Stratasys姚志堅(jiān)：3D打印如何進(jìn)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(jiān)

很多人都會(huì)問,，什么是3D打�,。慨�(dāng)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(shù),。首先，我認(rèn)為它是一個(gè)工具,，其次,，我認(rèn)為3D打印使用中有非常多的知識(shí),，最后，我認(rèn)為3D打印其實(shí)是一個(gè)選擇,。為什么這么說呢,？傳統(tǒng)工業(yè)很發(fā)達(dá)，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(huì)采用3D打印,。我今天講的3D打印都跟汽車有關(guān),。

我們公司是美國的納斯達(dá)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�,。繌乃�的使用方向來講有三點(diǎn)：第一當(dāng)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(tái)化，意味著有更多平臺(tái)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(shù),。當(dāng)然現(xiàn)在也有更多的公司不僅做模型，還會(huì)做工裝夾具,、工裝檢具,，3D打印比較適合做復(fù)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(shí)比較典型的有醫(yī)療里面的植入,，還有航空塑料件,、機(jī)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(gè)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(huì)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(jī)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(yīng)用,。

這個(gè)可能是主機(jī)廠和Tier1非常關(guān)心的,，就是怎么在快速的設(shè)計(jì)更改中,，讓我的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)，我們能夠做的是,，一旦你的模型確認(rèn)了,，我盡快把它變成一個(gè)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(gè)樣件，黑色的是軟的,，還有白色和黃色的部分,，模擬出風(fēng)口三個(gè)不同的硬度需求。整個(gè)樣件可以一次打印出來,，不需要組裝,，不需要開模。打印這個(gè)樣件可能不過十個(gè)小時(shí),。

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

我們也會(huì)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(qiáng)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(gè)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(jìn)行路試或20輛左右車的功能性的測試。

包括一些門飾板,，因?yàn)槭窍鄬Ρ容^大的部件,。可以做金屬件的連接,，進(jìn)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(rèn),、安裝,、讓它跟我的生產(chǎn)匹配,。不僅設(shè)計(jì)出來，還要能夠跟生產(chǎn)對接,，所以你們看到這幾個(gè)樣件可以10個(gè)小時(shí)打印出來,，可以進(jìn)入測試或生產(chǎn)輔助確認(rèn)階段，快速的設(shè)計(jì),、快速的確認(rèn),、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(tái)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(shí)間會(huì)縮短,，重量會(huì)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(gè)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(gè)案例是我們給歐洲OEM服務(wù)的工裝夾具供應(yīng)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(shí)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(dāng)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(shí)接使用這個(gè)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(gè)公司,，一個(gè)是福特,，一個(gè)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(yīng)用上,。我們先看寶馬，寶馬這個(gè)中間是它的一個(gè)保險(xiǎn)杠曲度的測量儀,，貼標(biāo)機(jī)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(biāo)機(jī)像扶手一樣，這個(gè)是本田的貼標(biāo)機(jī),。為什么說3D打印是一個(gè)工具,，同樣的3D打印，甚至同樣的材料,，可是大家的設(shè)計(jì)是不一樣的,。我覺得這個(gè)科技也許是“黑”的，因?yàn)?D打印只是一個(gè)工具,。

如果我需要做一個(gè)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(gè)東西,，所以你不用依賴別人，一臺(tái)3D打印機(jī)一天就可以做出來,。

汽車行業(yè)少不了風(fēng)洞測試,。汽車的風(fēng)洞測試都是保密的，我用飛機(jī)的比例來表達(dá),，這大概是在3.3米,，我們一般做1：2車的風(fēng)洞會(huì)再小一點(diǎn)。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(fēng)洞比較多，因?yàn)槠�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(fù)雜，但是是個(gè)性化的步驟,。它的保險(xiǎn)杠的外側(cè)部分會(huì)用3D打印來做,，提前選好后有個(gè)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(gè)主機(jī)廠他們在做,，其中一個(gè)主機(jī)廠在做內(nèi)飾,。

在日本，它的成本比CNC便宜,，時(shí)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(fēng)口或者是GPS系統(tǒng),。

這個(gè)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(shí)間,，有可能做一個(gè)真實(shí)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(shí)間里用幾千塊成本打出幾十件你要測試的部分,，這個(gè)也是歐美汽車行業(yè)我們非常受歡迎的產(chǎn)品,，因?yàn)榉浅？�,，非常方便�?/font>

當(dāng)然還有一些小小的功能,，比如線束管理。

豐田Avalon項(xiàng)目,，現(xiàn)在有一些項(xiàng)目時(shí)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(gè)黃色的展品,，那不是無人機(jī),，而是一個(gè)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(gè)案例,，我們比鋁合金的機(jī)械手臂能輕90%。這對于一個(gè)高度頻率運(yùn)作的機(jī)械手,，時(shí)間上非常有幫助,，當(dāng)然不是這么簡單，需要一些理解,，需要一些設(shè)計(jì)的更改,。

這個(gè)碳纖維部件，并不是每一個(gè)公司會(huì)用到，賽車使用非常多,，關(guān)鍵是怎么用3D打印工具實(shí)現(xiàn)一些復(fù)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(jìn)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(gè)很大的3D打印中心,，本田在北美也有一個(gè)非常大的3D打印實(shí)驗(yàn)室。GE在去年年底收購了兩個(gè)金屬品牌,，所以它今年會(huì)做發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴的實(shí)際生產(chǎn),，所以我相信3D打印的時(shí)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(dòng)或者混合動(dòng)力，毫無疑問,，汽車輕量化也是一個(gè)火熱話題,。怎么實(shí)現(xiàn)輕量化？我們在設(shè)計(jì)上可以提供一些幫助,，比如拓?fù)鋬?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(shí)保證強(qiáng)度,。

這個(gè)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(gè)性化車輛,。

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

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(shí)，2014年，速度60多公里/小時(shí)這個(gè)框架是我們幫著打的,。前年時(shí)速更快一點(diǎn)了,，可能在80幾公里。去年做了什么事情呢,？他打了一個(gè)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(gè)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(gè)技術(shù)用在輪胎制造，一個(gè)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(fù)雜的輪胎的紋路，因?yàn)樗�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(huì)有越來越多的產(chǎn)品落地,。