3D打印在汽車圈小試牛刀

近年來，3D打印技術(shù)火遍全球。有人用它來打印雕塑，有人用它來打印首飾，不過打印一輛汽車？是的，你沒聽錯。近日，世界上首款3D打印汽車走上美國紐約街頭，炫酷亮相。這款車名叫“斯特拉迪”，由美國亞利桑那州本地汽車公司打造，吸引了世人的廣泛關(guān)注。

3D打印機(jī)是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的最新快速成型裝置。它與普通打印工作原理基本相同，打印機(jī)內(nèi)裝有液體或粉末等打印材料，與電腦連接后，通過電腦控制把打印材料一層層疊加起來，最終把計算機(jī)上的藍(lán)圖變成實(shí)物。這種技術(shù)也被稱作“增材制造技術(shù)”或“快速原型制造技術(shù)”。

實(shí)際上，3D打印早已成為汽車業(yè)一個不可或缺的組成部分。隨著成本下降和技術(shù)提高，汽車制造商和供應(yīng)商現(xiàn)在越來越依賴3D打印，以縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低原型制造成本、減少機(jī)械故障以及測試提高汽車燃效的方法。

■  加快產(chǎn)品開發(fā)流程

在3D打印技術(shù)應(yīng)用方面，福特一向走在車企前列。早在上世紀(jì)80年代，福特就開始使用該技術(shù)。據(jù)悉，目前福特美國公司每一位工程師都配置了一臺3D打印機(jī)。他們會花幾小時到幾天的時間，使用樹脂、石英粉、沙子，當(dāng)然也包括金屬等材料打印汽車零部件。

福特曾在2010年表示，在福特探險者上市前夕，突然發(fā)現(xiàn)制動噪聲問題。幸好通過3D打印技術(shù)，及早解決了這個問題，不然這款被寄予厚望的新車就要推遲4個月上市，代價沉重。此外，福特還廣泛應(yīng)用3D打印技術(shù)，來提升旗下EcoBoost系列發(fā)動機(jī)的性能，包括全新福特F-150皮卡配裝的2.7升EcoBoost V6發(fā)動機(jī)。

福特增材制造技術(shù)專家哈羅德·希爾斯表示，在發(fā)動機(jī)原型制造上，福特現(xiàn)在從頭到尾都在使用3D打印技術(shù)。福特在總部迪爾伯恩附近建立了一家3D打印實(shí)驗(yàn)室，這是福特最早嘗試應(yīng)用3D打印技術(shù)的地方。該實(shí)驗(yàn)室擺放了許多龐大的3D打印機(jī)，希爾斯表示，去年這些機(jī)器共打印了20000個零部件，是2009年的四倍。

在實(shí)驗(yàn)室里，一排機(jī)器使用藍(lán)色激光來硬化樹脂，形成發(fā)動機(jī)零部件原型，比如氣缸蓋水套。旁邊，一臺由白色石英粉填充的打印機(jī)可以組裝進(jìn)氣歧管和其他部件，幾天之內(nèi)就能測試。在實(shí)驗(yàn)室的另一個房間擺放著一臺超大的噴墨打印機(jī)，能夠處理15噸細(xì)砂，花一周時間形成各種模具，然后再將液體金屬注入到模具內(nèi)。這種制模方式更加高效、更節(jié)省成本。傳統(tǒng)的硬模不僅成本較高，而且一旦設(shè)計發(fā)生改變，就只能束之高閣。

■  驗(yàn)證各種設(shè)計方案

希爾斯表示，3D打印靈活性很高，可以承受設(shè)計不斷更迭變換，從而達(dá)到節(jié)省成本的目的，更重要的是無需等待。節(jié)省成本固然重要，不過時間就是金錢。福特3D打印實(shí)驗(yàn)室主管凱倫·歐文斯表示，使用3D打印技術(shù)能夠快速制模，讓設(shè)計概念立即展現(xiàn)，這樣能夠顯著加快產(chǎn)品上市時間。

3D打印技術(shù)能讓車企快速驗(yàn)證各種設(shè)計方案，許多車企和零部件現(xiàn)在都選擇透明塑料打印零部件，這樣能夠更清楚地顯示零部件在車輛之中到底是怎么運(yùn)行的�？巳R斯勒通過3D打印技術(shù)制造了一款透明外殼，以便觀察變速器在里面是否得到有效潤滑，正常運(yùn)行。

江森自控汽車座椅增材制造技術(shù)負(fù)責(zé)人布萊南·懷特表示，3D打印技術(shù)在汽車業(yè)的應(yīng)用范圍越來越廣，對于零部件供應(yīng)商的作用和價值也越來越大。懷特指出，使用3D打印技術(shù)，部件快速成型變得異常容易，特別是對于那些擁有復(fù)雜外形的汽車。汽車外形越是復(fù)雜，越難以通過傳統(tǒng)的切割和焊接方法塑造原型。

使用3D打印能夠更快地發(fā)現(xiàn)機(jī)械故障，因?yàn)楣こ處熆梢愿�早在開發(fā)過程中測試零部件�，F(xiàn)在，許多汽車召回都是由于電子設(shè)備故障和傳感器失靈，而非設(shè)計存在缺陷。比起其他原型制造方式，3D打印技術(shù)意味著汽車廠商能夠一次嘗試多種設(shè)計，不需要一次又一次測試某一個版本，然后再根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。

■  實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)潛力不大

幾乎每一家汽車制造商以及許多零部件供應(yīng)商，現(xiàn)在都將3D打印技術(shù)視為開發(fā)產(chǎn)品的一個基本元素。豐田汽車一位發(fā)言人表示，該公司廣泛使用3D打印技術(shù)來評估其人體工程學(xué)設(shè)計，測試零部件的性能，畢竟在計算機(jī)模型上無法體會真實(shí)質(zhì)感。3D打印對于定制化售后配件以及零部件置換市場也深具潛力。比如當(dāng)一些老爺車原件“壽終正寢”，難以找到替代品的時候，3D打印就能派上用場了。

盡管3D打印技術(shù)非常神奇，不過現(xiàn)階段在整車制造和批量生產(chǎn)過程中的影響力有限。因?yàn)楝F(xiàn)代化汽車制造工藝更加迅速高效，而3D打印由于成本較高、產(chǎn)量較小，因此無法形成規(guī)模效應(yīng)。國際汽車工程協(xié)會3D打印技術(shù)主管凱文·埃爾斯表示，3D打印成本過高，這是其要實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)怎么也無法邁過的坎。

不少業(yè)內(nèi)人士也表示，雖然3D打印代表了未來汽車技術(shù)的發(fā)展方向，目前很多零部件在前期快速成型的時候，已經(jīng)采取了3D打印技術(shù)。不過，整車全部采用3D打印實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，難度不小，現(xiàn)階段可能性并不大。