隨著“工業(yè)4.0”概念的不斷發(fā)布，3D打印作為革命的核心技術支撐之一，近年來又一次推向市場，并在許多行業(yè)得到應用。汽車零部件制造是三維打印技術的關鍵推廣領域，處于制造業(yè)的重要地位。那么，目前3D打印技術在汽車工業(yè)中的研究和應用呢?目前最大的技術瓶頸是什么?未來將采取什么形式?這類問題也受到業(yè)界的熱烈討論。

3D打印是什么?

在討論3D打印車之前，推廣了3D打印的概念：3D打印是一種快速原型技術，也稱為材料添加制造技術，該技術基于數(shù)字模型文件，并使用諸如粉末金屬或塑料之類的粘合材料來逐層構造對象層。與普通打印機相比，3D打印機的“墨水”是原材料，它通過堆疊幾層材料來實現(xiàn)三維效果。許多人把這個過程比作構建塊，它們有點相似。

深度解讀：3D打印技術在汽車產(chǎn)業(yè)的應用

在3D打印方面，難免會有人將其與數(shù)控技術進行比較，數(shù)控技術被譽為“當今機械加工制造領域的經(jīng)典工作”。在葛世偉的課堂討論中，徐曉舒博士指出這兩種技術是不同的。三維打印是一種附加的材料制造，用于增加相應的材料來塑造工件。數(shù)控是一種材料減縮制造，是去除多余的材料形成工件。他們都有各自的優(yōu)勢。數(shù)控系統(tǒng)的加工精度高于三維打印，三維打印可制造零件的復雜度遠高于數(shù)控系統(tǒng)。三維打印是傳統(tǒng)處理方法的重要補充。它的主要功能不是替代而是補充，所以三維打印和數(shù)控結合是一種很好的形式。

3D打印技術的優(yōu)勢在于，通過消除開放式模具連接的發(fā)展，縮短新產(chǎn)品的開發(fā)周期，可以為復雜結構金屬零件節(jié)省更多的人力、財力和時間。此外，三維打印技術可以使金屬零件的力學性能和精度達到鍛件的指標，保證汽車零部件的精度和強度要求。

3D打印繼續(xù)升級，但仍不適合批量生產(chǎn)

觀看過007系列的最新電影SkyFall的觀眾肯定會對1960年阿斯頓馬丁DB5汽車被炸成碎片的事實感到不滿。事實上，燒毀的豪華車是由3D打印技術制造的。

事實上，3D打印不是一個新概念，已經(jīng)近三十年了，但是3D打印車的出現(xiàn)并不遠離我們。2013年上半年，一輛名為Urbee2的汽車誕生，其前身Urbee最早于2010年推出。然而，當時由于種種問題，它只是處于概念階段。URBEE 2包含50多個3D打印組件，但這比傳統(tǒng)的制造過程更簡單。除了底盤、動力系統(tǒng)和電子設備外，超過50%的車輛都是用ABS塑料印制的。URBEE2花了2500個小時，這意味著花了100天時間才能打印出這樣的車日和夜晚。

2014年，當?shù)仄嚬就瞥隽薙trati(Strady)3D打印車的升級版。這款車的第一個改進是它的底盤也采用了三維打印技術，隨后它的打印時間僅為44小時。隨著裝配時間的增加，最新數(shù)據(jù)表明Strati只需三天就可以完成。從100多天到3天，效率的快速提高表明3D打印車的未來發(fā)展是不可預測的。

2014年，當?shù)仄嚬就瞥隽松壈娴?D打印車Strati(Strati)，它取得了進展，首先是它的底盤也是利用3D打印技術制造的，其次，它只用了44個小時就能打印出來。隨著裝配時間的增加，最新數(shù)據(jù)表明Strati只需三天就可以完成。從100多天到3天，效率的快速提高表明3D打印車的未來發(fā)展是不可預測的。

最近，德國獨立汽車設計公司Edag在內(nèi)瓦車展上推出了一款3D打印概念車LightCocon。這輛新車的外殼只有每平方米19克重，相當于一張A4紙的四分之一。

就在不久前，獨立的德國汽車設計公司EDAG在日內(nèi)瓦車展上推出了一款3D打印概念車LightCoogo，其重量僅為每平方米19克，即A4紙的1/4。

盡管3D打印工具的興起和升級，徐博士在《格什威教室》中指出，“3D打印技術在汽車領域的應用還不是很強，因為汽車是批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，3D打印更適合生產(chǎn)。個性化產(chǎn)品和小批量產(chǎn)品?！?/p>

雖然 3D 打印汽車在不斷興起和升級，但在世界微課中，徐博士非常現(xiàn)實地指出，“3D 打印技術還不是它在汽車領域的強項，因為汽車是量產(chǎn)產(chǎn)品，現(xiàn)在 3D 打印更適合個性化產(chǎn)品和小批量產(chǎn)品?！薄?/p>

三維打印在汽車上的應用圖形

目前，3D打印技術主要有以下7種基本類型：材料熔融擠出有限差分(FDM)、粘合噴涂3DP、材料液滴噴涂、粉末貼片熔煉、直接能量沉積透鏡、薄材料疊加LOM、光敏樹脂貼片SLA。其中，F(xiàn)DM、粉末熔化和SLA已在汽車工業(yè)中得到應用。徐博士說，目前有五個主要的應用領域：1、設計;2、復雜結構件的直接制造;3、汽車輕量化結構件的制造;4、定制的工件和測試儀器;5、車型的制造。

然而，值得一提的是，3D打印設備的實際意義在于幫助您提高設計或產(chǎn)品樣品制備過程中某些環(huán)節(jié)的效率，而不是完全取代整個過程。就像烏爾比一樣，3D打印機可以打印車身外殼、減肥體、個性化設計，但電機等關鍵部件仍來自于傳統(tǒng)的制造業(yè)。與傳統(tǒng)汽車制造業(yè)最大的區(qū)別在于，3D打印汽車首先打印出一個完整的車身，然后填充其他零件，而不是將車身的所有零件組裝在一起。

深釋：三維印刷技術在汽車工業(yè)中的應用

然而，值得一提的是，3D打印設備的實際意義在于幫助您提高設計或產(chǎn)品樣品制備過程中某些環(huán)節(jié)的效率，而不是完全取代整個過程。就像烏爾比一樣，3D打印機可以打印車身外殼、減肥體、個性化設計，但電機等關鍵部件仍來自于傳統(tǒng)的制造業(yè)。與傳統(tǒng)汽車制造業(yè)最大的區(qū)別在于，3D打印汽車首先打印出一個完整的車身，然后填充其他零件，而不是將車身的所有零件組裝在一起。

瓶頸：材料種類少 價格高

當被問及3D打印在汽車應用中的主要瓶頸時，徐博士說：“目前，用于3D打印的3D打印材料種類非常有限，其中采用選擇性激光燒結(SLS)印刷的主流材料是尼龍、玻璃珠復合材料、直接金屬成型材料和間接金屬成型材料。然而，這些材料與實際用于汽車的材料仍有很大的差距?！?/p>

除了小品種外，材料3D打印的另一個障礙是成本。為此，徐博士解釋道，“材料成本是一個相對的概念。在非常小的批次中，模具的成本分散在單個產(chǎn)品上，因此它的單個產(chǎn)品將更昂貴，但是如果它是以3D打印的，這個問題在模型中不存在，所以以3D打印單個或小批次的產(chǎn)品相對便宜。像每年數(shù)十萬輛汽車這樣的批量生產(chǎn)，暫時使用3D打印是不符合成本效益的。”

總結：

針對未來3D打印的發(fā)展趨勢，個性化定制是未來3D打印最適合的領域。在其發(fā)展過程中，材料將多樣化，然后打印機將被串行化，并從大小和溫度形成一個系列。一般來說，由于3D打印的材料、成本等方面的限制，3D打印在汽車工業(yè)中的應用還有很長的路要走，從夢想到現(xiàn)實還有很長的路要走，但在“智能”盛行、一切皆有可能的今天，這個“夢想”也許會實現(xiàn)!繼續(xù)期待!