3D打印究竟適合哪些汽車應用？

3D打印炙手可熱，目前，不僅汽車底盤、內飾、車身外覆蓋件等很多零部件都已成功實現(xiàn)了3D打印生產，“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用？

革新科技不斷涌現(xiàn)的時代，“3D打印”炙手可熱，并且已經運用于多個行業(yè)，汽車及零部件制造則是3D打印技術重點推廣的領域，目前，不僅汽車底盤、內飾、車身外覆蓋件等很多零部件都已成功運用ABS塑料和碳纖維材料作為基礎材料，實現(xiàn)了3D打印生產，“整車”打印也已被秀了多次，打印時間越來越短，技術水平越來越高，賺足了全世界的眼球。

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

目前3D打印技術有七種基本類型，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已經應用在汽車工業(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，絕大多數零部件來自3D打印。除了底盤、動力系統(tǒng)和電子設備等，Urbee 2超過50%的部分都是由ABS塑料打印而來的，耗時2500小時。

2014年，Local Motors公司用3D打印技術制造了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、電動馬達和擋風玻璃外，包括底盤、儀表板、座椅和車身在內的余下部件均由3D打印機打印，所用材料為碳纖維增強熱塑性塑料，整個打印時間僅為44個小時。Strati的最大速度可達到每小時40英里（約合每小時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計，采用3D打印技術創(chuàng)造了奇特的造型，而其特殊的材料不僅具有“仿生學優(yōu)化的車身結構”和“防風雨紡織品外殼”，而且還輕如塵埃。新車整體采用了背光設計，其設計的靈感來源于樹葉的紋路和脈絡。

2、3D打印的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)制造業(yè)的CNC數控加工等“減材制造技術”相比，3D打印技術的的魅力主要在于可直接從計算機圖形數據中生成任何形狀的零件，可以為復雜結構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、財力和時間，具有制造成本低、研制周期短、生產效率高等明顯優(yōu)勢。

此外，運用3D打印技術在設計早期驗證產品裝配可行性時，能及時發(fā)現(xiàn)產品設計差錯、復雜零部件或樣機原理的可行性。

生產形狀復雜、尺寸微細、難于制造的零件也是3D打印技術的強項！基于其原理，3D打印技術用于大批量的生產雖然并不快，且成本昂貴，但此技術從零開始堆積材料，不受傳統(tǒng)加工手段制約，可以制造幾乎任意形狀的產品。比如帶有形狀復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)階段的應用

相較傳統(tǒng)汽車制造業(yè)而言，目前，3D打印的產能還是較低，很難大規(guī)模量產。此外，由于需要考慮到安全性等因素，原材料品質與成本因素很難平衡，導致單車生產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打印的應用也許更適合設計領域和汽車研發(fā)階段，還有單件小批量生產，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。

設計領域，由于3D打印的快速成型特性，汽車廠商可以應用于汽車外形設計的研發(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設計圖轉換成實物，而且時間更短，提高汽車設計層面的生產效率。目前許多汽車廠商已經在設計方面開始利用3D打印技術，比如奔馳設計中心。

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


4、3D打印與CNC的結合

雖然3D打印技術已成功地將傳統(tǒng)復雜的生產工藝簡單化，將材料領域的疑難問題程序化，但就目前的發(fā)展來看，如何擴展3D打印技術的應用還存在一些問題。它還受技術裝備、新型材料、設計軟件、質量安全和公共環(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雜程度要遠高于CNC。3D打印是傳統(tǒng)加工方式的一種重要補充，它的主要功能不是替代而是補充，因此，3D打印和CNC結合是一種非常好的形式。

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

來源：AI汽車制造業(yè)