3D打印究竟適合哪些汽車應(yīng)用？

3D打印炙手可熱，目前，不僅汽車底盤、內(nèi)飾、車身外覆蓋件等很多零部件都已成功實(shí)現(xiàn)了3D打印生產(chǎn)，“整車”打印也已被秀了多次，賺足了全世界的眼球�，F(xiàn)階段，在汽車制造業(yè)，3D打印究竟適合哪些應(yīng)用？

革新科技不斷涌現(xiàn)的時(shí)代，“3D打印”炙手可熱，并且已經(jīng)運(yùn)用于多個行業(yè)，汽車及零部件制造則是3D打印技術(shù)重點(diǎn)推廣的領(lǐng)域，目前，不僅汽車底盤、內(nèi)飾、車身外覆蓋件等很多零部件都已成功運(yùn)用ABS塑料和碳纖維材料作為基礎(chǔ)材料，實(shí)現(xiàn)了3D打印生產(chǎn)，“整車”打印也已被秀了多次，打印時(shí)間越來越短，技術(shù)水平越來越高，賺足了全世界的眼球。

從原理上說，3D打印是快速成型技術(shù)的一種，又稱“增材制造技術(shù)”，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，由計(jì)算機(jī)控制，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，它通過若干層材料的堆疊達(dá)到立體效果。

目前3D打印技術(shù)有七種基本類型，分別為：材料熔融擠出FDM、粘合劑噴射3DP，材料微滴噴射、粉材平鋪融化、直接能量沉積LENS、薄材疊加LOM、光敏樹脂平鋪SLA。其中，F(xiàn)DM、粉材平鋪融化以及SLA已經(jīng)應(yīng)用在汽車工業(yè)制造上了，而且不僅是汽車零部件，很多企業(yè)開始大膽嘗試打印“整個”汽車。

1、3D打印的汽車

世界首款3D打印汽車Urbee 2于2013年面世，它是一款混合動力汽車，絕大多數(shù)零部件來自3D打印。除了底盤、動力系統(tǒng)和電子設(shè)備等，Urbee 2超過50%的部分都是由ABS塑料打印而來的，耗時(shí)2500小時(shí)。

2014年，Local Motors公司用3D打印技術(shù)制造了Strati（斯特拉迪），該車只有40個零部件，除了動力傳動系統(tǒng)、懸架、電池、輪胎、車輪、線路、電動馬達(dá)和擋風(fēng)玻璃外，包括底盤、儀表板、座椅和車身在內(nèi)的余下部件均由3D打印機(jī)打印，所用材料為碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料，整個打印時(shí)間僅為44個小時(shí)。Strati的最大速度可達(dá)到每小時(shí)40英里（約合每小時(shí)64公里），一次充電可行駛120～150英里（約合190到240公里）。

今年，EDAG在2015日內(nèi)瓦車展上帶來一款3D打印概念車LightCocoon，新車外殼每平方米僅重19克，是一張A4紙的四分之一。該車摒棄了普通汽車的外殼設(shè)計(jì)，采用3D打印技術(shù)創(chuàng)造了奇特的造型，而其特殊的材料不僅具有“仿生學(xué)優(yōu)化的車身結(jié)構(gòu)”和“防風(fēng)雨紡織品外殼”，而且還輕如塵埃。新車整體采用了背光設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的靈感來源于樹葉的紋路和脈絡(luò)。

2、3D打印的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)制造業(yè)的CNC數(shù)控加工等“減材制造技術(shù)”相比，3D打印技術(shù)的的魅力主要在于可直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件，可以為復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件免去開發(fā)開模環(huán)節(jié)，縮短新品開發(fā)周期，節(jié)省出更多的人力、財(cái)力和時(shí)間，具有制造成本低、研制周期短、生產(chǎn)效率高等明顯優(yōu)勢。

此外，運(yùn)用3D打印技術(shù)在設(shè)計(jì)早期驗(yàn)證產(chǎn)品裝配可行性時(shí)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)差錯、復(fù)雜零部件或樣機(jī)原理的可行性。

生產(chǎn)形狀復(fù)雜、尺寸微細(xì)、難于制造的零件也是3D打印技術(shù)的強(qiáng)項(xiàng)！基于其原理，3D打印技術(shù)用于大批量的生產(chǎn)雖然并不快，且成本昂貴，但此技術(shù)從零開始堆積材料，不受傳統(tǒng)加工手段制約，可以制造幾乎任意形狀的產(chǎn)品。比如帶有形狀復(fù)雜卻十分精確的孔的零件，或者要做一個中空的薄臂件，這時(shí)用3D打印工藝就比傳統(tǒng)加工工藝快捷省事。最重要的是，3D打印技術(shù)讓零件的制造不再拘泥于工藝，而更多的是取決于想法，越是稀奇古怪，越是傳統(tǒng)加工工藝無法加工的零件，就越是3D打印技術(shù)的用武之地。在這個過程中，相對于傳統(tǒng)工藝，節(jié)省成本也是3D打印對用戶的最大吸引力。

3、現(xiàn)階段的應(yīng)用

相較傳統(tǒng)汽車制造業(yè)而言，目前，3D打印的產(chǎn)能還是較低，很難大規(guī)模量產(chǎn)。此外，由于需要考慮到安全性等因素，原材料品質(zhì)與成本因素很難平衡，導(dǎo)致單車生產(chǎn)成本過高也制約著現(xiàn)階段3D汽車的商業(yè)化。

現(xiàn)階段而言，3D打印的應(yīng)用也許更適合設(shè)計(jì)領(lǐng)域和汽車研發(fā)階段，還有單件小批量生產(chǎn)，例如整車的油泥模型，車身、底盤、同步器等零部件開發(fā)，以及橡膠、塑料類零件的單件生產(chǎn)。

設(shè)計(jì)領(lǐng)域，由于3D打印的快速成型特性，汽車廠商可以應(yīng)用于汽車外形設(shè)計(jì)的研發(fā)。相較傳統(tǒng)的手工制作油泥模型，3D打印能更精確的將3D設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)換成實(shí)物，而且時(shí)間更短，提高汽車設(shè)計(jì)層面的生產(chǎn)效率。目前許多汽車廠商已經(jīng)在設(shè)計(jì)方面開始利用3D打印技術(shù)，比如奔馳設(shè)計(jì)中心。

零部件領(lǐng)域，3D打印技術(shù)還能快速的生產(chǎn)造型復(fù)雜的產(chǎn)品。在傳統(tǒng)汽車制造領(lǐng)域，汽車零部件的開發(fā)往往需要長時(shí)間的研發(fā)、測試。從研發(fā)到測試階段還需要制作零件模具，不僅時(shí)間長，而且成本高。當(dāng)存在問題時(shí)，修正零件也需要同樣漫長的周期。而3D打印技術(shù)則能快速制作造型復(fù)雜的零部件，當(dāng)測試出現(xiàn)問題時(shí)，修改3D文件重新打印即可再次測試�？梢哉f，3D打印技術(shù)讓未來零部件的開發(fā)成本更低，效率更高。


4、3D打印與CNC的結(jié)合

雖然3D打印技術(shù)已成功地將傳統(tǒng)復(fù)雜的生產(chǎn)工藝簡單化，將材料領(lǐng)域的疑難問題程序化，但就目前的發(fā)展來看，如何擴(kuò)展3D打印技術(shù)的應(yīng)用還存在一些問題。它還受技術(shù)裝備、新型材料、設(shè)計(jì)軟件、質(zhì)量安全和公共環(huán)境等制約和影響。

此外，3D打印并不能完全替代傳統(tǒng)CNC加工，這兩者也各有各的優(yōu)勢，CNC的加工精度會高于3D打印，而3D打印能夠制造的零件的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)高于CNC。3D打印是傳統(tǒng)加工方式的一種重要補(bǔ)充，它的主要功能不是替代而是補(bǔ)充，因此，3D打印和CNC結(jié)合是一種非常好的形式。

未來，只有將3D打印技術(shù)的個性化、復(fù)雜化、高難度的特點(diǎn)與傳統(tǒng)制造業(yè)的規(guī)�；�、批量化、精細(xì)化相結(jié)合，與制造技術(shù)、信息技術(shù)、材料技術(shù)相結(jié)合，才能不斷推動3D打印技術(shù)在汽車制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

來源：AI汽車制造業(yè)