2019年汽車領域3D打印8大應用成就和案例

3D打印技術已經發(fā)展了許多年了，現(xiàn)如今技術漸入佳境，許多行業(yè)開始接受并嘗試這種新的制造技術，當然了汽車行業(yè)也不例外！汽車制造，在制造業(yè)中可謂是規(guī)模最大、綜合要求最高。若 3D 打印有朝一日在汽車領域廣泛應用，那我們就可以說 3D 打印真的站穩(wěn)腳跟了。那么，3D 打印離汽車制造還有多遠呢？來看一下在過去的2019年中，汽車領域3D打印都有哪些經典應用成就和案例。

1.蘭博基尼使用Carbon 3D打印大規(guī)模生產汽車零件
蘭博基尼首批采用Carbon技術的生產零件是一種新型紋理燃料蓋，帶有Urus標簽和一個用于風道的夾子組件。這兩個部件都安裝在蘭博基尼2018年首次推出的超級SUV Urus上，Urus是世界上速度最快的SUV之一，標價約為20萬美元。

  

蘭博基尼Urus燃油蓋采用epx82環(huán)氧樹脂數字化制造

為了生產這些零部件，蘭博基尼將使用Carbon的3D打印機和數字光合成(Digital Light Synthesis, DLS)技術，該技術利用光和氧氣從樹脂池中快速生產產品。蘭博基尼還與大眾的電子研究實驗室密切合作，重新設計了汽車內部的許多零部件、鏡面總成和配件，以生產重量輕、耐用的最終用途零部件。

2.大眾汽車集團3D打印概念汽車，應用大量打印部件
2019年7月9日，美國大眾汽車集團宣布擴建和重塑其位于加利福尼亞州的電子研究實驗室（ERL），其中包括一個集成了增材制造的獨特概念車。這輛電動Type 20概念車采用1962年的Type 2 11窗微型車，并在內部和外部展示各種實驗性3D打印部件。 在首次亮相的同時，ERL已被引入加州創(chuàng)新與工程中心（IECC），預計將成為德國以外最大的大眾汽車研究機構。

它的核心元素就是用3D打印的橙色輪轂、兩側后視鏡支架、方向盤和其他組件。而且這些產品并非是人類設計的，而是由人工智能在Generative Design過程中所創(chuàng)造的。

人工智能的優(yōu)勢在于能夠快速了解工程師在設計過程中優(yōu)先考慮的東西--結構強度、易于生產和輕量化設計等等，而且可以通過迭代升級來滿足這些標準。這并不僅僅只是采用現(xiàn)有零件并對金屬進行雕刻從而制作孔洞設計。而是會考慮到力學原理，因此需要重頭設計這些零件的核心結構。

因此最終打造出來的設計和我們對現(xiàn)代工程的期望有所不同。沒有簡潔的線條和塊狀結構，人工智能“培訓”出來的替代品更像是混合了藤蔓或者樹根。雖然看上去比較脆弱，但是測試結果表明人工智能所設計的后視鏡支架和傳統(tǒng)支架基本相同，但是人工智能所使用的材料要少很多。

3.3D打印汽車Olli推出2.0升級版，零件減少50%、人工耗時減少50%
2019年9月5日，美國3D打印汽車制造商Local Motors公司推出了3D打印電動穿梭巴士的升級版——Olli 2.0。Olli 2.0專為社區(qū)、校園和城市中心而設計，是一種智能、安全、綠色的交通工具。 與其前身Olli相比，Olli 2.0使用的零件數量減少了50％，而且人工耗時也減少了50％。

Olli 2.0 3D打印電動穿梭巴士

Olli于2016年首次亮相，其具有低速、個性化、自動駕駛等特點，能夠運送12名乘客。通過Cincinnati Incorporated 的大面積增材制造（BAAM）3D打印機來生產，并且使用了IBM Watson IoT物聯(lián)網平臺，該車輛可以3D打印，并且組裝時間只需10小時。

此外，Olli配備了360°LiDAR掃描儀雷達，可以感知各個方向的環(huán)境。因為使用了3D打印技術，廠商可以針對不同的環(huán)境和需求定制車輛。目前Olli已經進行了許多道路測試，包括在柏林街頭與德國鐵路公司合作，以及最近在薩克拉門托州立大學校園內進行部署。

根據Local Motors的說法，Olli 2.0已經開發(fā)出更多功能，包括自然語言識別等等，除語音識別外，Olli 2.0還集成了麻省理工學院創(chuàng)業(yè)公司Affectiva的人臉識別技術，可以對乘客進行面部和情緒跟蹤以及動態(tài)路線優(yōu)化。 此外，它目前的最高時速為25 MPH，頗為安全。

Olli 2.0目前正在田納西州諾克斯維爾的Local Motors Industries的微型工廠生產，并將在未來幾個月內出廠。Local Motors 的微型工廠 LM Industries，他們沒有像傳統(tǒng)汽車制造商那樣配備大規(guī)模生產線，而是通過互聯(lián)網眾包設計、3D打印等數字化技術進行低速電動汽車的快速制造。

4.豐田汽車與3D Systems合作開發(fā)汽車3D打印解決方案

3D Systems和德國汽車研發(fā)中心TOYOTA Motorsport GmbH（TMG）宣布合作開發(fā)“首次進入市場”的汽車增材制造解決方案。 3D Systems和TMG將合并各自的專業(yè)知識，為汽車行業(yè)的高性能應用創(chuàng)造先進的3D打印技術和材料。旨在通過增材制造在賽車運動中開辟新天地，兩家公司打算改變汽車工程、設計和生產的現(xiàn)有模式。

在世界耐力錦標賽上，TOYOTA GAZOO賽車的擾流板上的3D Systems標志。

TMG是日本跨國汽車制造商豐田汽車公司的全資子公司。 TMG為其母公司開展賽車運動和研發(fā)活動，作為位于科隆的高性能測試和開發(fā)設施運營。占地30,000平方米的空間設有先進的設施，用于設計，生產，測試和組裝部件和車輛。除了為其豐田公司提供專業(yè)的開發(fā)和生產服務外，TMG還為外部合作伙伴和客戶提供解決方案。 TMG展示了材料專業(yè)知識，曾與帝斯曼和謝菲爾德大學先進制造研究中心（AMRC）合作開發(fā)新的先進材料解決方案。

3D Systems在為汽車行業(yè)提供3D打印技術方面積累了豐富的經驗。此前，該公司幫助新西蘭汽車制造商Rodin Cars和獲得冠軍的NASCAR團隊Stewart-Haas Racing加速了汽車行業(yè)的生產力。 Rodin Cars使用sPro 230，ProX 800和ProX DMP 320 3D打印機開發(fā)碳纖維工具以及排氣收集器，消聲器，立柱，輪轂和元件安裝支架的鈦生產部件。另一方面，Stewart-Haas Racing將ProX800與Geomagic Wrap逆向工程軟件結合使用，以改進其掃描到CAD工作流程并生產空氣動力賽車部件。

5.5999歐元！意大利XEV第一款民用3D打印汽車YOYO開始眾籌了

2019年12月9日，全球著名的3D打印汽車XEV公司的首款產品YOYO，以眾籌的形式走向市場，基礎包定價5999歐元一輛，擬定于2020年12月發(fā)貨；眾籌目標金額50萬歐元。目前，這款車的駕駛設計為右舵，適合歐洲使用；安全性上達到或超過了歐盟“重型四輪摩托車”L7的標準。

在2019年11月的XEV中國總部開業(yè)典禮上，南極熊就已經聽說其CEO路迪介紹說，第一款微型電動車YOYO長度2.5米、寬度1.5米、不含電池的重量為450kg，最高時速70Km/h，續(xù)航里程150-180Km，采用48瓦的安全電機，價格在5500-6500歐元之間（人民幣4.4-5.2萬）。

XEV公司來自歐洲，總部位于意大利都靈，擁有世界一流的創(chuàng)新型3D打印增材制造汽車工廠，由來自全球的頂級設計師和3D打印工程師團隊組成。團隊由來自寶馬、大眾等知名車企精英匯聚而成。通過深厚工作經驗和技術積累，對世界先進造車技術有著深入了解。XEV核心團隊深耕中國用戶和市場，通過強有力的結合和對產品的理解，為世界不同地區(qū)的用戶打造極致用戶體驗的產品。作為全球最智能的汽車級3D打印機解決方案提供商和創(chuàng)新工業(yè)4.0解決方案提供商，XEV開創(chuàng)性的將3D打印技術應用到汽車研發(fā)和生產中，以達到降低造車成本，滿足高度定制化需求的目的。

XEV的目標是成為城市內電動通勤領域的領頭羊，改變用戶城市內出行的通勤方式，讓出行變得更方便、更時尚、更有樂趣的同時，也變得更實惠。同時通過創(chuàng)新的增材制造方式，達到產品隨用戶個性化需求和發(fā)展不斷自我迭代，最終改變用戶的出行習慣以及生活方式。

2019年3月，XEV與韓國濟州的JMC公司簽訂了世界首個汽車級增材汽車生產合同，這一智能生產解決方案包含了50臺3D打印機和4個后處理站，總價超過300萬歐元。同時XEV與寶馬、大眾等知名車企也有深度合作，為其提供世界領先的智能生產解決方案。

世界首款3D打印汽車YOYO是XEV的最新產品，YOYO車上部分極具設計效果的部件都是使用3D打印技術制造的。3D打印技術相對傳統(tǒng)技術，節(jié)省了大量的模具開發(fā)費用，并且大幅度減少了生產過程中廢料的產生，在環(huán)保的同時更極大程度的降低了研發(fā)和生產成本，從而可實現(xiàn)3D打印部件高度定制化，以滿足用戶的個性化需求。同時，3D打印部件可根據大數據及用戶反饋實現(xiàn)快速迭代和更新，使得YOYO成為真正以用戶體驗為核心的個性化汽車。



6. 瑞士Rinspeed推出3D打印的概念電動汽車MetroSnap
瑞士汽車制造商Rinspeed推出了其MetroSnap概念電動汽車，該汽車是在領先的3D打印機制造商 Stratasys的幫助下開發(fā)的，使用了30多種3D打印的內部和外部零件，這些零件是使用Stratasys的FDM和PolyJet技術生產的。這些部件包括內部控制臺，展示架，插頭固定裝置、通風孔，外部的激光雷達屏幕和牌照等。

Rinspeed創(chuàng)始人Frank M. Rinderknecht說道：“使用Stratasys 3D打印，我們能夠在很短的時間內設計和制造MetroSnap的定制零件，從而使我們能夠加快車輛設計并在生產過程中克服傳統(tǒng)制造的局限性。對于這樣的項目，每一個要素都是經過重新設計和測試的，3D打印的制造時間很短，可以替代傳統(tǒng)制造方式，使您可以靈活地進行設計和生產�！�

MetroSnap可以進行定制設計，底盤和車廂采用模塊化的設計，使用獨立電池供電，可以根據不同的功能需求來定制，例如，它們可以適應出租車接送，包裹收集或在超市中導航。

為了幫助車廂的開發(fā)，Rinspeed設計團隊利用Stratasys的FDM 3D打印技術來生產定制組件。這些零件功能齊全，并保持了最終用途汽車應用所需的材料特性。例如，車廂的中控臺必須耐用且輕巧，以提供最佳的燃油和速度效率。使用Stratasys的Nylon12CF材料，該團隊能夠3D打印具有高剛度重量比和結構強度的零件。

此外，來自Stratasys的ASA材料被用于車輛外部的3D打印傳感器蓋。這些蓋具有先進的性能，可以承受極端天氣條件和紫外線輻射，因此能夠與傳統(tǒng)制造的蓋相匹配。但是，一個顯著的優(yōu)勢是，利用3D打印，可以在幾小時內生產零件，與傳統(tǒng)方法相比，節(jié)省了項目寶貴的生產時間。

Rinspeed團隊還購買了Stratasys最近發(fā)布的J850 3D打印機，該打印機配備了多種材料和全彩色3D打印功能。這樣就可以為概念車生產符合MetroSnap設計要求的形狀和顏色逼真的內飾部件。 3D打印內部零件的示例包括灰色的充電插頭蓋和白色的儀表板通風孔，使團隊可以在短時間內對MetroSnap的組件進行顏色匹配，從而有助于及時加快車輛的總體設計和開發(fā)速度。

7.大眾汽車將使用惠普Metal Jet 3D打印系統(tǒng)生產1萬個金屬電動汽車模型
2019年11月8日，大眾汽車宣布將與GKN和惠普一起使用HP Metal Jet系統(tǒng)生產10,000個金屬3D打印件，大眾汽車將使用HP Metal Jet 3D打印系統(tǒng)生產新型ID.3電動汽車的微型模型，用于營銷目的。

這款售價為30,000歐元的ID.3于2019年11月4日投入量產。德國聯(lián)邦總理安格拉·默克爾（Angela Merkel）觀看了德國中部茨維考（Zwickau）工廠組裝線的第一批車輛。一旦2021年全面投入運營，這家耗資13.3億美元的工廠每年將生產33萬輛電動汽車，這是大眾汽車“全球電力攻勢”的一部分。大眾汽車表示，茨維考工廠將成為“歐洲最大，效率最高的電動汽車工廠”。

目前金屬3D打印在汽車制造中，主要用于高端車型的零件生產，或者研發(fā)樣件的制造。對于未來批量應用到電動汽車的生產中，惠普制定了三個階段的發(fā)展目標，首先是進行大規(guī)模定制和裝飾部件，并計劃“盡快將Metal Jet打印的結構部件集成到下一代車輛中，并不斷增加的部件尺寸和技術要求�！�

大眾汽車采用HP Metal Jet 打印的換檔桿

未來的目標是“每年制造50000至100000的足球大小尺寸的零件”。這些3D打印組件可能包括變速桿和后視鏡支架。增材制造將因其在輕量化方面的優(yōu)勢而在不斷增長的電動汽車領域中部署，HP預計未來將生產“經過完全安全認證的金屬零件”。

8.3D打印定制的個性化寶馬MINI汽車
有一次和某人看電影，發(fā)現(xiàn)電影院里針對新一代年輕消費者的一個大大的廣告：寶馬旗下MINI加上了3D打印定制的概念，作為取悅客戶的亮點。送限量車貼和3D打印側舷窗,讓你的MINI到哪兒都是全場焦點。

可定制部分是側舷窗（其實只是很小一部分）。由白色前轉向側舷窗組成。該套裝包括乘客側邊的一個側舷窗和駕駛員側的另一個側舷窗。具體定制元素包括：

• 底紋網格
• 底紋顏色
• 車身顏色
• 文字
  

2019上海TCT上，南極熊發(fā)現(xiàn)全球3D打印巨頭stratasys的展位上，也展示3D打印的MINI汽車兩個零件：側舷窗和裝飾面板�？赡苤袊鴧^(qū)的定制零部件，就是他們打印的。

  

副駕駛前的裝飾面板、側舷窗、LED水坑燈等都可以進行3D打印個性化定制。而且有更多的紋理、顏色、圖案等可以選擇，甚至直接讓你在頁面上畫出自己的圖案。這么多部位可以個性化，2018年寶馬3D打印汽車零部件超過200,000個組件也就不足為奇了。


國外版本，升級的打包服務包括3D打印鑲嵌在旁邊的指示器和儀表盤，以及個性化的副駕駛前面的裝飾面板和LED水坑燈；指示器和儀表盤有五款顏色，可以顯示文字、簡單的圖像和紋理圖案或者城市風貌；采用激光雕刻技術，照明門檻條可以呈現(xiàn)車主手寫文字、基本圖像甚至星座等；此外，當車門打開，水坑燈設備可以將定制化的文字投影到路地上。

△國外MINI可以3D打印定制的視頻

借助3D打印技術，模塊化個性定制，可能是一個目前最為合理的定制方式，既能夠保證快速交付，又可以保證成本較低和質量性能的穩(wěn)定。除汽車定制外，其他類似產品同樣可以套用。例如整體家裝，大家電（冰箱，洗衣機）等行業(yè)。不過，汽車，你可以開出去兜風炫耀，讓別人看；而家電一類的東西，一般都是自己悶在家里使用，其定制的需求是否剛性，是一個重要的問題。