為何中國汽車行業(yè)應(yīng)用3D打印技術(shù)的增長率如此緩慢？

3D打印技術(shù)在汽車零部件領(lǐng)域更廣泛地應(yīng)用已成大勢所趨。有人說，它將是汽車行業(yè)的一次重大突破，極有可能顛覆傳統(tǒng)的“四大工藝”。如今，理想似乎正一寸寸地照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。隨著“工業(yè)4.0概念”的不斷拋出，3D打印作為該革命技術(shù)支持的核心之一，近年再次被推到市場的風(fēng)口浪尖，已經(jīng)運(yùn)用于多個(gè)行業(yè)。而制造業(yè)的驕子－汽車及零部件制造則是3D打印技術(shù)重點(diǎn)推廣領(lǐng)域。雖然中國的汽車市場逐漸成熟，但具很大潛力。在未來定制化和汽車輕量化的是長期趨勢，及時(shí)研發(fā)運(yùn)用3D打印是保持競爭力的重要手段，然而在這項(xiàng)技術(shù)在中國的應(yīng)用增長率與其他正崛起或已成熟的汽車大國相比卻不容樂觀。

在了解3D打印應(yīng)用情況前，讓我們先來看看近來中國汽車產(chǎn)業(yè)的基本情況。

首先是2018年底中國與其他部分汽車強(qiáng)國的保有量。

截至2018年底，全中國汽車保有量達(dá)2.4億輛，美國2.6億，日本0.74億，德國0.53億。

其次，再來看看汽車產(chǎn)銷情況。

據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)數(shù)據(jù)顯示，2018年，我國汽車工業(yè)總體運(yùn)行平穩(wěn)，汽車產(chǎn)銷分別完成2780.92萬輛和2808.06萬輛，連續(xù)十年蟬聯(lián)全球第一。無論汽車銷量相比往年如何下跌都不會(huì)影響2020年中國將超越美國成為世界上汽車保有量最多的國家。雖然已經(jīng)貴為全球最大的汽車產(chǎn)銷市場，但如果按人均汽車保有量來算，中國距離發(fā)達(dá)國家仍有較大差距。

在每百人汽車擁有量數(shù)據(jù)中可以看到，日本達(dá)到59，德國57，美國甚至達(dá)到了令人驚愕的79。但中國卻只達(dá)到15。
人均保有量上的差距，讓專家和有關(guān)部門相信，中國汽車市場遠(yuǎn)未達(dá)到飽和，在未來依然有較大的增長潛力和空間。
因此，各車廠也逐漸開始重視研發(fā)，加大在研發(fā)方面的投入，中國也從汽車大國逐步走向汽車強(qiáng)國的行列。

3D打印與汽車研發(fā)
首先普及下3D打印概念：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，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)。

它的優(yōu)勢在于：
1、制作周期短、節(jié)約成本
2、快速制造任何復(fù)雜結(jié)構(gòu)
3、個(gè)性化定制，精簡工序

對汽車行業(yè)來說，不管是從設(shè)計(jì)-研發(fā)-小批量試制-大批量制造相對現(xiàn)有的工藝都有著良好的應(yīng)用可行性。國外的許多3D打印公司目前與汽車制造商合作緊密，主要是3D打印部件，但已開始轉(zhuǎn)向完全3D打印的車型。

-福特投資了4500萬美元打造增材制造研發(fā)中心學(xué)習(xí)汽車生產(chǎn),也開始制造輔助插頭和其他部件。與Carbon合作，加強(qiáng)F-150汽車的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝。

-長城汽車與Protofab合作提升高端SUVs魏派系列的設(shè)計(jì)工藝，合作的最終目標(biāo)是在生產(chǎn)過程中使用增材制造技術(shù)。

-2018年7月，特斯拉在上海開電動(dòng)車制造工廠，涉及3D打印，已使用SLM（選擇性激光熔化）技術(shù)開發(fā)過一輛3D打印車。

-大眾和一汽發(fā)動(dòng)機(jī)，現(xiàn)已開始致力于研發(fā)3D打印。

-大眾在沃爾夫斯堡有其先進(jìn)的3D打印中心，其主要生產(chǎn)設(shè)施用于生產(chǎn)復(fù)雜的汽車零部件。

-寶馬在中國沈陽投資，在快速原型和工程組件中使用非金屬及金屬打印技術(shù)，并計(jì)劃將增才制造融入當(dāng)?shù)氐纳�產(chǎn)結(jié)構(gòu)之中，允許小批量生產(chǎn)經(jīng)運(yùn)營提供定制化組件。除此以外寶馬在慕尼黑北部的上施萊斯海姆投資了1000萬歐元打造新增材制造園區(qū)。

-奧迪擁有自身的樣品和模型，經(jīng)驗(yàn)充足。但尚未建造增材制造車間。

-同樣，福特也還未有原型和增材制造車間。但與Shining 3D Tech 合作制造排氣管，在逐步發(fā)展增材制造產(chǎn)品和生產(chǎn)技術(shù)，目前正使用3D打印同時(shí)生產(chǎn)多項(xiàng)設(shè)計(jì)。

歐美整車廠對3D打印研發(fā)的大力投入，可見對其重視程度，也足以反應(yīng)3D打印對增強(qiáng)研發(fā)實(shí)力有不可替代的顯著作用。

據(jù)專家表示，3D打印目前應(yīng)用主要有五大方面：
1、用于設(shè)計(jì)；
2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的直接制作；
3、汽車上的輕量化結(jié)構(gòu)零件的制作；
4、定制專用的工件和檢測器具；
5、整車模型的制作。
那么在他們的研發(fā)試制過程中，3D打印有哪些成果，其優(yōu)勢又能帶來什么樣的應(yīng)用方案呢？

福特使用快速原型為EcoBoost發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)造氣缸蓋。同樣，福特使用增材制造解決制動(dòng)噪聲問題。寶馬利用增材制造打造定制的裝配工具，可大大提升工作環(huán)境。
3D打印使得部件生產(chǎn)過程中無需機(jī)床，因此大大縮短了開發(fā)時(shí)間和生產(chǎn)成本。可重復(fù)生產(chǎn)的增材工藝能產(chǎn)出更輕更好的零部件，直接安裝在車輛上。

目前可打部件包括：
工具，夾具，固定裝置，懸掛系統(tǒng)，懸架，驅(qū)動(dòng)軸，電池組，汽車座椅，熱交換器

底盤零件，輪胎模具，賽車?yán)淠�器，排氣管，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻套，定制化汽車零部件，汽車空調(diào)，進(jìn)氣系統(tǒng)，方向盤

可是，據(jù)ACR調(diào)查研究，國外領(lǐng)先的汽車強(qiáng)國如此重視的3D打印并沒有被我國的整車廠迅速接受，其主要原因如下：

一、中國的汽車研發(fā)與制造因?yàn)闅v史政策原因分為合資與自主兩大類型。
在絕大部合資企工作中，從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，研發(fā)，試制，測試，制造都可以接觸到最先進(jìn)的技術(shù)，3D打印也不例外。國內(nèi)的絕大部分合資型的OEM在研發(fā)過程中都有3D打印的應(yīng)用。但相對原廠的大眾，奧迪，福特，通用，本田等國內(nèi)合資型的OEM在這方面更多的屬于執(zhí)行者，真正獨(dú)立研究3D打印技術(shù)在汽車應(yīng)用上的人員還不一定有本土自主研發(fā)的OEM多。

另一類OEM，就是具有自主研發(fā)能力的本土車企，他們不單單是中國的希望同樣的也是購買3D打印設(shè)備的主要群體。筆者了解到就算現(xiàn)在也已經(jīng)有許多OEM多多少少購買了設(shè)備，但購買后的反饋或者說設(shè)備使用率都差強(qiáng)人意。而問題更多的就出自于“自主研發(fā)”這四個(gè)字。就拿福特舉例，早在十幾年前福特就已經(jīng)開始研究3D打印技術(shù)，在這十幾年的研究過程中，不但進(jìn)行了大量的開發(fā)試制，而且積累下來了很多核心增材制造的技術(shù)人才。他們不僅了解汽車，還了解3D打印技術(shù)。這種超前的研究在這項(xiàng)技術(shù)沒有市場化之前屬于技術(shù)儲(chǔ)備，但一旦市場成熟就變成了技術(shù)壁壘。這點(diǎn)在很多高科技行業(yè)尤為明顯。

而中國的OEM們不論技術(shù)儲(chǔ)備還是研發(fā)經(jīng)費(fèi)上都和世界領(lǐng)先的OEM有著一定的差距，更何況因?yàn)橄�費(fèi)者需求和中國政策的原因，近年來所有的OEM都把研發(fā)精力放在了汽車智能化和電氣化中。

• 對于消費(fèi)者而言一個(gè)自動(dòng)駕駛的汽車吸引力遠(yuǎn)大于3D打印汽車
• 對于OEM而言一輛新能源汽車能夠拿到的補(bǔ)貼也遠(yuǎn)大于一輛3D打印汽車
• 更何況3D打印僅是多種制造技術(shù)之一，并非不可替代。
  

以上諸多原因造成了國內(nèi)OEM對3D打印的應(yīng)用和了解相對于醫(yī)療和航空行業(yè)沒發(fā)展沒有那么迅速。比如對于國內(nèi)OEM來說，哪些零部件可以打印？用什么材料打印？3D打印工藝如何？打出來的樣件是用于外觀測試？還是功能性測試？相對原有工藝又有哪些優(yōu)勢？技術(shù)知識(shí)的短缺使得國內(nèi)很多OEM難以回答這些問題。此消彼長，在這種情況下要想推動(dòng)汽車行業(yè)的制造商們購買3D打印設(shè)備，就需要設(shè)備商有著非常專業(yè)的汽車行業(yè)背景知識(shí)，也就是說要設(shè)備房有更好的售后服務(wù)或者和OEM聯(lián)合研究開發(fā)，這樣才能提高設(shè)備的應(yīng)用率。

二、3D打印行業(yè)本身發(fā)展因素

可以說相對與互聯(lián)網(wǎng)、新能源、人工智能行業(yè)，3D打印并沒有得到多少投資者的親睞，再加上3D打印公司產(chǎn)品相對單一，這也直接導(dǎo)致了絕大部分企業(yè)需要在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)營收支撐公司運(yùn)轉(zhuǎn)。這個(gè)和汽車行業(yè)目前的情況缺背道而馳，

簡單來說，設(shè)備商需要盡快的賣出更多的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)盈利。而OEM卻需要設(shè)備方有足夠的應(yīng)用支持和更好的設(shè)備性能才有可能大量采購設(shè)備投入到研發(fā)或者制造階段。雙方在目的性上有一定的差異，何況工業(yè)級3D打印不僅限于汽車行業(yè)，還有航空/醫(yī)療等其他業(yè)務(wù)方向可供選擇，這也導(dǎo)致了許多3D打印公司在短期內(nèi)把主要精力放在了更容易立刻產(chǎn)出銷售的制造行業(yè)。

三、目前中國汽車制造業(yè)的發(fā)展階段
3D打印技術(shù)是一項(xiàng)顛覆傳統(tǒng)制造工藝的技術(shù)，為何在中國沒有引起軒然大波，投入大量資源爭相研發(fā)和應(yīng)用，除了上述的因素以外，和目前中國的汽車制造業(yè)發(fā)展階段也離不開關(guān)系。

眾所周知，歐美的汽車廠商制造業(yè)發(fā)展成熟，宏利高，經(jīng)費(fèi)充足，不僅開發(fā)最新技術(shù)作為未來的技術(shù)儲(chǔ)備，還在具有市場潛力的發(fā)展中國家進(jìn)行投資，設(shè)立工廠和研發(fā)基地。

相比中國，同樣作為投資理想圣地的巴西和印度，對3D打印技術(shù)的重視程度很高。

各車廠在巴西的投資：
戴姆勒卡車在巴西建立實(shí)施4.0工廠，引入3D打印，相繼投資共7.25億歐元，
大眾汽車，2016年前，44億美元
日產(chǎn)，14億美元，提升巴西工廠產(chǎn)能
通用，雪佛蘭Trax SUV引入巴西
寶馬，2014年投產(chǎn)，2.61億美元
本田，2015年，豪車謳歌投放
三菱，在印度巴西組建公司
沃爾沃，2015年投產(chǎn)，2.5億美元
豐田，4.95億美元，建立發(fā)動(dòng)機(jī)工廠
通用汽車，興建變速箱廠，近4億美元，將對巴西的兩座工廠進(jìn)行約合27億美元的投資以重組其在南美市場的布局。
雷諾，1.95億美元，提高產(chǎn)能至50萬輛
菲亞特，新增600個(gè)崗位，提高巴西工廠產(chǎn)量

印度：
起亞建設(shè)工廠，總投資11億美元
現(xiàn)代汽車，未來四年計(jì)劃投資7.8億美元
鈴木建設(shè)第三家工廠，投資5.85億美元，總投資將達(dá)到20億美元
PSA初期投資1億美元
馬恒達(dá)投資2400萬美元
上汽預(yù)計(jì)在未來五年投資3.11億美元

這是因?yàn)樗麄兊钠�車制造業(yè)剛起步，處于投資導(dǎo)入的產(chǎn)業(yè)階段，好比20年前的中國市場，有著大量的投資空間，也就有更強(qiáng)的后發(fā)之勢。許多OEM如戴姆勒，福特，寶馬等都在印度和巴西建立了3D打印工廠。其自身制造能力不足，當(dāng)?shù)卦�有制造模式�(jīng)]有形成等原因反而造成了當(dāng)外資企業(yè)進(jìn)入市場投產(chǎn)時(shí)愿意將3D打印技術(shù)一并考慮在內(nèi)的原因，同時(shí)也讓當(dāng)?shù)氐脑盒�對新興的技術(shù)有著強(qiáng)烈的意愿與條件去學(xué)習(xí)研發(fā)并運(yùn)用。

反觀中國，汽車制造業(yè)成型不久，但對新技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的市場而言處于一個(gè)相對尷尬的位置。歐美主流OEM制造商早在中國開設(shè)合資廠商，設(shè)立工廠及研發(fā)基地。但原有的制造設(shè)備和生產(chǎn)車間，投產(chǎn)沒幾年，相關(guān)的制造技術(shù)和人才儲(chǔ)備剛剛建立起來，處在一個(gè)仍需回收成本的階段。加上對本土市場和政策保護(hù)的依賴，中國的車企沒有過多的精力和資源去推翻原先的發(fā)展重心而轉(zhuǎn)向3D打印技術(shù)。

這便是中國汽車行業(yè)研發(fā)運(yùn)用增材制造技術(shù)時(shí)遭遇的瓶頸，但這些并不會(huì)改變中國汽車行業(yè)依然是一個(gè)巨大市場的事實(shí)，近年來汽車的制造工藝、模具加工、造型設(shè)計(jì)、材料輕量化、試制、工程研發(fā)等各部門中都有一定程度上的需求，并且國內(nèi)一些OEM正在嘗試將這些需求整合起來設(shè)立單獨(dú)的部門或者建立3D打印服務(wù)中心，如觀致、一汽、上汽。

但3D打印的應(yīng)用，并非購買了設(shè)備就能按需生產(chǎn)，而是需要大量的經(jīng)驗(yàn)以及設(shè)計(jì)許多相關(guān)部門的合作與整合。比如國內(nèi)某OEM在購買了一定數(shù)量的金屬和非金屬打印機(jī)，卻因?yàn)楣��?yīng)雙方缺乏有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，以及OEM中各個(gè)部門沒有明確的責(zé)任人負(fù)責(zé)3D打印設(shè)備的管理和研究，等諸多原因?qū)е铝藢?shí)際設(shè)備的應(yīng)用并沒有設(shè)備商描述的那么好，這并不代表3D打印設(shè)備商為了賣出設(shè)備而故意夸大設(shè)備效果，而是因?yàn)閼?yīng)用方并不具備足夠的經(jīng)驗(yàn)，最后有些OEM選擇索性放棄自己使用設(shè)備的想法，改為尋求讓3D打印服務(wù)商一條龍服務(wù)。但3D打印服務(wù)商面對各行各業(yè)的打印服務(wù)需求依然會(huì)有甚至更為嚴(yán)重的應(yīng)用深度不夠的弊端。這也在一定程度上讓3D打印更加深入汽車行業(yè)的應(yīng)用收到了一定限制。