chē)的零部件配齊全，因此在汽車(chē)維修的時(shí)候解決零部件更換問(wèn)題至關(guān)重要。

四、3D打印技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用前景
當(dāng)前汽車(chē)的型號(hào)繁多，為了滿(mǎn)足各種汽車(chē)型號(hào)的維修和制造要求，汽車(chē)生產(chǎn)或者維修企業(yè)必須要具備滿(mǎn)足客戶(hù)個(gè)性化要求的能力。世界車(chē)型復(fù)雜且很多汽車(chē)都是保量較少的型號(hào)，維修時(shí)零部件的需求比較特殊，難以通過(guò)模具量產(chǎn)來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)維修要求。汽車(chē)零部件的稀缺造成了汽車(chē)維修企業(yè)的工作難度，甚至由于無(wú)法為用戶(hù)提供特殊型號(hào)汽車(chē)維修服務(wù)，很可能造成客戶(hù)流失。

目前，我國(guó)沒(méi)有規(guī)定機(jī)動(dòng)車(chē)報(bào)廢年限，只要通過(guò)了汽車(chē)的年檢很可能會(huì)使用幾十年。由于汽車(chē)換代速度太快，很多廠家也不會(huì)生產(chǎn)已經(jīng)下線的汽車(chē)零配件，這就造成型號(hào)過(guò)時(shí)或者太老將沒(méi)有零部件可用，給汽車(chē)維修造成了嚴(yán)重困難。 近年來(lái)，3D打印技術(shù)進(jìn)入到人們的視野中，利用3D打印技術(shù)可以快速打印出零部件，實(shí)現(xiàn)分層堆積方式來(lái)制造生產(chǎn)零部件。

3D打印技術(shù)可以滿(mǎn)足汽車(chē)客戶(hù)的個(gè)性化需求，對(duì)于一些型號(hào)較老的車(chē)型零部件進(jìn)行打印，滿(mǎn)足汽車(chē)修理要求。汽車(chē)維修過(guò)程中需 要使用特殊的工具，而3D打印技術(shù)整好解決了這個(gè)問(wèn)題。 結(jié)束語(yǔ) 3D打印技術(shù)立足于信息技術(shù)、材料技術(shù)、控制技術(shù)和智能制 造技術(shù)，隨著這些技術(shù)的不斷進(jìn)步，3D打印技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用 也越來(lái)越成熟。在汽車(chē)的制造和維修領(lǐng)域，3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮了巨大的作用，在3D打印技術(shù)的推動(dòng)下，汽車(chē)行業(yè)會(huì)向著個(gè)性化定制、便捷化和智能化的方向發(fā)展。

編輯：南極熊
作者：李飛 烏魯木齊職業(yè)大學(xué)應(yīng)用工程學(xué)院
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