3D科學(xué)谷王曉燕：3D打印在汽車領(lǐng)域的結(jié)合點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)化機(jī)會

AMCC2018杭州大會的高峰論壇,，“汽車工業(yè)增材制造發(fā)展論壇”。南極熊3D打印網(wǎng)小編現(xiàn)場聆聽了專家們的演講,。下面是現(xiàn)場速記的文字記錄,。


3D科學(xué)谷創(chuàng)始人王曉燕發(fā)言。

    王曉燕：大家下午好,！我主要跟大家介紹一下3D打印在汽車領(lǐng)域的結(jié)合點(diǎn),，以及它的一些產(chǎn)業(yè)化的機(jī)會。
    我想了解一下，在座的各位有哪些是汽車廠的,，或者給汽車廠做配套的,，有嗎？
    如果談到3D打印在汽車行業(yè)的應(yīng)用,，可能我們需要去了解,，它也像一個小孩子一樣，是一步一步的過程,。汽車是最早用3D打印技術(shù)的，比航空航天和醫(yī)療都要早,，那個時候用的比較多的就是剛才各位專家提到過的設(shè)計原型這一塊,。同時再往汽車后市場以及輕量化的零件，以及眾包汽車設(shè)計與制造方向去發(fā)展,。大家可能覺得很奇怪為什么會有這樣的發(fā)展趨勢,，我們需要去了解3D打印的特點(diǎn)。
    先看一下這個市場,。根據(jù)Smartech報告,，可以說這個市場跟汽車行業(yè)相比很小，到2013年有望達(dá)到22.7億美金,。這塊是我們需要去看一看它的市場發(fā)展是根據(jù)什么推導(dǎo)出來的,，所以我們需要了解3D打印技術(shù)的特點(diǎn)。我不知道在座各位有沒有了解,，因?yàn)樗�是一大類技術(shù),，在這一類技術(shù)里面有打塑料的、金屬的,，還有打砂子的孩子陶瓷的,，這里面又有不同的材料。即便是這樣,，這一大類的3D打印技術(shù)都有一個共同的特點(diǎn),。
    第一個特點(diǎn)，它不需要模具,，也就是去模具化,，去模具化就帶來一個很好的應(yīng)用場景，如果不需要模具的話3D打印最適合用來做什么,？小批量的生產(chǎn),，小批量包括原型、定制,、備品備件,，這個領(lǐng)域都非常適合它。但是我們通常會忽略3D打印另外一個非常具有潛力的特點(diǎn)，就是它對復(fù)雜性的邊際成本幾乎是不敏感的,，幾乎是零,。
    （PPT圖示）看一下這個圖表�,？v坐標(biāo)是它的成本,，橫坐標(biāo)是產(chǎn)品的復(fù)雜性。比如拿我們經(jīng)常喝的礦泉水瓶子舉例,，這是一個非常簡單的產(chǎn)品,，它有沒有必要通過3D打印來完成呢？基本上沒有必要,，因?yàn)樗�太簡單��,。但是如果我們做一個非常非常復(fù)雜的產(chǎn)品，通過3D打印來做就非常有優(yōu)勢,，因?yàn)樗�基本上是按照你耗費(fèi)了多少材料的方式來計算它的價格,。所以產(chǎn)品越復(fù)雜，用3D打印來做越具有優(yōu)勢,。
    另外一塊我們比較容易忽略3D打印的,，因?yàn)樵谥圃鞓I(yè)的時候，大家容易看我在生產(chǎn)的時候要花多少時間,，比如我要做一個汽車渦輪增壓的葉輪,，你會看加工節(jié)拍。但是3D打印帶給我們另外一種方式,，就是我們關(guān)注它不僅僅關(guān)注它在制造過程中的加工節(jié)拍怎么樣的,，它消耗了什么樣的材料，比如這個產(chǎn)品是一個功能集成性的產(chǎn)品,，減少了組裝過程,，也減少了人工成本，減少了反復(fù)檢測的成本,，也避免了精度跑偏的問題,。如果它用在航空航天或者汽車，帶來的直接好處是可以減少燃油的消耗,，尤其現(xiàn)在汽車行業(yè)在走電動化的汽車,，3D打印跟汽車的結(jié)合點(diǎn)就更值得探索，我們覺得它有很多的商業(yè)結(jié)合點(diǎn),。因?yàn)槿绻�是一個金屬的車身,，本身對于電動車來說重量也是不一樣的。
    （PPT圖示）我們大概把應(yīng)用分成幾塊,，是3D打印非常具有優(yōu)勢的,。這就回到3D打印技術(shù)本身,，我們需要對它有一個非常明確的了解，因?yàn)椴⒉皇敲恳粯蛹夹g(shù)都適合汽車行業(yè),，也并不是每一樣技術(shù)在汽車行業(yè)的應(yīng)用都達(dá)到了一定的成熟度,，有的技術(shù)可能還是屬于一個比較初級的水平，有的技術(shù)已經(jīng)完全可以用在汽車行業(yè)了,。在這里比較常用的,，大家談?wù)摫容^多的是粉末床熔融技術(shù)，當(dāng)然這是一大類,，在這一類里面還包括把金屬完全熔化掉,，談?wù)摳�多的是DMLS技術(shù)，如果大家有興趣可以進(jìn)行比較深入的了解,。這塊如果要想取代傳統(tǒng)的鑄造,，目前來看可行性不大，因?yàn)殍T造成本和直接用3D打印打印出來金屬連件,，價格不是5和6的區(qū)別,，是一個量級的差別,。包括粘結(jié)劑的噴射,，用在汽車行業(yè)比較多的是粘砂子或者亞克力的樹脂，這可能是產(chǎn)業(yè)化的切入點(diǎn),。當(dāng)然也不是規(guī)模的應(yīng)用,，但是我們所知道的，西門子為了它的電動機(jī)殼體,，在中國投了很多條生產(chǎn)線,，這個殼體設(shè)計非常復(fù)雜，它們也采用了3D打印商模的方式,，把這個殼體快速制造出來,。還有噴射方面，噴射也是我們非常感興趣的一塊,，因?yàn)樗�主要是在塑料這塊的打印,，它的直觀好處是生產(chǎn)效率非常高，這就帶來比較好的想象空間,，就是塑料可能會更多用于汽車方面,。
    （PPT圖示）這是稍微小眾一點(diǎn)的技術(shù)，我不詳細(xì)介紹了,。把這些技術(shù)羅列在這兒的目的是什么呢,？大家可能看到每一樣技術(shù)的時候都需要去理解這個技術(shù)本身的特點(diǎn)，這是非常重要的,。因?yàn)榫臀覀�人經(jīng)驗(yàn)來講,，我去過一些做3D打印產(chǎn)品設(shè)備的廠商，會把兩種技術(shù)所實(shí)現(xiàn)的產(chǎn)品的價值是不一樣的放在一起比較功率和技術(shù)方面的參數(shù)，在我們看來這是毫無意義的,，因?yàn)槟阕龅漠a(chǎn)品特點(diǎn)都不一樣,。
    （PPT圖示）這么多的技術(shù)，跟它所加工的材料不同,，它用于汽車領(lǐng)域的一些產(chǎn)品或者用于汽車領(lǐng)域的階段也是不一樣的,。
    舉個例子，比如發(fā)動機(jī)的制造,，我們現(xiàn)在開的車發(fā)動機(jī)基本上是通過鑄造的方式,，再通過機(jī)加工就得到了這個發(fā)動機(jī)，因?yàn)檫@是最具有成本效益的,。3D打印用在這個領(lǐng)域也是有不同方式的,，因?yàn)?D打印技術(shù)分化特別厲害。有一種方式,，3D打印出一個熔模,，通過在塑料外面包覆一定耐火的材料，把塑料這塊燒掉,，燒掉以后就可以得到一個型殼,，再把熔融技術(shù)鑄進(jìn)去，這是鑄造的過程,。也可以打印一個砂模,，然后直接鑄造，當(dāng)然成本比較高,。也可以直接3D打印金屬粉末,，來做發(fā)動機(jī)。
    （PPT圖示）目前國內(nèi)做設(shè)備的非常多,，我們把它放在這里,，因?yàn)?D打印最大的價值是它的應(yīng)用，而不是這個設(shè)備,，這個設(shè)備市場是不可能大的,。所以有這么多企業(yè)都跑到這個市場來，這后面應(yīng)該會有一個洗牌的過程,。
    （PPT圖示）這是一個老爺車,，已經(jīng)不能動了，但是通過逆向工程,，可以重新把發(fā)動機(jī)澆鑄出來,。以及剛才提到3D打印，它雖然是無模的,，但是3D打印是可以打印模具的,，為什么要打印模具,？尤其是快速模具，因?yàn)樵谄�車廠開發(fā)一個汽車的時候,，它開發(fā)的節(jié)奏要求是非常緊的,。這時候如果只是用3D打印來打印出來一個產(chǎn)品作為原型，有可能不是真材,，就是最后用在汽車上面的那個材料,。因?yàn)槟壳拔覀兛梢源虻乃芰喜牧线�是比較有限的，這個時候就需要用3D打印打印出一個模具來,，也有可能這個模具是金屬的,，也有可能是陶瓷的，也有可能是塑料的,，然后用作快速模具,，把這個真正的汽車上要使用的，比如TPU的材料,，把它注塑出來,。
    （PPT圖示）這是一些原型，已經(jīng)應(yīng)用很多年了,，那么3D打印的趨勢是什么,？我們做的原型越來越逼真了。
    在國外有個性化的定制,，有一些平臺是要做開源的汽車,，也就是說汽車不再是生產(chǎn)完了以后大家挑我要買什么樣的汽車,，而是設(shè)計過程當(dāng)中通過這個平臺提交一些我想要的汽車,，個性化要求可以幫助實(shí)現(xiàn)。
    當(dāng)然有一些高級的車,，因?yàn)槠�車到最后大家買的時候,，大家不可能特別了解你的發(fā)動機(jī)或者內(nèi)部技術(shù)怎么樣。作為普通的消費(fèi)者,，去了就是看漂不漂亮,，有的汽車廠商另辟蹊徑，把3D打印作為一種個性化的實(shí)現(xiàn)方式,，賓利也在做這個事情,，法國的標(biāo)致也在做這個事情。
    談到輕量化,，豐田汽車與Materialise共同開發(fā)了汽車座椅,，它很透氣，因?yàn)楝F(xiàn)在的汽車座椅并不透氣,，坐起來并不舒服,。另外是把發(fā)動機(jī)整體氣缸改掉了,，里面有很多散熱的結(jié)構(gòu)，這也算是一個趨勢,，當(dāng)然它的價格太貴了,，也不可能在短時間內(nèi)商業(yè)化。
    （PPT圖示）這個車把自然界的仿生靈感應(yīng)用到汽車設(shè)計領(lǐng)域,，這也是一個探索的方向,。尤其是把汽車的前端通過金屬粉末的3D打印，把它打好組裝起來了,。這也是一個探索,，并沒有被商業(yè)化。
    （PPT圖示）這是一個已經(jīng)商業(yè)化的案例,，剛才薛總也提到過,，是在國外的一個跑車。車最大的重量是來自于車身,，尤其是底盤,，如果底盤能夠得到非常大明顯的減重，對于電動車來說是具有很明顯效果的,，整個底盤是3D打印的鋁合金和碳纖維的塑料管,，像樂高一樣組裝起來。它已經(jīng)在上海建廠了,，這個車會用作分時租賃的車,。當(dāng)然它也可以用作再制造，這也是因?yàn)?D打印無�,；�的特點(diǎn),。
    我們把電動車單獨(dú)提出來，因?yàn)槲覀冎�道傳統(tǒng)汽車廠,，如果想采取3D打印技術(shù)的話供應(yīng)鏈非常復(fù)雜,，任何一個企業(yè)都不可能從一個山峰直接跳到另外一個山峰，它要有一個下山的過程,，然后再有一個上山的過程,。對于現(xiàn)有供應(yīng)鏈體系來說3D打印都是一個非常大的挑戰(zhàn)，電動車是一個全新的市場,，并不僅僅是換掉了一個發(fā)動機(jī)那么簡單,，它更可能采用3D打印技術(shù)。它的市場也是非�,？捎^的,，在未來20年內(nèi)電動汽車市場占有率將從2提升到92%的市場份額。
    3D打印與電動車的結(jié)合點(diǎn),，也不僅僅去打一些塑料的產(chǎn)品,，它還是非常有發(fā)展?jié)摿Φ�,，因�(yàn)閷τ陔妱榆噥碚f，包括它的齒輪箱,、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu),，都可以變得更加集成，更加精密,，甚至更加薄壁化,，包括它的散熱器，可以提高散熱器的效率,。
    （PPT圖示）說到散熱器,，商業(yè)化的案例已經(jīng)有了，這兩家公司就是用3D打印來打印電動汽車的散熱器,。在國外也已經(jīng)探索用3D打印來做汽車的電力驅(qū)動和控制系統(tǒng),。這就是電動汽車非常核心的東西。
    通用汽車通過3D打印來做仿生力學(xué)結(jié)構(gòu)的支架,，對于寶馬汽車來說,，它已經(jīng)有一個量產(chǎn)的案例。我們的感覺,，對汽車減重能減多少呢,？應(yīng)該是微乎其微的，但是對買這個車的人,，就給了他一個理由買這個車,，因?yàn)榭雌饋矸浅Ｆ�亮，也很��,。這是當(dāng)前3D打印可以進(jìn)入汽車產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域的一個結(jié)合點(diǎn),。
    （PPT圖示）這是剛才我們所介紹的，碳纖維管和鋁合金的,，它是這樣做了汽車的底盤,。
    國外工廠也變得更加小型化了,，這是發(fā)生在我們身邊的趨勢,，也就是社區(qū)工廠，提供的是定制化的汽車服務(wù),，對于消費(fèi)者來說,，通過互聯(lián)網(wǎng)就可以下訂單，也可以通過互聯(lián)網(wǎng)去提交他的要求,。
    講了這么多,，理想很完美，現(xiàn)實(shí)很殘酷,。3D打印真的想進(jìn)入到汽車領(lǐng)域,，除了標(biāo)準(zhǔn),，因?yàn)槠�車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也很嚴(yán)格，你要拿到這些標(biāo)準(zhǔn)是非常難的,。但是從量上來講,，從小批量的十幾個增加到一百萬個，這是有一個巨大的量變的挑戰(zhàn),，因?yàn)闄C(jī)器的尺寸也沒有辦法去做特別大的零件,，精度現(xiàn)在還需要后加工。材料的選擇,，汽車領(lǐng)域用的在料,，目前也并不是3D打印為主流的材料。它的效率也沒有辦法跟傳統(tǒng)的加工效率比,，以及它的成本也是很大的因素,，因?yàn)樗�的成本不能單�?dú)看3D打印成本，還要看它的后處理成本,，有的時候后處理成本甚至和3D打印成本是一樣的,。
    3D科學(xué)谷跟汽車工程協(xié)會有一個合作，我們有一個《3D打印與汽車行業(yè)技術(shù)發(fā)展報告》,，大家有興趣可以關(guān)注這個書,，今年會通過機(jī)械工業(yè)出版社出版一本《3D打印與工業(yè)制造》的書。
    我就介紹這些,，感謝大家對3D科學(xué)谷的關(guān)注,，謝謝。

主持人：謝謝王總精彩地發(fā)言,，同時帶來那么多的案例,。從零部件到整車制造的案例,，其實(shí)3D打印雖然還沒有進(jìn)入規(guī)模生產(chǎn),，但技術(shù)已經(jīng)滲透到了各行各業(yè),，尤其是在制造業(yè)里邊,。這里邊也說到了新的消息,，就是寶馬旗下品牌迷你,，明年會把3D打印作為迷你車型標(biāo)準(zhǔn)的定制技術(shù),，所以以后買迷你里面有幾塊是用戶可以選制和定做的,，可以定做的部分都是由3D打印出來的,，所以它已經(jīng)開始批量化生產(chǎn)了。另外像超跑,，保時捷,，3D打印將會在保時捷里面大范圍使用，從內(nèi)飾件開始,，法拉力等等都會利用3D打印做更好的產(chǎn)品,，同時有更便宜、更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)效益,。