2019年汽車領(lǐng)域3D打印8大應(yīng)用成就和案例

3D打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了許多年了，現(xiàn)如今技術(shù)漸入佳境，許多行業(yè)開始接受并嘗試這種新的制造技術(shù)，當(dāng)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(lǐng)域廣泛應(yīng)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(yuǎn)呢？來看一下在過去的2019年中，汽車領(lǐng)域3D打印都有哪些經(jīng)典應(yīng)用成就和案例。

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

  

蘭博基尼Urus燃油蓋采用epx82環(huán)氧樹脂數(shù)字化制造

為了生產(chǎn)這些零部件，蘭博基尼將使用Carbon的3D打印機(jī)和數(shù)字光合成(Digital Light Synthesis, DLS)技術(shù)，該技術(shù)利用光和氧氣從樹脂池中快速生產(chǎn)產(chǎn)品。蘭博基尼還與大眾的電子研究實(shí)驗(yàn)室密切合作，重新設(shè)計(jì)了汽車內(nèi)部的許多零部件、鏡面總成和配件，以生產(chǎn)重量輕、耐用的最終用途零部件。

2.大眾汽車集團(tuán)3D打印概念汽車，應(yīng)用大量打印部件
2019年7月9日，美國大眾汽車集團(tuán)宣布擴(kuò)建和重塑其位于加利福尼亞州的電子研究實(shí)驗(yàn)室（ERL），其中包括一個(gè)集成了增材制造的獨(dú)特概念車。這輛電動(dòng)Type 20概念車采用1962年的Type 2 11窗微型車，并在內(nèi)部和外部展示各種實(shí)驗(yàn)性3D打印部件。 在首次亮相的同時(shí)，ERL已被引入加州創(chuàng)新與工程中心（IECC），預(yù)計(jì)將成為德國以外最大的大眾汽車研究機(jī)構(gòu)。

它的核心元素就是用3D打印的橙色輪轂、兩側(cè)后視鏡支架、方向盤和其他組件。而且這些產(chǎn)品并非是人類設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)過程中優(yōu)先考慮的東西--結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、易于生產(chǎn)和輕量化設(shè)計(jì)等等，而且可以通過迭代升級(jí)來滿足這些標(biāo)準(zhǔn)。這并不僅僅只是采用現(xiàn)有零件并對金屬進(jìn)行雕刻從而制作孔洞設(shè)計(jì)。而是會(huì)考慮到力學(xué)原理，因此需要重頭設(shè)計(jì)這些零件的核心結(jié)構(gòu)。

因此最終打造出來的設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)，人工智能“培訓(xùn)”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(jié)果表明人工智能所設(shè)計(jì)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(jí)版，零件減少50%、人工耗時(shí)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(dòng)穿梭巴士的升級(jí)版——Olli 2.0。Olli 2.0專為社區(qū)、校園和城市中心而設(shè)計(jì)，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(shù)量減少了50％，而且人工耗時(shí)也減少了50％。

Olli 2.0 3D打印電動(dòng)穿梭巴士

Olli于2016年首次亮相，其具有低速、個(gè)性化、自動(dòng)駕駛等特點(diǎn)，能夠運(yùn)送12名乘客。通過Cincinnati Incorporated 的大面積增材制造（BAAM）3D打印機(jī)來生產(chǎn)，并且使用了IBM Watson IoT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，該車輛可以3D打印，并且組裝時(shí)間只需10小時(shí)。

此外，Olli配備了360°LiDAR掃描儀雷達(dá)，可以感知各個(gè)方向的環(huán)境。因?yàn)槭褂昧?D打印技術(shù)，廠商可以針對不同的環(huán)境和需求定制車輛。目前Olli已經(jīng)進(jìn)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(xué)校園內(nèi)進(jìn)行部署。

根據(jù)Local Motors的說法，Olli 2.0已經(jīng)開發(fā)出更多功能，包括自然語言識(shí)別等等，除語音識(shí)別外，Olli 2.0還集成了麻省理工學(xué)院創(chuàng)業(yè)公司Affectiva的人臉識(shí)別技術(shù)，可以對乘客進(jìn)行面部和情緒跟蹤以及動(dòng)態(tài)路線優(yōu)化。 此外，它目前的最高時(shí)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(chǎn)，并將在未來幾個(gè)月內(nèi)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(chǎn)線，而是通過互聯(lián)網(wǎng)眾包設(shè)計(jì)、3D打印等數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行低速電動(dòng)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(jìn)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(shí)，為汽車行業(yè)的高性能應(yīng)用創(chuàng)造先進(jìn)的3D打印技術(shù)和材料。旨在通過增材制造在賽車運(yùn)動(dòng)中開辟新天地，兩家公司打算改變汽車工程、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的現(xiàn)有模式。

在世界耐力錦標(biāo)賽上，TOYOTA GAZOO賽車的擾流板上的3D Systems標(biāo)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(yùn)動(dòng)和研發(fā)活動(dòng)，作為位于科隆的高性能測試和開發(fā)設(shè)施運(yùn)營。占地30,000平方米的空間設(shè)有先進(jìn)的設(shè)施，用于設(shè)計(jì)，生產(chǎn)，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(chǎn)服務(wù)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(shí)，曾與帝斯曼和謝菲爾德大學(xué)先進(jìn)制造研究中心（AMRC）合作開發(fā)新的先進(jìn)材料解決方案。

3D Systems在為汽車行業(yè)提供3D打印技術(shù)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。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(tuán)隊(duì)Stewart-Haas Racing加速了汽車行業(yè)的生產(chǎn)力。 Rodin Cars使用sPro 230，ProX 800和ProX DMP 320 3D打印機(jī)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(chǎn)部件。另一方面，Stewart-Haas Racing將ProX800與Geomagic Wrap逆向工程軟件結(jié)合使用，以改進(jìn)其掃描到CAD工作流程并生產(chǎn)空氣動(dòng)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(chǎn)品YOYO，以眾籌的形式走向市場，基礎(chǔ)包定價(jià)5999歐元一輛，擬定于2020年12月發(fā)貨；眾籌目標(biāo)金額50萬歐元。目前，這款車的駕駛設(shè)計(jì)為右舵，適合歐洲使用；安全性上達(dá)到或超過了歐盟“重型四輪摩托車”L7的標(biāo)準(zhǔn)。

在2019年11月的XEV中國總部開業(yè)典禮上，南極熊就已經(jīng)聽說其CEO路迪介紹說，第一款微型電動(dòng)車YOYO長度2.5米、寬度1.5米、不含電池的重量為450kg，最高時(shí)速70Km/h，續(xù)航里程150-180Km，采用48瓦的安全電機(jī)，價(jià)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(jí)設(shè)計(jì)師和3D打印工程師團(tuán)隊(duì)組成。團(tuán)隊(duì)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(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累，對世界先進(jìn)造車技術(shù)有著深入了解。XEV核心團(tuán)隊(duì)深耕中國用戶和市場，通過強(qiáng)有力的結(jié)合和對產(chǎn)品的理解，為世界不同地區(qū)的用戶打造極致用戶體驗(yàn)的產(chǎn)品。作為全球最智能的汽車級(jí)3D打印機(jī)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(shù)應(yīng)用到汽車研發(fā)和生產(chǎn)中，以達(dá)到降低造車成本，滿足高度定制化需求的目的。

XEV的目標(biāo)是成為城市內(nèi)電動(dòng)通勤領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊，改變用戶城市內(nèi)出行的通勤方式，讓出行變得更方便、更時(shí)尚、更有樂趣的同時(shí)，也變得更實(shí)惠。同時(shí)通過創(chuàng)新的增材制造方式，達(dá)到產(chǎn)品隨用戶個(gè)性化需求和發(fā)展不斷自我迭代，最終改變用戶的出行習(xí)慣以及生活方式。

2019年3月，XEV與韓國濟(jì)州的JMC公司簽訂了世界首個(gè)汽車級(jí)增材汽車生產(chǎn)合同，這一智能生產(chǎn)解決方案包含了50臺(tái)3D打印機(jī)和4個(gè)后處理站，總價(jià)超過300萬歐元。同時(shí)XEV與寶馬、大眾等知名車企也有深度合作，為其提供世界領(lǐng)先的智能生產(chǎn)解決方案。

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



6. 瑞士Rinspeed推出3D打印的概念電動(dòng)汽車MetroSnap
瑞士汽車制造商Rinspeed推出了其MetroSnap概念電動(dòng)汽車，該汽車是在領(lǐng)先的3D打印機(jī)制造商 Stratasys的幫助下開發(fā)的，使用了30多種3D打印的內(nèi)部和外部零件，這些零件是使用Stratasys的FDM和PolyJet技術(shù)生產(chǎn)的。這些部件包括內(nèi)部控制臺(tái)，展示架，插頭固定裝置、通風(fēng)孔，外部的激光雷達(dá)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(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)和制造MetroSnap的定制零件，從而使我們能夠加快車輛設(shè)計(jì)并在生產(chǎn)過程中克服傳統(tǒng)制造的局限性。對于這樣的項(xiàng)目，每一個(gè)要素都是經(jīng)過重新設(shè)計(jì)和測試的，3D打印的制造時(shí)間很短，可以替代傳統(tǒng)制造方式，使您可以靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。”

MetroSnap可以進(jìn)行定制設(shè)計(jì)，底盤和車廂采用模塊化的設(shè)計(jì)，使用獨(dú)立電池供電，可以根據(jù)不同的功能需求來定制，例如，它們可以適應(yīng)出租車接送，包裹收集或在超市中導(dǎo)航。

為了幫助車廂的開發(fā)，Rinspeed設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)利用Stratasys的FDM 3D打印技術(shù)來生產(chǎn)定制組件。這些零件功能齊全，并保持了最終用途汽車應(yīng)用所需的材料特性。例如，車廂的中控臺(tái)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(tuán)隊(duì)能夠3D打印具有高剛度重量比和結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(jìn)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(gè)顯著的優(yōu)勢是，利用3D打印，可以在幾小時(shí)內(nèi)生產(chǎn)零件，與傳統(tǒng)方法相比，節(jié)省了項(xiàng)目寶貴的生產(chǎn)時(shí)間。

Rinspeed團(tuán)隊(duì)還購買了Stratasys最近發(fā)布的J850 3D打印機(jī)，該打印機(jī)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(chǎn)符合MetroSnap設(shè)計(jì)要求的形狀和顏色逼真的內(nèi)飾部件。 3D打印內(nèi)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(fēng)孔，使團(tuán)隊(duì)可以在短時(shí)間內(nèi)對MetroSnap的組件進(jìn)行顏色匹配，從而有助于及時(shí)加快車輛的總體設(shè)計(jì)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(chǎn)1萬個(gè)金屬電動(dòng)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(chǎn)10,000個(gè)金屬3D打印件，大眾汽車將使用HP Metal Jet 3D打印系統(tǒng)生產(chǎn)新型ID.3電動(dòng)汽車的微型模型，用于營銷目的。

這款售價(jià)為30,000歐元的ID.3于2019年11月4日投入量產(chǎn)。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(yùn)營，這家耗資13.3億美元的工廠每年將生產(chǎn)33萬輛電動(dòng)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(dòng)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(chǎn)，或者研發(fā)樣件的制造。對于未來批量應(yīng)用到電動(dòng)汽車的生產(chǎn)中，惠普制定了三個(gè)階段的發(fā)展目標(biāo)，首先是進(jìn)行大規(guī)模定制和裝飾部件，并計(jì)劃“盡快將Metal Jet打印的結(jié)構(gòu)部件集成到下一代車輛中，并不斷增加的部件尺寸和技術(shù)要求。”

大眾汽車采用HP Metal Jet 打印的換檔桿

未來的目標(biāo)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(dòng)汽車領(lǐng)域中部署，HP預(yù)計(jì)未來將生產(chǎn)“經(jīng)過完全安全認(rèn)證的金屬零件”。

8.3D打印定制的個(gè)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(fèi)者的一個(gè)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(diǎn)。送限量車貼和3D打印側(cè)舷窗,讓你的MINI到哪兒都是全場焦點(diǎn)。

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

• 底紋網(wǎng)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(gè)零件：側(cè)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(cè)舷窗、LED水坑燈等都可以進(jìn)行3D打印個(gè)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(gè)性化，2018年寶馬3D打印汽車零部件超過200,000個(gè)組件也就不足為奇了。


國外版本，升級(jí)的打包服務(wù)包括3D打印鑲嵌在旁邊的指示器和儀表盤，以及個(gè)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(fēng)貌；采用激光雕刻技術(shù)，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(dāng)車門打開，水坑燈設(shè)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(shù)，模塊化個(gè)性定制，可能是一個(gè)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(zhì)量性能的穩(wěn)定。除汽車定制外，其他類似產(chǎn)品同樣可以套用。例如整體家裝，大家電（冰箱，洗衣機(jī)）等行業(yè)。不過，汽車，你可以開出去兜風(fēng)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(gè)重要的問題。