Stratasys姚志堅：3D打印如何進汽車行業(yè),？

Stratasys中國區(qū)汽車行業(yè)解決方案經(jīng)理姚志堅

很多人都會問,，什么是3D打印,？當然我們并不代表所有的3D打印,，我們使用了塑料和樹脂中比較好的技術。首先,，我認為它是一個工具,，其次，我認為3D打印使用中有非常多的知識,，最后,，我認為3D打印其實是一個選擇。為什么這么說呢,？傳統(tǒng)工業(yè)很發(fā)達,，3D打印又叫增材制造，市場全球一年可能在100億美金不到,，傳統(tǒng)的制造業(yè)太大,，我們只在一些情況下會采用3D打印。我今天講的3D打印都跟汽車有關。

我們公司是美國的納斯達克上市公司,，在全球3D打印產(chǎn)業(yè)里營業(yè)額最高,。我們怎么看3D打印,？從它的使用方向來講有三點：第一當然是做原型,。汽車行業(yè)非常多的更換模型，也非常多的平臺化,，意味著有更多平臺化上的內(nèi)飾和外飾經(jīng)常改形,，所以3D打印以前叫快速模型技術。當然現(xiàn)在也有更多的公司不僅做模型,，還會做工裝夾具,、工裝檢具，3D打印比較適合做復雜形狀,、數(shù)量比較少的產(chǎn)品,，但是最后，我們來到了直接制造的階段,，其實比較典型的有醫(yī)療里面的植入,，還有航空塑料件、機翼上面的噴油嘴,。汽車方面產(chǎn)品的數(shù)量大約幾十件,，為了個性化。

現(xiàn)在3D打印用得比較好的在北美,，除了一部分是用來做我們熟知的功能原型以外,，也會來到一些最終的產(chǎn)品，工裝夾具,、試生產(chǎn),，這些都在中國跟比較多的主機廠還有一些比較著名的Tier1公司在合作，最近跟上海通用就在做原型以外其他功能的一些應用,。

這個可能是主機廠和Tier1非常關心的,，就是怎么在快速的設計更改中，讓我的設計模型跟我的工裝快速體現(xiàn),？這不僅體現(xiàn)在3D打印,，還有數(shù)據(jù)處理、工裝設計,，我們能夠做的是,，一旦你的模型確認了，我盡快把它變成一個可以摸得到的樣件,，變成可以測試,、組裝的工裝方案,。

比如大家看到的這個樣件，黑色的是軟的,，還有白色和黃色的部分,，模擬出風口三個不同的硬度需求。整個樣件可以一次打印出來,，不需要組裝,，不需要開模。打印這個樣件可能不過十個小時,。

再比如整體風洞或者樣測的時候,，不可避免要做一些大型的快速樣件。這個樣件一個星期就能做出來,，傳統(tǒng)可能需要一個月左右或者一個半月的時間,。

我們也會有一些功能測試樣件，一些路試車,、模型車都也需要功能性,，都有一定強度的要求，而且我們知道汽車行業(yè)正在使用更多的塑料,、碳纖維,，所以這個白色的PC都是我們汽車行業(yè)在用，可以把它直接打出來,，不需要組裝，可以進行路試或20輛左右車的功能性的測試,。

包括一些門飾板,，因為是相對比較大的部件�,？梢宰鼋饘偌�的連接,，進入路試或者是公路性測試的階段。

還有工裝夾具,，你需要確認,、安裝、讓它跟我的生產(chǎn)匹配,。不僅設計出來,，還要能夠跟生產(chǎn)對接，所以你們看到這幾個樣件可以10個小時打印出來,，可以進入測試或生產(chǎn)輔助確認階段,，快速的設計、快速的確認,、快速生產(chǎn)性的可行性的確定,，都非常有意義。

我們的客戶歐寶，工廠里有好幾臺3D打印在不停作業(yè),，主要是總裝車間里各種的工裝夾具,。好處就是時間會縮短，重量會減輕,。汽車行業(yè)把很多的鋼換成鋁,，或者換成碳纖維、塑料,，工裝夾具也是這個趨勢,，不是全部，但有一些需要輕量化的部分可以這樣做,。

這個案例是我們給歐洲OEM服務的工裝夾具供應商,，以前門安裝密封的工裝是鋁合金做的，大約是幾百磅,，現(xiàn)在是幾十磅,，它的操作時間很短，如果需要做幾十萬件,，成本就能節(jié)約很多,，非常有意義。

當然除了小車,，大車也一樣需要工裝,，需要降低成本，需要測試直時接使用這個件,，除了瑞典的沃爾沃,，我們跟國內(nèi)的有些大卡車公司也在這樣做一樣的工作。

提到3D打印,，我自己心目中有兩個公司,，一個是福特，一個是寶馬,。寶馬做了很多工作,，福特最近也投了45億美金在新工廠和3D打印的應用上。我們先看寶馬,，寶馬這個中間是它的一個保險杠曲度的測量儀,，貼標機以前是鋁合金的，現(xiàn)在輕量化以后可能也就5,、6兩,，真的很輕。

寶馬的貼標機像扶手一樣,，這個是本田的貼標機,。為什么說3D打印是一個工具,，同樣的3D打印，甚至同樣的材料,，可是大家的設計是不一樣的,。我覺得這個科技也許是“黑”的，因為3D打印只是一個工具,。

如果我需要做一個樣件,，需要模擬以前的金屬件，有什么材料可以貼近它,，快速出現(xiàn)這個東西,，所以你不用依賴別人，一臺3D打印機一天就可以做出來,。

汽車行業(yè)少不了風洞測試,。汽車的風洞測試都是保密的，我用飛機的比例來表達,，這大概是在3.3米,，我們一般做1：2車的風洞會再小一點。傳統(tǒng)用鋁合金比較多,，以前也用木頭,，現(xiàn)在用塑料來做風洞比較多，因為汽車現(xiàn)在外表面很多是塑料的,，好處就是比以前更快,、更便宜。

這是大發(fā)公司,，被豐田收購了,。它用途不復雜，但是是個性化的步驟,。它的保險杠的外側(cè)部分會用3D打印來做，提前選好后有個性化的東西在里面,，有不同顏色和不同圖案可以選擇,。全球有八個主機廠他們在做，其中一個主機廠在做內(nèi)飾,。

在日本,，它的成本比CNC便宜，時間比CNC快,，在中國我相信比CNC快,，但是不一定便宜。材料,，以前用ABS,，現(xiàn)在討論用更高性能的材料來做出風口或者是GPS系統(tǒng),。

這個方案我相信大家以前也許沒怎么看過。模具有鋼模和鋁模,，如果只有3000塊成本,、一天時間，有可能做一個真實材料的注塑嗎,？我們的材料是可以做到的,。綠色部分是我們的軟模，白色是注塑件,，可以在一天時間里用幾千塊成本打出幾十件你要測試的部分,，這個也是歐美汽車行業(yè)我們非常受歡迎的產(chǎn)品，因為非�,？�,，非常方便。

當然還有一些小小的功能,，比如線束管理,。

豐田Avalon項目，現(xiàn)在有一些項目時間越來越緊,，你可以選取一些零件用3D打印來幫助開發(fā),。

這個黃色的展品，那不是無人機,，而是一個輕量化的3D打印塑料的抓手,，跟鋁合金比它的重量能夠節(jié)約至少40%。另外一個案例,，我們比鋁合金的機械手臂能輕90%,。這對于一個高度頻率運作的機械手，時間上非常有幫助,，當然不是這么簡單,，需要一些理解，需要一些設計的更改,。

這個碳纖維部件,，并不是每一個公司會用到，賽車使用非常多,，關鍵是怎么用3D打印工具實現(xiàn)一些復雜碳纖維包裹成型的制作,。

我們現(xiàn)在也能不通過STL直接打印，如果大家不了解3D打印可能不是很熟悉,，跟以前來比是有進步的,。

分享一下我們與汽車行業(yè)合作后可公開的信息。通用在北美有一個很大的3D打印中心,，本田在北美也有一個非常大的3D打印實驗室,。GE在去年年底收購了兩個金屬品牌,，所以它今年會做發(fā)動機噴油嘴的實際生產(chǎn)，所以我相信3D打印的時代已經(jīng)到來了,！黑不黑我就不知道了,，但是我覺得還蠻好用的。

我們看一些輕量化的模型,。大家很多是做無人駕駛,、大數(shù)據(jù)、電動或者混合動力,，毫無疑問,，汽車輕量化也是一個火熱話題。怎么實現(xiàn)輕量化,？我們在設計上可以提供一些幫助,，比如拓撲優(yōu)化、來自內(nèi)飾的優(yōu)化,。我們輕量化的邏輯用到了仿生,，有邏輯的支撐結(jié)構(gòu)，把材料用少,，同時保證強度,。

這個案例大約節(jié)約了30%的重量，玻璃從其他制造方面也可以減重,，特別是個性化車輛,。

這是我們公司最近的一個比較好的材料，它的塑料強度可以到鋁合金6061的強度,，跟金屬是一樣的,。無論航空還是汽車永遠在講能不能更輕，或者能不能一樣結(jié)實或者更結(jié)實,。

這是3D打印的一輛日本的車HUVO,，2013年第一輛車，速度40公里/小時,，2014年,，速度60多公里/小時這個框架是我們幫著打的。前年時速更快一點了,，可能在80幾公里,。去年做了什么事情呢,？他打了一個小巴,，我們一直在做更大、更快的東西,。

這是CES現(xiàn)場展出的一個車,，你們看到它有金屬打印的部分,，可以打底盤，但是框架是塑料打印的,。最近有兩個技術用在輪胎制造,，一個是打了特斯拉碳的輪胎，產(chǎn)生電能供給賽車,。還有用金屬打印來做復雜的輪胎的紋路,，因為它不需要開一樣的模具，可以用3D打印的方式做定制化輪胎的生產(chǎn),。所以3D打印剛剛開始,，但是會有越來越多的產(chǎn)品落地。