為何中國汽車行業(yè)應用3D打印技術的增長率如此緩慢？

3D打印技術在汽車零部件領域更廣泛地應用已成大勢所趨。有人說，它將是汽車行業(yè)的一次重大突破，極有可能顛覆傳統(tǒng)的“四大工藝”。如今，理想似乎正一寸寸地照進現(xiàn)實。隨著“工業(yè)4.0概念”的不斷拋出，3D打印作為該革命技術支持的核心之一，近年再次被推到市場的風口浪尖，已經(jīng)運用于多個行業(yè)。而制造業(yè)的驕子－汽車及零部件制造則是3D打印技術重點推廣領域。雖然中國的汽車市場逐漸成熟，但具很大潛力。在未來定制化和汽車輕量化的是長期趨勢，及時研發(fā)運用3D打印是保持競爭力的重要手段，然而在這項技術在中國的應用增長率與其他正崛起或已成熟的汽車大國相比卻不容樂觀。

在了解3D打印應用情況前，讓我們先來看看近來中國汽車產(chǎn)業(yè)的基本情況。

首先是2018年底中國與其他部分汽車強國的保有量。

截至2018年底，全中國汽車保有量達2.4億輛，美國2.6億，日本0.74億，德國0.53億。

其次，再來看看汽車產(chǎn)銷情況。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國汽車工業(yè)總體運行平穩(wěn)，汽車產(chǎn)銷分別完成2780.92萬輛和2808.06萬輛，連續(xù)十年蟬聯(lián)全球第一。無論汽車銷量相比往年如何下跌都不會影響2020年中國將超越美國成為世界上汽車保有量最多的國家。雖然已經(jīng)貴為全球最大的汽車產(chǎn)銷市場，但如果按人均汽車保有量來算，中國距離發(fā)達國家仍有較大差距。

在每百人汽車擁有量數(shù)據(jù)中可以看到，日本達到59，德國57，美國甚至達到了令人驚愕的79。但中國卻只達到15。
人均保有量上的差距，讓專家和有關部門相信，中國汽車市場遠未達到飽和，在未來依然有較大的增長潛力和空間。
因此，各車廠也逐漸開始重視研發(fā)，加大在研發(fā)方面的投入，中國也從汽車大國逐步走向汽車強國的行列。

3D打印與汽車研發(fā)
首先普及下3D打印概念：3D打印是快速成型技術的一種，又稱增材制造技術，是一種以數(shù)字模型文件為基礎，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造物體的技術。

它的優(yōu)勢在于：
1、制作周期短、節(jié)約成本
2、快速制造任何復雜結構
3、個性化定制，精簡工序

對汽車行業(yè)來說，不管是從設計-研發(fā)-小批量試制-大批量制造相對現(xiàn)有的工藝都有著良好的應用可行性。國外的許多3D打印公司目前與汽車制造商合作緊密，主要是3D打印部件，但已開始轉向完全3D打印的車型。

-福特投資了4500萬美元打造增材制造研發(fā)中心學習汽車生產(chǎn),也開始制造輔助插頭和其他部件。與Carbon合作，加強F-150汽車的設計和生產(chǎn)工藝。

-長城汽車與Protofab合作提升高端SUVs魏派系列的設計工藝，合作的最終目標是在生產(chǎn)過程中使用增材制造技術。

-2018年7月，特斯拉在上海開電動車制造工廠，涉及3D打印，已使用SLM（選擇性激光熔化）技術開發(fā)過一輛3D打印車。

-大眾和一汽發(fā)動機，現(xiàn)已開始致力于研發(fā)3D打印。

-大眾在沃爾夫斯堡有其先進的3D打印中心，其主要生產(chǎn)設施用于生產(chǎn)復雜的汽車零部件。

-寶馬在中國沈陽投資，在快速原型和工程組件中使用非金屬及金屬打印技術，并計劃將增才制造融入當?shù)氐纳�產(chǎn)結構之中，允許小批量生產(chǎn)經(jīng)運營提供定制化組件。除此以外寶馬在慕尼黑北部的上施萊斯海姆投資了1000萬歐元打造新增材制造園區(qū)。

-奧迪擁有自身的樣品和模型，經(jīng)驗充足。但尚未建造增材制造車間。

-同樣，福特也還未有原型和增材制造車間。但與Shining 3D Tech 合作制造排氣管，在逐步發(fā)展增材制造產(chǎn)品和生產(chǎn)技術，目前正使用3D打印同時生產(chǎn)多項設計。

歐美整車廠對3D打印研發(fā)的大力投入，可見對其重視程度，也足以反應3D打印對增強研發(fā)實力有不可替代的顯著作用。

據(jù)專家表示，3D打印目前應用主要有五大方面：
1、用于設計；
2、結構復雜零件的直接制作；
3、汽車上的輕量化結構零件的制作；
4、定制專用的工件和檢測器具；
5、整車模型的制作。
那么在他們的研發(fā)試制過程中，3D打印有哪些成果，其優(yōu)勢又能帶來什么樣的應用方案呢？

福特使用快速原型為EcoBoost發(fā)動機創(chuàng)造氣缸蓋。同樣，福特使用增材制造解決制動噪聲問題。寶馬利用增材制造打造定制的裝配工具，可大大提升工作環(huán)境。
3D打印使得部件生產(chǎn)過程中無需機床，因此大大縮短了開發(fā)時間和生產(chǎn)成本�？芍貜蜕�產(chǎn)的增材工藝能產(chǎn)出更輕更好的零部件，直接安裝在車輛上。

目前可打部件包括：
工具，夾具，固定裝置，懸掛系統(tǒng)，懸架，驅動軸，電池組，汽車座椅，熱交換器

底盤零件，輪胎模具，賽車冷凝器，排氣管，發(fā)動機冷卻套，定制化汽車零部件，汽車空調，進氣系統(tǒng)，方向盤

可是，據(jù)ACR調查研究，國外領先的汽車強國如此重視的3D打印并沒有被我國的整車廠迅速接受，其主要原因如下：

一、中國的汽車研發(fā)與制造因為歷史政策原因分為合資與自主兩大類型。
在絕大部合資企工作中，從產(chǎn)品的設計，研發(fā)，試制，測試，制造都可以接觸到最先進的技術，3D打印也不例外。國內的絕大部分合資型的OEM在研發(fā)過程中都有3D打印的應用。但相對原廠的大眾，奧迪，福特，通用，本田等國內合資型的OEM在這方面更多的屬于執(zhí)行者，真正獨立研究3D打印技術在汽車應用上的人員還不一定有本土自主研發(fā)的OEM多。

另一類OEM，就是具有自主研發(fā)能力的本土車企，他們不單單是中國的希望同樣的也是購買3D打印設備的主要群體。筆者了解到就算現(xiàn)在也已經(jīng)有許多OEM多多少少購買了設備，但購買后的反饋或者說設備使用率都差強人意。而問題更多的就出自于“自主研發(fā)”這四個字。就拿福特舉例，早在十幾年前福特就已經(jīng)開始研究3D打印技術，在這十幾年的研究過程中，不但進行了大量的開發(fā)試制，而且積累下來了很多核心增材制造的技術人才。他們不僅了解汽車，還了解3D打印技術。這種超前的研究在這項技術沒有市場化之前屬于技術儲備，但一旦市場成熟就變成了技術壁壘。這點在很多高科技行業(yè)尤為明顯。

而中國的OEM們不論技術儲備還是研發(fā)經(jīng)費上都和世界領先的OEM有著一定的差距，更何況因為消費者需求和中國政策的原因，近年來所有的OEM都把研發(fā)精力放在了汽車智能化和電氣化中。

• 對于消費者而言一個自動駕駛的汽車吸引力遠大于3D打印汽車
• 對于OEM而言一輛新能源汽車能夠拿到的補貼也遠大于一輛3D打印汽車
• 更何況3D打印僅是多種制造技術之一，并非不可替代。
  

以上諸多原因造成了國內OEM對3D打印的應用和了解相對于醫(yī)療和航空行業(yè)沒發(fā)展沒有那么迅速。比如對于國內OEM來說，哪些零部件可以打��？用什么材料打�。�3D打印工藝如何？打出來的樣件是用于外觀測試？還是功能性測試？相對原有工藝又有哪些優(yōu)勢？技術知識的短缺使得國內很多OEM難以回答這些問題。此消彼長，在這種情況下要想推動汽車行業(yè)的制造商們購買3D打印設備，就需要設備商有著非常專業(yè)的汽車行業(yè)背景知識，也就是說要設備房有更好的售后服務或者和OEM聯(lián)合研究開發(fā)，這樣才能提高設備的應用率。

二、3D打印行業(yè)本身發(fā)展因素

可以說相對與互聯(lián)網(wǎng)、新能源、人工智能行業(yè)，3D打印并沒有得到多少投資者的親睞，再加上3D打印公司產(chǎn)品相對單一，這也直接導致了絕大部分企業(yè)需要在短期內實現(xiàn)營收支撐公司運轉。這個和汽車行業(yè)目前的情況缺背道而馳，

簡單來說，設備商需要盡快的賣出更多的設備來實現(xiàn)盈利。而OEM卻需要設備方有足夠的應用支持和更好的設備性能才有可能大量采購設備投入到研發(fā)或者制造階段。雙方在目的性上有一定的差異，何況工業(yè)級3D打印不僅限于汽車行業(yè)，還有航空/醫(yī)療等其他業(yè)務方向可供選擇，這也導致了許多3D打印公司在短期內把主要精力放在了更容易立刻產(chǎn)出銷售的制造行業(yè)。

三、目前中國汽車制造業(yè)的發(fā)展階段
3D打印技術是一項顛覆傳統(tǒng)制造工藝的技術，為何在中國沒有引起軒然大波，投入大量資源爭相研發(fā)和應用，除了上述的因素以外，和目前中國的汽車制造業(yè)發(fā)展階段也離不開關系。

眾所周知，歐美的汽車廠商制造業(yè)發(fā)展成熟，宏利高，經(jīng)費充足，不僅開發(fā)最新技術作為未來的技術儲備，還在具有市場潛力的發(fā)展中國家進行投資，設立工廠和研發(fā)基地。

相比中國，同樣作為投資理想圣地的巴西和印度，對3D打印技術的重視程度很高。

各車廠在巴西的投資：
戴姆勒卡車在巴西建立實施4.0工廠，引入3D打印，相繼投資共7.25億歐元，
大眾汽車，2016年前，44億美元
日產(chǎn)，14億美元，提升巴西工廠產(chǎn)能
通用，雪佛蘭Trax SUV引入巴西
寶馬，2014年投產(chǎn)，2.61億美元
本田，2015年，豪車謳歌投放
三菱，在印度巴西組建公司
沃爾沃，2015年投產(chǎn)，2.5億美元
豐田，4.95億美元，建立發(fā)動機工廠
通用汽車，興建變速箱廠，近4億美元，將對巴西的兩座工廠進行約合27億美元的投資以重組其在南美市場的布局。
雷諾，1.95億美元，提高產(chǎn)能至50萬輛
菲亞特，新增600個崗位，提高巴西工廠產(chǎn)量

印度：
起亞建設工廠，總投資11億美元
現(xiàn)代汽車，未來四年計劃投資7.8億美元
鈴木建設第三家工廠，投資5.85億美元，總投資將達到20億美元
PSA初期投資1億美元
馬恒達投資2400萬美元
上汽預計在未來五年投資3.11億美元

這是因為他們的汽車制造業(yè)剛起步，處于投資導入的產(chǎn)業(yè)階段，好比20年前的中國市場，有著大量的投資空間，也就有更強的后發(fā)之勢。許多OEM如戴姆勒，福特，寶馬等都在印度和巴西建立了3D打印工廠。其自身制造能力不足，當?shù)卦�有制造模式�(jīng)]有形成等原因反而造成了當外資企業(yè)進入市場投產(chǎn)時愿意將3D打印技術一并考慮在內的原因，同時也讓當?shù)氐脑盒�對新興的技術有著強烈的意愿與條件去學習研發(fā)并運用。

反觀中國，汽車制造業(yè)成型不久，但對新技術開發(fā)應用的市場而言處于一個相對尷尬的位置。歐美主流OEM制造商早在中國開設合資廠商，設立工廠及研發(fā)基地。但原有的制造設備和生產(chǎn)車間，投產(chǎn)沒幾年，相關的制造技術和人才儲備剛剛建立起來，處在一個仍需回收成本的階段。加上對本土市場和政策保護的依賴，中國的車企沒有過多的精力和資源去推翻原先的發(fā)展重心而轉向3D打印技術。

這便是中國汽車行業(yè)研發(fā)運用增材制造技術時遭遇的瓶頸，但這些并不會改變中國汽車行業(yè)依然是一個巨大市場的事實，近年來汽車的制造工藝、模具加工、造型設計、材料輕量化、試制、工程研發(fā)等各部門中都有一定程度上的需求，并且國內一些OEM正在嘗試將這些需求整合起來設立單獨的部門或者建立3D打印服務中心，如觀致、一汽、上汽。

但3D打印的應用，并非購買了設備就能按需生產(chǎn)，而是需要大量的經(jīng)驗以及設計許多相關部門的合作與整合。比如國內某OEM在購買了一定數(shù)量的金屬和非金屬打印機，卻因為供應雙方缺乏有經(jīng)驗的技術人員，以及OEM中各個部門沒有明確的責任人負責3D打印設備的管理和研究，等諸多原因導致了實際設備的應用并沒有設備商描述的那么好，這并不代表3D打印設備商為了賣出設備而故意夸大設備效果，而是因為應用方并不具備足夠的經(jīng)驗，最后有些OEM選擇索性放棄自己使用設備的想法，改為尋求讓3D打印服務商一條龍服務。但3D打印服務商面對各行各業(yè)的打印服務需求依然會有甚至更為嚴重的應用深度不夠的弊端。這也在一定程度上讓3D打印更加深入汽車行業(yè)的應用收到了一定限制。