從實(shí)驗(yàn)室走向生產(chǎn)線 3D打印的未來(lái)就是汽車輕量化的未來(lái)

來(lái)源：百姓評(píng)車

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)代可能還需要一點(diǎn)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。



這種情況下，有人認(rèn)為3D打印只是個(gè)噱頭，在汽車工業(yè)的整套生產(chǎn)體系中存在的意義并不大，事實(shí)果真如此嗎？

其實(shí)這個(gè)問(wèn)題在各大汽車廠里已經(jīng)有明確的答案了。雖然3D打印還沒(méi)辦法批量低成本高效率的制作出類似汽車三大件的核心零部件。不過(guò)在其他方面，3D打印確實(shí)能起到很好的替代作用，在整車的生產(chǎn)鏈條中屬于錦上添花一樣的存在。

3D打印主要集中在汽車零部件市場(chǎng)

車身零部件輕量化是日系車能夠在不減強(qiáng)度的情況下減重的重要因素，有的朋友都認(rèn)為日系車輕不耐撞。然而最近中保研的碰撞實(shí)測(cè)結(jié)果也證實(shí)了車身“更輕”的日系車，反而更加安全。車身結(jié)構(gòu)件的安全強(qiáng)度與自身重量也沒(méi)有直接關(guān)系。如汽車上常見(jiàn)的鋁合金和鋼板材料，鋁合金雖然更輕，但其強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于鋼板材質(zhì)，而且也更加耐撞。




在車身制造方面，日系企業(yè)已經(jīng)把3D打印作為王牌武器添加到他們的生產(chǎn)線里。在今年年初，本田的研發(fā)部門就與軟件公司Autodesk展開(kāi)合作，雙方設(shè)計(jì)了一款曲柄軸部件并采用3D打印技術(shù)制造樣品，從而實(shí)現(xiàn)車輛輕量化并提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性。因?yàn)榍�軸部件的材料及制造工藝特殊性，曲軸的整體結(jié)構(gòu)自發(fā)動(dòng)機(jī)誕生以來(lái)，都沒(méi)有發(fā)生太大的變化。如今，隨著3D打印技術(shù)的應(yīng)用，本田的設(shè)計(jì)方案相較前述產(chǎn)品將實(shí)現(xiàn)減重30%的目標(biāo)，可以說(shuō)是一項(xiàng)新的突破。

此外，本田一直致力于使用3D打印技術(shù)及智能設(shè)計(jì)方案來(lái)優(yōu)化汽車零部件的設(shè)計(jì)。迄今為止，本田對(duì)座椅安全帶支架、發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元及車架等多類汽車零部件都進(jìn)行了升級(jí)，也利用3D技術(shù)實(shí)現(xiàn)了車身零部件的輕量化。

說(shuō)到輕量化，3D打印可以一次性打印多種具備不同機(jī)械特性的材料，這種特性被許多制造廠商應(yīng)用到汽車內(nèi)飾部件的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及研發(fā)階段的評(píng)估中。方向盤、儀表板、空調(diào)排氣扇、汽車操縱桿等多種材料和工藝組成的零件，都可借助3D打印技術(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)原型制造。




比如2017年，梅賽德斯-奔馳在制造業(yè)轉(zhuǎn)型中邁出了重要一步：使用3D打印技術(shù)生產(chǎn)金屬部件，其中就包括采用鑄鋁合金3D打印的奔馳卡車的恒溫器。不僅如此，梅賽德斯-奔馳表示該環(huán)節(jié)通過(guò)了所有嚴(yán)格的質(zhì)量測(cè)試。

而保時(shí)捷更是在今年利用3D打印技術(shù)打印全新形態(tài)全桶座椅，該座椅采用新型材質(zhì)，通過(guò)3D打印技術(shù)構(gòu)建出獨(dú)特結(jié)構(gòu)，新座椅不僅更加符合人體工程學(xué)，還具有更輕的重量和更好的乘坐舒適性。據(jù)保時(shí)捷研發(fā)執(zhí)行委員會(huì)成員邁克爾·施泰納介紹，推出3D打印全新形態(tài)全桶座椅，保時(shí)捷可以再次為量產(chǎn)車客戶提供體驗(yàn)賽車運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)。




保時(shí)捷能夠?yàn)榭蛻籼峁┒ㄖ苹�服�?wù)，客戶可以在軟、中、硬三個(gè)硬度等級(jí)中進(jìn)行選擇。保時(shí)捷計(jì)劃2020年限量生產(chǎn)40個(gè)3D打印定制座椅，用于 保時(shí)捷911 和718系列車型當(dāng)中，搭配用于賽道的六點(diǎn)式安全帶。保時(shí)捷收到這些客戶的反饋后，將在2021年年中在個(gè)性化定制服務(wù)中推出。

將3D打印技術(shù)融入汽車生產(chǎn)制造過(guò)程中，奔馳、本田只是冰山一角。寶馬、大眾、福特、本田等車企都在各自的設(shè)計(jì)中心探索著3D打印對(duì)汽車生產(chǎn)制造帶來(lái)的更多可能性，相比于傳統(tǒng)造車過(guò)程，3D打印技術(shù)可以為車企節(jié)省更多的成本，縮短研發(fā)到上市的時(shí)間，只不過(guò)，現(xiàn)在的3D打印技術(shù)僅能應(yīng)用于汽車零部件的生產(chǎn)。千萬(wàn)不要小看這些汽車零部件，3D打印機(jī)可以24小時(shí)全天候工作，并且可以通過(guò)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行逆向生產(chǎn)，可以讓整個(gè)汽車制造過(guò)程變得更加靈活多變，可以使汽車制造業(yè)變得更加高效。

3D打印改變電動(dòng)車行業(yè)的“游戲規(guī)則”

尤其是對(duì)于電動(dòng)車行業(yè)來(lái)說(shuō)，3D打印輕量零部件將會(huì)“改變游戲規(guī)則”。目前，在電動(dòng)車的推廣上來(lái)說(shuō)，消費(fèi)者對(duì)于有限續(xù)航里程的擔(dān)憂是一大障礙，而車輛變輕不僅能夠改善燃油經(jīng)濟(jì)性，還能夠延長(zhǎng)車輛續(xù)航里程。




以特斯拉為例，作為電動(dòng)車市場(chǎng)絕對(duì)的領(lǐng)軍企業(yè)，特斯拉似乎使用了一種多軸聚合物DED工藝將材料沉積在注塑成型零件的3D表面上，從而重新生成所需的形狀。在金屬覆層中，零件修復(fù)的類似做法在某種程度上很常見(jiàn)，但在聚合物零件生產(chǎn)中尚未見(jiàn)到。Stratasys和西門子（以及波音和福特）一直在研究這種3D打印硬件，主要用于沉積復(fù)合材料。

在此基礎(chǔ)上，特斯拉汽車公司希望更廣泛地采用3D打印技術(shù)來(lái)改進(jìn)生產(chǎn)效率。日前，特斯拉發(fā)布了最新的招聘啟事，為美國(guó)內(nèi)華達(dá)州超級(jí)工廠招聘增材制造技術(shù)員，其中提及到了快速發(fā)展增材制造業(yè)務(wù)，可以看出特斯拉看好3D打印技術(shù)的潛力，未來(lái)將可能會(huì)投入更多的應(yīng)用。




特斯拉官方的招聘啟事中寫道：“特斯拉正在尋找一位渴望成功的人士，具備運(yùn)營(yíng)SLA/SLS/FDM 3D打印設(shè)備所需的技能，進(jìn)一步擴(kuò)大快速增長(zhǎng)的增材制造業(yè)務(wù)�！碧厮估�還在招聘啟事中列出了主要職責(zé)及資格技能，包括能構(gòu)建不同系統(tǒng)的功能并能指導(dǎo)所有與機(jī)器維修相關(guān)的工作，同時(shí)具備3D打印工作經(jīng)驗(yàn)，熱愛(ài)快速成型和3D打印行業(yè)。而在專業(yè)技能方面，特斯拉要求熟悉CATIA、SolidWorks、Pro E、Rhino或其他CAD制圖軟件，并擁有2年以上相關(guān)學(xué)歷或技術(shù)證書。

或許有一天我們將看到3D打印技術(shù)在特斯拉旗下的車型應(yīng)用的例子越來(lái)越多，甚至最終將完全使用3D打印技術(shù)制造整車。不過(guò)眼下已經(jīng)有一家企業(yè)無(wú)限接近完成特斯拉的“終極夢(mèng)想”。



這家企業(yè)就是XEV公司。XEV來(lái)自歐洲，總部位于意大利都靈。團(tuán)隊(duì)由來(lái)自寶馬、大眾等知名車企。XEV開(kāi)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創(chuàng)新型汽車工廠的核心為智能增材生產(chǎn)解決方案，通過(guò)多臺(tái)汽車級(jí)智能3D打印機(jī)的配合，達(dá)到環(huán)保高效以及低成本的汽車3D打印生產(chǎn)線。XEV創(chuàng)新型汽車工廠相比傳統(tǒng)的汽車生產(chǎn)線，可將成本和新車研發(fā)時(shí)間減少多達(dá)90%。另外在安全性方面，3D打印技術(shù)可以從零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)出發(fā)，從而提高零件強(qiáng)度，相比起使用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的零件強(qiáng)度更高，安全性也更好。




2019年3月，XEV與韓國(guó)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(guò)300萬(wàn)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。

3D打印汽車YOYO是XEV的最新產(chǎn)品，盡管只是首批試制車，YOYO目前已獲得多項(xiàng)認(rèn)證。PT0后，YOYO還將經(jīng)歷 PT1、PT2、SOP 等產(chǎn)線驗(yàn)證流程，目的驗(yàn)證模具的精準(zhǔn)性，生產(chǎn)流程的合理性以及總裝線工位節(jié)拍、整車裝配和試驗(yàn)的最終認(rèn)證。通過(guò)E-Mark認(rèn)證（歐盟認(rèn)證）后，即可在歐洲市場(chǎng)銷售。



YOYO作為全球首臺(tái)量產(chǎn)化3D打印新能源汽車，麻雀雖小但空間不小。內(nèi)飾經(jīng)過(guò)了人體工程學(xué)的全面測(cè)試，每個(gè)人都可以找到自己最舒適的坐姿。除了零排放以外，純電動(dòng)還將大量的空間釋放出來(lái)，配合無(wú)邊框車門設(shè)計(jì)和全景天窗，將帶來(lái)無(wú)與倫比的通透體驗(yàn)。

YOYO最大的特點(diǎn)就是安全性。在安全性上3D打印技術(shù)有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：比如零件內(nèi)部的結(jié)構(gòu)更容易掌控，可以很好的提升零件的強(qiáng)度，這樣也會(huì)提升整車的安全性和可靠性。




據(jù)悉，首批YOYO新能源汽車將于今年12月底交付，在歐洲的預(yù)訂已經(jīng)超過(guò)34000臺(tái)YOYO新能源汽車，XEV將是中國(guó)最大新能源汽車出口公司，未來(lái)幾年也將拓展國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。不知道重550公斤的3D打印汽車，大家會(huì)買嗎？

百姓評(píng)車

使用3D打印技術(shù)，可以更好地滿足車企的需求。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的汽車制造行業(yè)，已經(jīng)有越來(lái)越多的制造商采用3D打印技術(shù)用于大批量生產(chǎn)前低成本的測(cè)試產(chǎn)品和制造定制化的配件。雖然現(xiàn)今階段主流的3D打印技術(shù)只停留在樣品生產(chǎn)階段，還不能進(jìn)入大規(guī)模生產(chǎn)環(huán)節(jié)。但僅僅在樣品試制階段，就已經(jīng)為企業(yè)節(jié)省了不少成本及時(shí)間。相信在未來(lái)，3D打印勢(shì)必會(huì)給造車行業(yè)帶來(lái)重大突破，類似YOYO這樣的量產(chǎn)型3D打印新能源車將越來(lái)越普遍的出現(xiàn)購(gòu)車清單之中。