3D打印技術(shù)在新能源汽車研發(fā)中的應(yīng)用及實例

隨著汽車“新四化”發(fā)展,，汽車外觀,、內(nèi)飾、結(jié)構(gòu)等都均已發(fā)生變化,，尤其是新能源汽車動力電池,、電機技術(shù)性能提升比較快，工信部對新能源汽車公告（目錄）管理要求越來越高,，公告生命周期基本在1年左右,。新能源汽車整車企業(yè)新產(chǎn)品研發(fā)頻次越來越高，周期越來越短,，而研發(fā)費用是越來越多,，難度越來越高。面對新的形勢,，于是越來越多的新能源汽車企采用3D打印技術(shù),。

一、認(rèn)識一下3D打印機
有了計算機以后,，計算機要將計算結(jié)果展示給人們,，目前一般方式有二種，一是屏幕顯示,，二是打印機打印結(jié)果在紙張上,。

圖1 彩色噴墨打印機

圖1是辦公室用的彩色噴墨打印機，實際上按用途有不同規(guī)格,，打印機產(chǎn)品是系列化,。

圖2 產(chǎn)品設(shè)計圖用繪圖機

圖2是產(chǎn)品設(shè)計圖紙用的繪圖機。打印機與繪圖機基本相同,，目前中國打印機（繪圖機）用的基本上國外品牌,。國內(nèi)原來有“實徳”品牌的打印機已經(jīng)不見蹤影。圖1,、圖2為平面打印機,，也叫2D打印機。

圖3  辦公室用的3D打印機

圖3是辦公室用的3D打印機,。辦公室用的3D打印機樣件幾何尺寸比較,。

圖4 工業(yè)用3D打印機外形

圖4是工業(yè)用的產(chǎn)品設(shè)計出樣件，有的可以是產(chǎn)品功能件，或是用于模具生產(chǎn),，也可以是工業(yè)品展示件,。

圖5 掛式空調(diào)零部件及組裝成品

圖5是工業(yè)用3D打印機打印出空調(diào)零部件和成品。

二,、3D打印機基本原理介紹
2D打印的結(jié)果是平面的,，基本原理大家都知道了，X-Y軸運動而成,，3D打印機工作原理在2D基礎(chǔ)上,，X-Y-Z軸運動而成，使之由點到線,，由線到面順序凝固,，完成一個層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動一個層片的高度,，再固化另一個層面,。這樣層層疊加構(gòu)成任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維實體模型。具體介紹如下：

①3D打印機結(jié)構(gòu)示意圖
3D打印機結(jié)構(gòu)示意圖見圖6,。

圖6 3D打印機工作原理

②3D打印機實例參數(shù)

③工業(yè)用3D打印機優(yōu)點：
a）能將CAD模型直接制成終端金屬產(chǎn)品,，只需要簡單的后處理或表面處理工藝。

b）適合各種復(fù)雜形狀的工件,，尤其適合內(nèi)部有復(fù)雜異型結(jié)構(gòu)（如空腔,、三維網(wǎng)格）、用傳統(tǒng)機械加工方法無法制造的復(fù)雜工件,。

c）能得到具有非平衡態(tài)過飽和固溶體及均勻細(xì)小金相組織的實體,，致密度幾乎能達到100％，SLM零件機械性能與鍛造工藝所得相當(dāng),。

d）使用具有高功率密度的激光器,，以光斑很小的激光束加工金屬，使得加工出來的金屬零件具有很高的尺寸精度（達0．1mm）以及很好的表面粗糙度值（Ra=30 u m～50um）,。

e）由于激光光斑直徑很小，因此能以較低的功率熔化高熔點金屬,，使得用單一成分的金屬粉末來制造零件成為可能,，而且可供選用的金屬粉末種類也大大拓展了。

f）能采用鈦粉,、鎳基高溫合金粉加工解決在航空航天中應(yīng)用廣泛的,、組織均勻的高溫合金零件復(fù)雜件加工難的問題；還能解決生物醫(yī)學(xué)上組分連續(xù)變化的梯度功能材料的加工問題,。

三,、3D打印新能源產(chǎn)品實例
汽車市場競爭日益激烈，車企均在探尋新的科技技術(shù)，3D打印技術(shù)主要是基于新車模型和工具的應(yīng)用,。因此越來越多的車企采用3D打印技術(shù),，有效地減少研發(fā)和創(chuàng)新成本并有效地提高效率，應(yīng)對創(chuàng)新的,、個性化的,、小批量的客戶需求。

圖7 3D打印汽車零部件產(chǎn)品

3D打印部分車型的零部件產(chǎn)品,，見圖8,。

圖8 3D打印技術(shù)生產(chǎn)新能源的車型

來源：AAU資訊