3D打印技術(shù)在新能源汽車研發(fā)中的應(yīng)用及實(shí)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(dòng)力電池,、電機(jī)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(fèi)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(shí)一下3D打印機(jī)
有了計(jì)算機(jī)以后,，計(jì)算機(jī)要將計(jì)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(jī)打印結(jié)果在紙張上,。

圖1 彩色噴墨打印機(jī)

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

圖2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖用繪圖機(jī)

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

圖3  辦公室用的3D打印機(jī)

圖3是辦公室用的3D打印機(jī),。辦公室用的3D打印機(jī)樣件幾何尺寸比較,。

圖4 工業(yè)用3D打印機(jī)外形

圖4是工業(yè)用的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(jī)打印出空調(diào)零部件和成品,。

二,、3D打印機(jī)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(yùn)動(dòng)而成,，3D打印機(jī)工作原理在2D基礎(chǔ)上，X-Y-Z軸運(yùn)動(dòng)而成，使之由點(diǎn)到線,，由線到面順序凝固,，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺(tái)在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度,，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型,。具體介紹如下：

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

圖6 3D打印機(jī)工作原理

②3D打印機(jī)實(shí)例參數(shù)

③工業(yè)用3D打印機(jī)優(yōu)點(diǎn)：
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(jī)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(shí)體，致密度幾乎能達(dá)到100％,，SLM零件機(jī)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(dá)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(diǎn)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(shí)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(gè)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