汽車 + 3D打印 = ？

來源：盈普

1885年，德國工程師卡爾·本茨制成了第一輛本茨專利機動車，世界上首輛真正意義上的汽車就此誕生了，在三十年后的1915年，福特公司生產(chǎn)出了世界上第一輛箱型汽車并實現(xiàn)量產(chǎn)，汽車產(chǎn)業(yè)從此進入了發(fā)展的快車道。湊巧的是，3D打印技術從問世距今同樣也有三十多年了，在這期間它的技術種類不斷豐富、工藝不斷成熟完善、應用領域持續(xù)擴張，各行各業(yè)的人們也在積極的探索這項技術所能達到的廣度與深度。汽車產(chǎn)業(yè)不僅是其中之一，甚至可以說是目前3D打印應用最成熟的領域了。那么3D打印這個僅僅發(fā)展了三十多年的技術，是怎樣與汽車產(chǎn)業(yè)相結合，并發(fā)生化學反應的呢？

汽車+3D打印=吸睛的概念？

首先“汽車+3D打印”，一定是汽車在前3D打印在后，汽車是主體而3D打印是工具的。目的是利用3D打印的特性和優(yōu)勢，為汽車這個最終產(chǎn)品及其設計制造工藝，進行品質的提升或者流程的優(yōu)化，不能陷入為了用而用的陷阱。所以近年來，“汽車+3D打印”就慢慢從一個展會上看完就忘的吸睛概念，下沉到實際的研發(fā)試制工作中，深入到部分零件的替換優(yōu)化中，甚至最后再到真正實現(xiàn)量產(chǎn)3D打印汽車的上市。所以，目前3D打印能與汽車產(chǎn)業(yè)相結合的，是在研發(fā)試制、生產(chǎn)線的工裝夾治具、定制化改裝、以及量產(chǎn)這幾個環(huán)節(jié)。

上圖從左到右依次是世界首款3D打印汽車Urbee 2、電動車Strati、跑車Blade

3D打印的輪胎工裝

MINI Yours Customized”定制3D打印零件服務

XEV的全球首款量產(chǎn)3D打印電動車在意大利獲得7000輛的訂單

再將目光回到汽車這一最終產(chǎn)品上。一輛汽車可以簡單的分為發(fā)動機、底盤、車身、電氣設備這幾大部分，也可以再細分為更多的子系統(tǒng)，通常一輛車上的零件數(shù)量達到1-2萬個，按照材料類型可粗分為金屬與非金屬2大類，其中金屬零件占大多數(shù)，用于發(fā)動機、變速箱、車身、車架、懸架、底盤和電子設備上，而非金屬材料則主要用于車輛的內(nèi)飾、外飾、密封件、輪胎等部位。

汽車總成拆分平面圖

汽車上的部分非金屬零部件

在車輛的設計研發(fā)階段，若只考慮尺寸與裝配驗證，那么車上幾乎絕大多數(shù)的非精密零部件目前都可以通過3D打印技術制造，并滿足驗證的要求；但若要實現(xiàn)功能性驗證，甚至要脫離研發(fā)階段，去實現(xiàn)最終使用乃至量產(chǎn)，那么可使用3D打印制造并替換的零件種類數(shù)量就會減少，因為要選擇出合適的3D打印材料和工藝，并匹配零件的實際工況要求，這往往需要汽車與3D從業(yè)雙方積極的探索和溝通，并投入時間與精力為之攻關，這也是新技術應用最難的部分。不過今天我們也確實看到了一個又一個新應用的出現(xiàn)，3D打印與汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生的化學反應也越來越多、越來越熱烈。

米其林3D打印無氣防穿刺輪胎Uptis

Joyson Safety Systems用SLS技術打印的碳纖維增強安全氣囊外殼

布加迪凱龍鈦合金3D打印剎車卡鉗

HRE Wheels和GE Additive制作的鈦合金輪轂

盈普是國內(nèi)SLS增材制造設備的代表廠家，從事三維打印業(yè)務二十多年，憑借過硬的科研實力，針對不同行業(yè)應用成功開發(fā)出S系列、P系列激光燒結增材制造系統(tǒng)以及多款專用高復用性粉體，是國內(nèi)首家獲得德國萊茵TüV認證的激光燒結增材制造廠家，研發(fā)的產(chǎn)品獲得三十多項國家專利。
盈普在江蘇鹽城設立了SLS特新材料3D打印服務中心，并率先引進了AMT的化學蒸汽平滑技術，目前盈普中山公司有兩臺AMT的后處理設備對外提供加工服務，可以提供完善的3D打印+后處理服務，為用戶創(chuàng)造更多價值。

在汽車應用方面，盈普也持續(xù)進行探索，包括與大學生方程式賽車車隊以及國內(nèi)主機廠的合作。其中賽車方面的合作可見我們往期的內(nèi)容：盈普在2021賽季對北京理工大學無人車隊、同濟大學汽油車隊的贊助合作。汽車主機廠方面，目前我們與東風汽車集團以及廣汽集團的合作較為深入。



東風汽車集團在新車試制的過程中使用SLS技術打印原型零件，包括使用Precimid1172Pro GF30 BLK材料打印的中控面板和用Precimid1172Pro材料打印的配電箱殼體等，前者是一款30%玻璃增強的尼龍12材料，具備優(yōu)秀的強度與抗沖擊性能，后者則是通用型尼龍12材料，擁有良好的綜合性能和表面質量。東風汽車在使用3D打印技術后，可以避開制造塑料零件時需要的注塑或機加工工藝，將原型零件的制造流程簡化，并降低外包成本和模型泄露的風險。

東風汽車打印的中控面板（灰黑色）與配電箱殼體（白色）

另外廣汽集團同樣將SLS技術的應用集中在研發(fā)試制領域，但其應用面更廣，打印的零件涵蓋了車上的內(nèi)外飾、熱交換系統(tǒng)、動力總成、底盤等部分，可以用于包括外觀、結構、裝機、人機工程這4大驗證工作中，多達數(shù)十類（圖片此處不便展示）。以前委外加工的流程包括：提出需求－費用申請－詢價－發(fā)外－收貨－驗收，周期通常在2-3個星期，在SLS 3D打印設備投產(chǎn)后，流程縮短為4步：提出需求－加工－收貨－驗收，最快4天可以開始驗證工作，且流程都在本公司內(nèi)部。

當然，在3D打印技術與汽車產(chǎn)業(yè)結合越來越緊密的今天，我們也要看到：目前大部分汽車從業(yè)者不夠了解3D打印技術的最新發(fā)展和能力，而在3D打印領域能夠真正懂得汽車行業(yè)需求的人也不多，加之現(xiàn)階段3D打印技術本身還有不足，這些都依然限制了3D打印在汽車產(chǎn)業(yè)的拓展與深入，但我們也要有信心：3D打印發(fā)展至今不過三十幾年，材料種類還在不斷豐富、生產(chǎn)成本也在不斷降低、工藝逐步走向成熟，另外，汽車與3D打印從業(yè)者雙方都在積極的相向而行，汽車行業(yè)內(nèi)大規(guī)模普及使用3D打印技術的一天很快就會到來。