3D打印制造一輛汽車需要多長(zhǎng)時(shí)間？

△定制的汽車設(shè)計(jì)，攝影 ：Kristine Jayne

盡管3D打印汽車已經(jīng)有了顯著的發(fā)展，但要進(jìn)入量產(chǎn)時(shí)代可能還需要一段時(shí)間。大多數(shù)3D打印汽車項(xiàng)目要么是原型車，要么是3D打印汽車零件。而且盡管在優(yōu)化、設(shè)計(jì)和可持續(xù)發(fā)展方面取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但3D打印技術(shù)仍然無(wú)法打印出整輛汽車。

不管怎么說(shuō)，在3D打印汽車的背景下，人們經(jīng)常想知道的一件事是，3D打印汽車需要多長(zhǎng)時(shí)間？要回答這個(gè)問(wèn)題，我們需要考慮幾個(gè)變數(shù)，因?yàn)橐惠v汽車是一個(gè)復(fù)雜的設(shè)備，有數(shù)百個(gè)各種材料組成的零件。不過(guò)就本文而言，我們將認(rèn)為3D打印的汽車是指整個(gè)車身被3D打印出來(lái)的汽車，包括大部分部件，不包括車輪、底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)等主要功能部件。

考慮到這個(gè)定義，南極熊帶大家來(lái)看看一些現(xiàn)實(shí)生活中的例子，如果你打算 "在家嘗試一下"，你會(huì)有怎樣的期待。接下來(lái)，我們將簡(jiǎn)單強(qiáng)調(diào)一些影響打印速度的因素，最后，我們?cè)倏磶讉�(gè)很酷的3D打印汽車項(xiàng)目，最終得出我們的答案。

△這位爸爸為兒子3D打印了一臺(tái)蘭博基尼Aventador (圖源：Motor1.com)

項(xiàng)目

斯特林-巴克斯（Sterling Backus）想要一個(gè)可以作為STEM教育工具的項(xiàng)目，在他的兒子在Xbox視頻游戲中駕駛了一輛蘭博基尼Aventador后，他制作了一輛蘭博基尼Aventador的復(fù)制品。Backus 先生將他價(jià)值 2 萬(wàn)美元的項(xiàng)目命名為 "攔截者"，他手工打造了這輛車的底盤，并使用 V8 發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。

材料與研究

首先，Sterling從網(wǎng)上論壇上找到了面板的布局，并對(duì)其進(jìn)行了修改，以便打印。不幸的是，打印出來(lái)的塑料無(wú)法承受太陽(yáng)的熱量，所以他加入了碳纖維封裝。

為了滿足他所有的打印需求，Sterling使用了一臺(tái)Creality CR-10打印機(jī)（創(chuàng)想三維）。他還承認(rèn)自己看了不少內(nèi)容豐富的YouTube視頻。

成果與資源

這個(gè)項(xiàng)目在網(wǎng)上和媒體上引起了極大的關(guān)注，蘭博基尼給了Backus先生一輛真正的Aventador。我們不能保證，如果你嘗試著在家里造車，這種情況會(huì)不會(huì)發(fā)生在你身上，但值得一試!

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影響打印時(shí)間的因素

△3D打印改變了汽車行業(yè)的游戲規(guī)則 (來(lái)源：eeeDesignIT)

影響3D打印的打印時(shí)間有幾個(gè)因素，打印汽車也不例外。

尺寸和幾何形狀

先說(shuō)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子。車子越大，打印時(shí)間就越長(zhǎng)，因?yàn)閿D出機(jī)要制造更多的層數(shù)。另外，如果零件越復(fù)雜，需要打印時(shí)間越長(zhǎng)。

速度與質(zhì)量

在打印過(guò)程中，速度與質(zhì)量是一種權(quán)衡，打印的質(zhì)量在很大程度上取決于層高，層數(shù)越薄意味著質(zhì)量越好，但打印時(shí)間越長(zhǎng)。層高是在切片軟件中調(diào)整的，通常在100到500微米之間。在我們的打印機(jī)設(shè)置指南中可以找到一些提示，以獲得完美的打印速度。

技術(shù)

大多數(shù)人可能會(huì)使用FDM打印機(jī)，有的是卡式打印機(jī)，有的是三角洲打印機(jī)。雖然兩者都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，但由于運(yùn)動(dòng)的流暢性，三角洲的速度更快，這一點(diǎn)已成為普遍共識(shí)。


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1號(hào)車：LSEV

△LSEV是一款很有前景的3D打印汽車（來(lái)源：Arch20）

LSEV（低速電動(dòng)車）本來(lái)是要成為首款3D打印的量產(chǎn)車。原本預(yù)計(jì)這款車將在2019年年底上市，售價(jià)1萬(wàn)美元，但目前我們還沒(méi)有得到廠家的最新信息。

這款車來(lái)自于3D打印材料公司Polymaker和意大利汽車制造商XEV的合作。3D打印LSEV的所有零件需要三天時(shí)間。

與 "普通 "汽車有2000多個(gè)零件不同，LSEV只有57個(gè)零件。而且在大尺寸FDM技術(shù)和四種不同等級(jí)的TPU（熱塑性聚氨酯）和聚酰胺（俗稱尼龍）的幫助下，兩家公司的生產(chǎn)成本大幅降低。

制造商：XEV和Polymaker
使用的技術(shù)：FDM
打印時(shí)間：3天

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2號(hào)車：Strati

△來(lái)自Local Motors公司的Strati 3D打印汽車，其紅色的座椅非常火爆（圖源：Local Motors via Thingiverse）。

Strati是在2014年芝加哥國(guó)際制造技術(shù)展上首次展示的，這是Local Motors、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)和辛辛辛那提的合作項(xiàng)目。3D打印Strati 花了44個(gè)小時(shí)，隨后又進(jìn)行了三天的銑削和組裝。

此后，ORNL將打印時(shí)間縮短至24小時(shí)以內(nèi)，仍在進(jìn)行更多的研究，希望能在10小時(shí)內(nèi)打印出這款車。

只有Strati的車身是3D打印的，而不是機(jī)械部件，但這仍然是3D打印能力的一個(gè)很好的證明。制造商堅(jiān)稱，Strati是世界上第一輛3D打印的電動(dòng)車，除了 "機(jī)械部件 "之外，其他的部件都是用3D打印的。

廠商：Local Motors、ORNL和Cincinnati公司
使用的技術(shù)：FDM (BAAM)
打印時(shí)間：24小時(shí)（最初為44小時(shí)）。

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3號(hào)車：Olli 2.0

△Olli班車在行動(dòng)中（圖片來(lái)源：本地汽車）。

最早生產(chǎn)Strati的Local Motors公司后來(lái)推出了Olli，這是一款3D打印的自動(dòng)穿梭巴士，設(shè)計(jì)用于低速運(yùn)輸。該公司使用了一些大尺寸的3D打印機(jī)來(lái)生產(chǎn)Olli的大部分部件，包括ORNL的大面積快速成型制造（BAAM）和Thermwood的大規(guī)�？焖俪尚椭圃欤↙SAM）機(jī)器。

Olli 1.0在2016年首次亮相，隨后Olli 2.0在2019年推出。兩者有很大的相似之處，都具備了4級(jí)自主能力，也就是說(shuō)，它們可以在某些條件下，在沒(méi)有任何人工輔助的情況下進(jìn)行自主駕駛。

與前代車型不同的是，Olli 2.0采用了80%的3D打印技術(shù)，單次充電時(shí)續(xù)航能力更強(qiáng)，并配備了輪轂電機(jī)。它的用戶界面也進(jìn)行了大幅改造。

自推出這款電動(dòng)無(wú)人駕駛公交車以來(lái)，Local Motors已經(jīng)測(cè)試了2000多種增材制造和打印材料的組合。目前，Olli 2.0的打印和組裝大約需要10個(gè)小時(shí)。

制造商：Local Motors
使用的技術(shù)：FDM（BAAM和LSAM）
打印時(shí)間：10小時(shí)


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4號(hào)車：Shelby Cobra

△3D打印的Shelby Cobra謝爾比眼鏡蛇（圖片來(lái)源：CincinnatiWeb通過(guò)YouTube）。

根據(jù)ORNL的說(shuō)法，打造Shelby Cobra的整個(gè)過(guò)程花了6周時(shí)間。其中包括24個(gè)小時(shí)打印汽車的零件，8個(gè)小時(shí)打印模具部件，4個(gè)小時(shí)加工車身。

這輛車是用BAAM機(jī)器打印出來(lái)的，這使得它的復(fù)合材料零件強(qiáng)度大，重量輕，尺寸大于1立方米。這款經(jīng)典汽車的3D打印版包含約500磅的打印件，由20%的碳纖維制成。

制造商：ORNL
使用的技術(shù)：BAAM (FDM)
打印時(shí)間：24小時(shí)

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5號(hào)車：Urbee 2.0車型

△3D打印的汽車Urbee  (來(lái)源：Motor Lust)

這款水滴形的三輪兩用車是工程師Jim Kor的創(chuàng)意。他利用FDM技術(shù)制造出了這款車的車身，他有一個(gè)夢(mèng)想，那就是打造一款現(xiàn)代化的、可持續(xù)發(fā)展的交通工具，徹底改變通勤方式。

Kor先生利用3D打印技術(shù)的設(shè)計(jì)自由度，將這款車的多個(gè)部件組合成簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的車身形狀。外觀的輕量化結(jié)構(gòu)使得阻力和油耗降到最低。根據(jù)Kor先生的說(shuō)法，它的阻力系數(shù)只有0.15。(一般的現(xiàn)代汽車的阻力系數(shù)在0.25到0.3之間)。

不過(guò)，Urbee 2.0并不是全部使用3D打印的塑料制造，關(guān)鍵的部件還是用金屬制成的。這款車的大部分動(dòng)力來(lái)自于36伏的電動(dòng)機(jī)，再加上一臺(tái)乙醇發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)提高速度。Urbee 2.0最終的車重不到1,200磅，這意味著它在技術(shù)上將被登記為摩托車而不是乘用車。

Urbee本應(yīng)是城市交通領(lǐng)域的下一個(gè)大事件，但遺憾的是，自從2013年首次推出后，我們就沒(méi)有聽到什么消息。

生產(chǎn)商：Kor Ecologic & RedEye
使用的技術(shù)：FDM
打印時(shí)間：約100天

用上面的例子作為參考點(diǎn)，我們可以給出一個(gè)簡(jiǎn)單的答案：大約2天。那是48小時(shí)打印出汽車的車身加上零部件，這還沒(méi)有考慮到成品車需要的后期處理工作。

我們也不得不承認(rèn)，3D打印整體上的速度越來(lái)越快，我們的3D打印汽車的例子也是如此。不要忘記，早在2014年的時(shí)候，打印Strati需要44個(gè)小時(shí)，但現(xiàn)在這個(gè)時(shí)間已經(jīng)縮短到了24個(gè)小時(shí)，希望能縮短到10個(gè)小時(shí)。

考慮到早在2003年，Urbee的打印時(shí)間大約需要100天，10個(gè)小時(shí)是相當(dāng)驚人的，也是一個(gè)巨大的飛躍。如果按照這樣的趨勢(shì)發(fā)展下去，我們只能猜測(cè)，打印時(shí)間會(huì)不斷減少，可能一天就能打印出一整輛汽車。


編譯自：all3dp