你的汽車還未出生時(shí)，也許用到了3D打印

南極熊：目前，3D打印技術(shù)已成為汽車業(yè)的寵兒，從原型制造到工具制造，再到最終零件制造，汽車巨頭們已經(jīng)紛紛認(rèn)識(shí)到了3D打印的優(yōu)勢(shì)所在，并開始運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)。2017年10月27日，南極熊了解到，汽車之家發(fā)表了一篇關(guān)于3D打印技術(shù)在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用文章，詳細(xì)的介紹了這三個(gè)應(yīng)用點(diǎn)，分享給各位熊友。

正文：由于近年來(lái)開始下放到民用領(lǐng)域，3D打印技術(shù)一度成為了我們身邊的“網(wǎng)紅熱詞”，不過(guò)你可能不知道的是，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)有30年的發(fā)展史了。并且，如今的3D打印，已經(jīng)成為了汽車制造業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)，幫車企省下高額的成本。下面，我們就具體聊聊3D打印和它在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用。

　　△3D打印已經(jīng)有30年歷史了

印象中，3D技術(shù)似乎是近幾年才逐漸進(jìn)入我們視野的。但事實(shí)上，在變成“網(wǎng)絡(luò)熱詞”之前，這項(xiàng)聽起來(lái)就高大上的制造技術(shù)其實(shí)已經(jīng)悶聲發(fā)展30年了。

這位偉大的父親叫Scott Crump，今天3D打印行業(yè)巨頭之一——Stratasys公司的創(chuàng)始人。小姑娘是幸福的，因?yàn)樗�或許沒(méi)想到，當(dāng)初面對(duì)那只坑坑洼洼的塑料青蛙時(shí)勉強(qiáng)擠出的笑容使她成為了富二代。

在后來(lái)的30年間，隨著材料迭代和技術(shù)革新，3D打印逐漸從商用走向民用，適用范圍也逐步擴(kuò)大到電子、醫(yī)療、航天和汽車制造等領(lǐng)域。而經(jīng)過(guò)多年的商戰(zhàn)、收購(gòu)、破產(chǎn)、被收購(gòu)這類俗套故事之后，目前比較大的3D打印技術(shù)公司有3DSYSTEMS（美國(guó)）、Stratasys（美國(guó)）、EOS（德國(guó)）、ARcamAB（瑞士）等幾家。

3D打印和傳統(tǒng)裁切技術(shù)比怎么樣？

3D打印的優(yōu)勢(shì)

先說(shuō)優(yōu)勢(shì)，就汽車制造業(yè)來(lái)說(shuō)，“輕”有著不一般的價(jià)值。

此外，對(duì)于那些只需要制造幾個(gè)或是幾十個(gè)的部件來(lái)說(shuō)，單獨(dú)開�？隙ㄊ遣粍澦愕模�手工制造當(dāng)然是一個(gè)選擇，而如果用3D打印技術(shù)，就只需要在3D打印機(jī)中輸入設(shè)計(jì)文件，省去了開模的高昂費(fèi)用，產(chǎn)品一致性也優(yōu)于手工制造，且同一臺(tái)打印機(jī)可以讀取不同的設(shè)計(jì)文件，反復(fù)使用。

3D打印的劣勢(shì)

3D打印目前的誤差還比較大，精度遠(yuǎn)不如傳統(tǒng)開模制造的工藝，這也是3D打印行業(yè)待攻克的一個(gè)難題。另外，單一部件的制作工時(shí)長(zhǎng)也是一大缺點(diǎn)，3D打印的生產(chǎn)節(jié)拍要遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)流水線，不利于規(guī)模化生產(chǎn)。

汽車制造業(yè)用3D打印做原型

　　△原型測(cè)試

原型測(cè)試即在產(chǎn)品開發(fā)階段，利用3D打印做出原型件，模擬還未量產(chǎn)的實(shí)際零部件，并利用它進(jìn)行測(cè)試和改良。目前，許多車企已經(jīng)在開發(fā)階段使用3D技術(shù)進(jìn)行原型測(cè)試了。原型測(cè)試本身也分成：概念原型、設(shè)計(jì)原型、功能原型，三者對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的模擬精度要求依次提高。

到了零部件的設(shè)計(jì)原型上，就需要3D打印原型的機(jī)械性能也與設(shè)計(jì)相符，對(duì)于材料的使用和工藝的要求大大提高。最后的功能原型與設(shè)計(jì)原型類似，但因?yàn)橐�放到整車上進(jìn)行測(cè)試，對(duì)精度要求更高。

和仿真軟件類似，3D打印技術(shù)在開發(fā)中的應(yīng)用使得車企和零部件供應(yīng)商不再需要每修改一版設(shè)計(jì)，就重新進(jìn)行一次開模，節(jié)省了研發(fā)成本。

生產(chǎn)工具制造

除了用于開發(fā)測(cè)試之外，由于在少量生產(chǎn)上的優(yōu)勢(shì)，3D打印還被用在制造生產(chǎn)工具上，例如貼標(biāo)機(jī)，很多人可能不知道這個(gè)東西，這里解釋一下：產(chǎn)線工人在裝配車牌架的時(shí)候并非用手裝配，而是需要把車牌架放在如下圖所示的貼標(biāo)機(jī)上，然后推著貼標(biāo)機(jī)將車牌架固定到車身上。

由于每個(gè)工廠貼標(biāo)機(jī)只需要十幾個(gè)，開模制造的均攤成本太高，如果集中制造，還需要庫(kù)存和物流成本。相比之下，目前很多車企選擇在工廠內(nèi)使用3D打印機(jī)，隨用隨打，免去了開模、庫(kù)存和物流成本，且一臺(tái)3D打印機(jī)可以制作多種類似貼標(biāo)機(jī)這類的生產(chǎn)工具。此前寶馬也利用Stratasys的3D打印機(jī)制作了400多個(gè)工裝夾具，降低了72%的重量以及58%的成本，而這個(gè)量級(jí)也是最合適使用3D打印技術(shù)的，如果再多3D打印就難以勝任了，生產(chǎn)效率和精度都沒(méi)法和傳統(tǒng)制造工藝相比。

整車和零部件制造

至于零部件，在目前的汽車制造業(yè)還極少有量產(chǎn)化的應(yīng)用。不過(guò)，業(yè)內(nèi)“玩家”的新奇嘗試可一點(diǎn)不少。

不過(guò)，盡管叫做全3D打印汽車（75%使用率），電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等核心部件仍然是采購(gòu)的，這些過(guò)于復(fù)雜的和對(duì)物理性質(zhì)要求過(guò)高的部件，顯然3D打印還難以勝任。

當(dāng)然，除了這些“概念產(chǎn)品”，蘭博基尼也曾使用3D打印制造發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，證明了其應(yīng)用于核心零部件制造的可行性。實(shí)際上，定制化的3D打印件目前就可以達(dá)到極高的機(jī)械性能，且基于獨(dú)特的制作形式，我們甚至可以認(rèn)為利用3D打印制造進(jìn)氣歧管的設(shè)計(jì)空間還要更高于傳統(tǒng)裁切。不過(guò)現(xiàn)階段，這樣高度定制化的3D打印產(chǎn)品背后也一定代表著不菲的成本，怕是只能符合蘭博基尼這種超跑制造商的定位了。

結(jié)語(yǔ)

正如上文所說(shuō)的，3D打印和傳統(tǒng)開模制造各自有著明顯擅長(zhǎng)的地方，3D打印技術(shù)適用于分布式生產(chǎn)，在開發(fā)階段和小批量制造上有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，但由于其精度等劣勢(shì)，3D打印技術(shù)短時(shí)間內(nèi)還不具備取代流水線生產(chǎn)的能力。然而隨著技術(shù)的迭代，可以預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)3D打印一定會(huì)越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，跑馬圈地，隨著應(yīng)用的普及以及參與競(jìng)爭(zhēng)的3D打印技術(shù)供應(yīng)商的增多，其使用成本也會(huì)隨之下降，形成一個(gè)良性循環(huán)。未來(lái)，在3D打印和傳統(tǒng)裁切兩種生產(chǎn)模式相互配合之下，進(jìn)一步縮短開發(fā)周期并降低生產(chǎn)成本還是可以期待的。

（圖/文 汽車之家 鄭旭）