2017年全球汽車3D打印大事件

汽車制造可以說是最早擁抱3D打印技術的行業(yè)之一。早在30年前3D打印還被稱為“快速成型”時，一些有著先見之明的車企就開始嘗試用它制造零部件了。而近年來，隨著3D打印行業(yè)的快速崛起，汽車行業(yè)又一次走在了前面。

所以，在新年即將到來之際，南極熊總結了這份“2017年汽車3D打印大事件”，希望可以為大家?guī)�來啟示。另外，國內的汽車制造商如果已經用上�?D打印，也希望你們可以給南極熊投稿。


1、李嘉誠2300萬美元投資3D打印超跑制造商Divergent 3D

2月，香港首富李嘉誠旗下的維港投資領投了美國3D打印汽車制造商Divergent 3D公司2300萬美元（約1.5億人民幣）。Divergent 3D稱會將這筆錢用于把自己的汽車制造平臺推向市場，從而降低制造汽車的成本和縮短生產時間，同時減少生產對環(huán)境造成的影響。

李嘉誠近年來十分熱衷于投資新科技，因為他認為顛覆性的科技可以改變世界。于是這次，他將目光投向了快速崛起的3D打印汽車。而Divergent 3D之所以被看中是因為他們開發(fā)出了一個很棒的汽車制造平臺（簡稱DMP，包含軟件、硬件和3D打印機），并且在2015年就推出了用該平臺制造的首款3D打印超級跑車 — Blade（刀鋒）。

Blade不僅外形炫酷，而且性能出眾，百公里加速僅需2.2秒。而這全都要歸功于它的車身框架采用了碳纖維管+3D打印鋁合金連接件這種新設計（下圖）。正是這點令Blade的重量降低到了只有635千克，比普通跑車輕很多，同時保證了其堅固性。

▲Blade安裝的3D打印鋁合金連接件

▲Blade的車身框架組裝動畫演示

因此在2016年9月，Divergent 3D公司便得到了法國公司亞創(chuàng)（Altran）的投資并與之展開了合作。而那之后僅僅2個月，他們就在洛杉磯車展上推出了Blade的升級版（下圖，采用了新的設計，整個框架都是碳纖維管+3D打印連接件）和自己的首款摩托車 — Dagger。

Dagger是用與刀鋒同樣的技術和理念制造的，3D打印部分包括框架、水箱和搖臂。其中，框架也采用了碳纖維材料，不但比之前采用的Kawasaki（川崎）焊接框架輕了50%，而且更堅固。因此，Dagger雖然搭載的（川崎） H2發(fā)動機功率只有200多馬力，但性能仍十分強悍。

▲Dagger的3D打印部件

2、EOS攜手GKN為汽車行業(yè)提供3D打印零部件

2月，英國金屬粉末開發(fā)商GKN宣布與德國金屬3D打印巨頭EOS達成合作，將聯手為汽車行業(yè)提供3D打印的零部件并由此引領“企業(yè)對企業(yè)的工業(yè)級3D打印”潮流。

GKN不但在自己的領域造詣很高，而且在擁抱新技術，比如數字工廠系統(tǒng)方面也是頗有心得。EOS則是德國乃至世界都名列前茅的金屬3D打印大咖，不但擁有許多頂級的金屬3D打印機，而且業(yè)務范圍十分廣泛，尤其重視汽車行業(yè)。事實上最近，他們剛剛與汽車巨頭奧迪達成了合作。所以，雙方這次聯手必定可以為3D打印技術在汽車產業(yè)中的應用注入新的活力。


3、福特用3D打印技術制作大型汽車零部件

3月，作為首家配備Stratasys Infinite Build 3D打印機的汽車制造商，汽車巨頭福特開始探索3D打印大型一體式汽車零部件（如阻流板），并將其用于原型車制作和未來車輛制造。

由3D打印技術生產的大型汽車零部件，如汽車阻流板，在成本及效率上都愈加具有優(yōu)勢，福特和消費者都將從中受益。相比采用傳統(tǒng)工藝生產的零部件，3D打印出的零部件重量更輕，并且可能有助于提升車輛的燃料效率Stratasys Infinite Build系統(tǒng)能夠打印幾乎任何形狀或長度的汽車零部件，以更經濟有效的方式生產需求量較小的模具、原型車零件或組件，例如福特性能車型或個性定制的汽車零件等。該系統(tǒng)有可能成為汽車制造業(yè)的突破性技術。


4、寶馬開始同時使用3D打印和虛擬現實（VR）簡化汽車設計流程

3月，最早擁抱3D打印技術的汽車巨頭寶馬宣布了一項新舉措：會采用3D打印與虛擬現實（VR）結合的方式進行汽車開發(fā)，從而簡化整個流程，同時降低成本。

過去，寶馬開發(fā)新車時都會將每個零部件至少制造出1個原型。這不但費時費力，而且成本也高。不過現在，有了3D打印+VR這對新組合，一切都將變得無比簡單 。而對此，寶馬方面也是信心十足，認為這種全新的嘗試可以大大簡化并加速汽車設計流程。

  

那么，這種新方法實際會怎樣實施呢？據悉，寶馬正在開發(fā)一個相關的VR程序，可以重建其任意車型的表面和其它特征。使用這種方法，該公司計劃將虛擬圖像投射到3D打印部件上，從而直觀地展示出最終被安裝到車輛上時，它們會是什么樣子。這就能有效幫助設計師提前發(fā)現設計缺陷，迅速改正。

此外，寶馬還打算串聯利用3D打印和VR，從而增強各部門間的溝通效率。寶馬相信，通過融合這兩種技術，他們可以更容易地將設計理念和方向傳達給不同的團隊，同時給予員工更友好的體驗。


5、美國三大機構/企業(yè)開始合作研制用于3D打印汽車的新型復合材料

3月底，由美國能源部（DoE）和田納西大學領導的先進復合材料制造創(chuàng)新研究所（IACMI）近日與美國著名的橡樹嶺國家實驗室（ORNL）以及當前最有名的3D打印汽車公司Local Motors達成了合作，內容是開發(fā)更先進的復合材料，然后用它們3D打印汽車零部件。而據南極熊推測，執(zhí)行此任務的主角很可能就是ORNL與辛辛那提公司聯合研制的巨型200倍速FDM 3D打印機 — BAAM（下圖）。

據悉，三方將主要在設計與材料選擇方面展開合作，目的是開發(fā)出一種利用3D打印增強復合汽車部件的新方法。如果成功，此項目便有望沖擊現有的汽車制造業(yè)，并創(chuàng)造出全新的，具有更長壽命和更高強度的汽車部件。

▲Local Motors首款量產化3D打印汽車LM3D Swim

項目將在DoE的制造示范工廠進行，最終有望開發(fā)出一些新設備，能制造出先進復合材料占比很高的汽車。此外，它還有望沖擊多個制造領域，讓產品從設計到制造的時間縮短50%，并且在2017年結束前創(chuàng)造多個高技術就業(yè)機會。

6、國家增材制造創(chuàng)新中心與上海國際汽車城達成合作，推動3D打印汽車應用發(fā)展

5月，國家增材制造創(chuàng)新中心與上海國際汽車城于汽車·創(chuàng)新港舉行戰(zhàn)略合作簽約儀式，雙方達成在汽車3D打印公共服務平臺、汽車結構設計研究、樣車快速制造技術研究、復合材料的模具制造技術與裝備研究等方面建立戰(zhàn)略合作關系，正式合作籌建“國家增材制造創(chuàng)新中心-上海國際汽車城汽車研究院”。雙方將面向全行業(yè)建立開放協同的產學研合作新機制，并共同推進3D打印技術在汽車領域的產業(yè)化。

新一輪產業(yè)革命發(fā)展背景下，互聯網、3D打印等技術對汽車產業(yè)不斷滲透與融合，催生了汽車產業(yè)技術的變革需求。嘉定區(qū)副區(qū)長陸祖芳在當天的致辭中表示，3D打印技術的引入必將為汽車產業(yè)的發(fā)展注入新的活力，為汽車企業(yè)在輕量化結構需求、降低研發(fā)成本需求、快速開發(fā)需求等方面提供更精準的技術服務。此次國家增材制造創(chuàng)新中心與上海國際汽車城的合作，將充分結合雙方在科學研究、技術開發(fā)、人才培養(yǎng)、科普體驗以及產業(yè)推廣等方面的互補優(yōu)勢，推動汽車領域3D打印公共服務平臺的建設和關鍵技術創(chuàng)新，有利于促進3D打印產業(yè)與汽車產業(yè)的融合。

“國家增材制造創(chuàng)新中心-上海國際汽車城汽車研究院”的籌建符合3D打印在汽車領域的應用方向和汽車產業(yè)趨勢，符合創(chuàng)新驅動的方針，貼合了五大工程之一的制造業(yè)創(chuàng)新中心建設工程，對促進中國汽車工業(yè)從制造大國向制造強國的轉變有重要意義。研究院將依托嘉定區(qū)目前良好的汽車產業(yè)發(fā)展環(huán)境，搭建專門針對汽車制造技術的創(chuàng)新平臺，支持汽車的突破性創(chuàng)新和新型汽車集群式涌現。

目前，嘉定已經具備了良好的汽車產業(yè)發(fā)展環(huán)境，區(qū)內汽車產業(yè)鏈完整，集聚了上汽、大眾、舍弗勒、德爾福、蔚來、電驅動等一大批整車及零部件企業(yè)，還聚集了同濟大學、中科院、機動車檢測中心等高校和科研機構，公共服務平臺也相對完善。


7、大眾開始用3D打印制造經典車型稀缺零部件

5月底，已經廣泛應用3D打印技術的汽車巨頭德國大眾再次向前邁進，宣布會通過旗下的發(fā)展和技術規(guī)劃部門用3D打印技術來制造經典車型的零部件。

這項試點計劃對于擁有老款大眾汽車的人士來說無疑是福音。要知道隨著時代的更迭，這些車幾乎都已經停產，零部件當然也就越來越難以獲得。但3D打印卻可以輕松解決這個問題 — 只要有零部件本身或原始設計圖，它就能將它們制造出來，而且速度快、成本低。

計劃目前已經啟動，而為了驗證和測試3D打印的能力，經典大眾汽車零部件采購經理Tobias Pape和他的團隊已經完成了一個小的嘗試，就是3D打印老牌大眾汽車Corrado（上圖，1988年生產，1995年停產）的齒輪（下圖）。

“制造這個零件是一項真正的挑戰(zhàn)，因為它很小，但卻十分重要，無論內部還是外部的表面都必須十分細膩，”Pape表示，“不過最終，在多次嘗試之后失敗之后，我們還是成功了。”


8、戴姆勒宣布已3D打印780個汽車零部件

6月，奔馳母公司戴勒姆宣布，他們迄今為止3D打印的汽車零部件已經達到了780個（大部分是金屬，其中有150個正在接受驗證），包括抽屜、蓋層、固定條、適配器等。下圖的車載鈔票收納盒就是其中之一，是戴姆勒使用不久之前剛剛購買的理光（Ricoh）選擇性激光燒結（SLS）3D打印機AM S5500P打印的。

戴勒姆公司表示，采用3D打印技術的讓他們在制造備用汽車部件上變得更加快速、靈活和經濟，尤其是針對個別客戶的需求來說。相比之下，傳統(tǒng)的注射成型工藝就顯得“臃腫”了許多，因為它不但需要開發(fā)額外的工具，而且會造成大量的材料浪費和庫存堆積。


9、Allied Market Research預測：2022年汽車3D打印市場全球規(guī)模將超160億元

▲當前最有名的3D打印汽車LM3D Swim，由美國Local Motors公司開發(fā)，已實現量產

6月底，市場研究公司Allied Market Research通過一份新的調差報告對汽車3D打印市場的前景做了預測，主要內容如下：

· 未來5年，汽車3D打印市場將以21.8%的CAGR（復合年增長率）快速發(fā)展，最終到2022年全球規(guī)模達到23.9億美元（約162億人民幣）。

· 汽車制造商會越來越愿意采用3D打印技術，因為比起傳統(tǒng)工藝，它的速度更快，能制造出的零部件也能更輕更復雜，但消耗的材料卻更少，同時成本也更低。這樣，新車就能更快地交付或上市。不過，缺少有足夠技術的勞動力以及打印機價格的居高不下或許會成為一個重要的制約因素。

· 當前的主要3D打印技術，包括光固化（SLA）、數字光處理（DLP）、選擇性激光燒結（SLS）、電子束熔融（EBM）、熔融沉積建模（FDM）等當將得到應用，但SLA有望成為最主流的選擇，因為它的速度很快，質量也很高，有利于提高汽車零部件的設計和生產速度。

· 聚合物和金屬將成為最主要的材料選擇，但前者將占據主導地位，因為其可應用的范圍很廣，同時其本身的價格和相應打印機的價格都更便宜。

· 車企會主要將3D打印用于制造原型和工具，研發(fā)和創(chuàng)新，以及制造復雜零部件。其中，原型和工具將是主要的，因為這可以降低企業(yè)與外包有關的制造時間并降低成本。

· 從地域上來看，北美目前占據最大的份額，因為該地區(qū)采用3D打印技術較早。但歐洲和亞太將會后來居上，因為這兩個地區(qū)（尤其是后者）對汽車的需求會快速增加，同時3D打印技術的普及率會逐漸增加，價格卻會逐漸下降。


10、奔馳首次用3D打印技術生產汽車金屬替換件，將投放市場

8月，奔馳的首批3D打印金屬汽車替換部件順利通過質量檢測，即將進入市場。這些部件為奔馳卡車和烏尼莫克系列的抗高溫鋁制恒溫調節(jié)器蓋板。

“隨著3D打印金屬技術的引進，奔馳卡車部門鞏固了他在全球商用汽車制造領域的領先地位，3D打印金屬替換件在功能性、可靠性和耐用性與傳統(tǒng)的制造一樣，在制造成本上更低�！北捡Y卡車客戶服務中心的市場運營經理Andreas Deuschle說。

在塑料替換件生產過程中常用的技術是選擇性激光燒結技術（SLS），在制造像恒溫器蓋板這樣的金屬部件時使用的是選擇性激光熔化技術(SLM)。在生產過程中激光會熔化硅鋁粉床上的指定區(qū)域，然后再將溶化物層層固化打印成產品。


11、江淮汽車首個合作共建3D打印快速成型實驗室開始打印測試

9月，在江淮鑄造區(qū)，內一臺嶄新的砂型3D打印機開始打印試塊進行性能測試。這標志著江淮汽車公司樣件3D打印快速試制技術的應用實現落地。3D打印是一種疊層打印的增材制造技術，采用型砂作為基材，樹脂作為固化劑可以用于快速揉性的打印復雜形狀的砂型，再組芯澆鑄得到所需鑄件，整個試制過程不需要模具，可以大幅縮短樣件的試制周期，可以實現20天從三維數模到提交金屬樣件，有力支持江淮汽車產品的研發(fā)。

快速成型實驗室建設采用合作共建的方式，由安徽創(chuàng)融公司提供設備，鑄造公司提供場地和金屬液，選址在鑄造公司廠區(qū)內，最大程度利用現有資源，第一臺PCM800型打印機，打印成型尺寸為800*600*500mm，打印層厚0.3mm，每層節(jié)拍45秒，成型效率11.5L/h，打印一套缸體砂型耗時約30小時。

3D打印快速成型技術應用項目是技術中心綠程2.0先進工藝專項5個子項之一，小組成員已經完成1.5TGDI缸體的打印試制驗證和1.2TGDI缸體的自主工藝設計和數值模擬，初步建立自主工藝設計能力�？焖俪尚蛯嶒炇业某晒κ褂脼樵摷夹g的推廣應用打下了堅實的基礎，實驗室預計在10月中旬可以開始用于樣件試制，滿足壁厚大于等于4mm的HR250、HT300、QT450、QT550四種牌號鑄造件的無�？焖僭囍�。

12、大眾已在工廠中布置90臺金屬3D打印機，用于生產備用零部件

10月，南極熊獲悉，大眾集團已經在遍布全球的26座工廠中（包括中國長春、德國萊比錫、慕尼黑、奧斯納布呂克）安裝了多達90臺金屬3D打印機，用來生產備用零件以降低成本。而未來，這種生產方式的規(guī)模還將進一步擴大。

大眾應用的3D打印機為打印金屬材料的打印機，打印的零配件和實際零配件的承受能力一樣，同時還能有效地降低原材料使用，大幅度減少零配件的重量，并且能大大減少產生的生產廢件。大眾金屬3D打印機尤其適用于替代生產體型小、構造復雜、成本高的配件。

據悉，一臺金屬3D打印機目前為一臺汽車生產200件配件，未來這個數字將達3000件。隨著未來技術的發(fā)展，金屬3D打印機有望打印生產整車，打造限量版汽車。


13、3D打印成為第三屆汽車試制技術峰會最大熱點

12月6日，第三屆汽車試制技術峰會暨汽車工程設計創(chuàng)新技術論壇在北京遼寧大廈舉行。本次會議主要聚焦在零件3D打印技術以及汽車新材料應用等方面。在現場，南極熊看到了多家熟悉的3D打印企業(yè)的身影，3D Systems ，Stratasys，曼恒，普立得，浩宇三維等，各個企業(yè)也都展示3D打印在汽車制造領域應用的案和展品�，F場來看，目前3D打印技術在汽車制造的應用有：動力總成、底盤系統(tǒng)、內飾、外飾，但是主要集中在汽車內飾、外飾的設計制造上。

近年來，3D打印在汽車制造業(yè)內的應用迅速發(fā)展，無論是車廠、零部件廠商還是售后服務供應商，3D打印都為其開辟了一條更快捷高效的創(chuàng)新捷徑，使企業(yè)不受傳統(tǒng)制造方式的限制，邁入發(fā)展快車道。南極熊認為，中國作為世界上最大的汽車產銷國，3D打印技術在我國汽車制造領域的實際應用將是不可逆的趨勢。

在現場，南極熊看到了多家惠普3D打印機的代理商。2016年5月惠普3D打印機剛開售時，寶馬公司就宣布與惠普展開合作，充分表明惠普3D打印機在汽車制造領域有著獨特的優(yōu)勢�；萜�3D打印機使用的——多射流熔融技術（MJF)，在速度和精度上相較于普通3D打印機有了大幅提高，成本也號稱能降低50%。據了解，目前，3D打印已經成為寶馬研發(fā)周期中必不可少的技術手段，通過輕量化的設計，極大程度上提高了生產效率。

作為3D打印的行業(yè)巨頭公司，3D Systems在本次展會上也帶來了非常多的相關展品，汽車制造是一個系統(tǒng)工程，包含了很多部件的原型開發(fā)制造，也用到了多種的材料，所以使得3D打印技術可以在汽車制造領域發(fā)揮非常大的作用，包括工裝夾具、最終使用部件和功能原型制作等，不僅僅簡化汽車外飾的生產周期，減輕汽車制造工具的重量，以及降低生產成本，應用范圍包括保險杠、擋泥板、車燈和汽車徽標等諸多汽車外飾部件，3D Systems有多種3D打印機成型技術，可以很好的滿足汽車領域的需求。

Stratasys作為3D打印界的另一巨頭，在汽車領域制造上也有著自己獨特的優(yōu)勢，Stratasys在原型制造領域和模具領域都有著廣泛的市場，在汽車制造領域能夠快速制造小批量的工具用于生產輔助，就有可能通過設計優(yōu)化工具的材料和重量，從而更加靈活的輔助產品制造過程。


14、寶馬展示最新混合動力超跑i8 Roadster：采用3D打印鋁制部件

12月，寶馬在洛杉磯車展上祭出了其最新款超級跑車i8 Roadster。這款車采用了軟頂敞篷設計，并搭載了插電式混合動力系統(tǒng)，最大功率374馬力，超級拉風。更棒的是，它還采用了3D打印的金屬部件，具體來說是軟頂篷的鋁部件。而這個部件正是i8 Roadster的頂篷能在時速50km/h情況下在15秒內完全打開或關閉的關鍵助力。

這其實在南極熊的意料之中，因為寶馬是最早擁抱3D打印的車企之一，早在1990年就將其引進了自己的快速科技中心。而從2012年起，他們便開始大規(guī)模采用這種“未來的制造技術”，并且取得了相當不錯的成果，比如其奢侈品牌勞斯萊斯的幻影系列車型，到目前為止采用的3D打印部件數量就突破了10000。另外，2016年9月開始，其卡車也將采用3D打印的備用零部件。

▲寶馬從德國SLM公司購買的工業(yè)級3D打印機

到了2017年，寶馬又引進了惠普的多射流熔融（MJF）超級3D打印機，同時開始在采用3D打印+VR（虛擬現實）結合的方式，進一步升級了自己造成能力。i8 Roadster無疑就是這些變革的最新成果。

▲寶馬3D打印的各種汽車部件

寶馬表示，擁抱3D打印為他們帶來了許多好處，主要包括令汽車的設計制造更靈活，成本更低，以及周期更短等。而隨著技術的進步，3D打印必定會變得更強。所以未來，他們會更多地采用這種技術。

15、寶馬旗下品牌MINI宣布推出3D打印汽車配件定制服務

12月27日，寶馬旗下著名汽車品牌MINI正式宣布將于2018年3月推出車輛配件定制服務 — MINI Yours Customized，幫助車主個性化他們的MINI汽車�？啥ㄖ频呐浼�種類很豐富，包括側舷窗、內飾、照明門檻、LED門投影儀等（其中側舷窗和內飾將采用3D打印技術制造），而且質量、功能和安全性也會與原裝配件保持一致。

“從2018年起，客戶將可以在設計MINI Yours定制產品時通過選擇不同的顏色、圖案、表面樣式和圖標進一步提升車輛的性能�！盡INI在一份聲明中表示，“客戶還可以將自己喜歡的文字甚至個人簽名融入設計中。 這種自由將令他們的MINI變得獨一無二�！�

這項服務使用起來很簡單 — 客戶只需通過一個簡單的在線工具選擇喜歡的定制配件即可。之后，MINI便會收到信息，在工廠中將它們出來。更棒的是，這些定制的配件很容易安裝，意味著客戶自己就能輕松把它們裝到車子上。另外MINI表示，為了保持汽車的價值，這些配件也可以自由換成新的或原裝的。

值得一提的是，在制造這些定制配件方面，MINI已經與其母公司寶馬達成了合作，建立了合適的生產流程和分銷系統(tǒng)。具體來說就是，一旦客戶完成下單，配件的3D數字模型文件就會迅速被發(fā)送到“適當的”生產設施，完成制造。這些設施均位于德國，并且配備了寶馬的合作伙伴 — Hewlett-Packard、Carbon和EOS — 提供的3D打印設備。