3D打印離汽車(chē)制造還有多遠(yuǎn),？

在媒體的推波助瀾下,，3D打印以高科技產(chǎn)業(yè)的形象出現(xiàn)在公眾面前,，在2013年后的媒介影響力達(dá)到了頂峰,。而實(shí)際上,，3D打印在本質(zhì)上仍是制造技術(shù)的一種,。近幾年發(fā)展速度很快,，但產(chǎn)業(yè)規(guī)模仍然不到整個(gè)制造業(yè)的一個(gè)零頭,。汽車(chē)制造，在制造業(yè)中可謂是規(guī)模最大,、綜合要求最高,。若3D打印有朝一日在汽車(chē)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，那我們就可以說(shuō)3D打印真的站穩(wěn)腳跟了,。那么,，3D打印離汽車(chē)制造還有多遠(yuǎn)呢?

第一 盤(pán)點(diǎn)國(guó)內(nèi)汽車(chē)對(duì)3D打印的應(yīng)用現(xiàn)狀
一、快速原型
3D打印最早的時(shí)候,，叫做快速原型(Rapid Prototyping)技術(shù),。原因在于：那時(shí)候它唯一的用途就是做快速原型，也就是設(shè)計(jì)驗(yàn)證,、裝配驗(yàn)證,、功能驗(yàn)證等。

近年來(lái),，3D打印進(jìn)入汽車(chē)行業(yè),，沿襲了它唯一的用途就是快速原型。對(duì)汽車(chē)企業(yè)來(lái)說(shuō),，用3D打印做快速原型,，不一定更便宜，但一定會(huì)節(jié)省時(shí)間,。對(duì)于車(chē)型研發(fā)來(lái)說(shuō),，時(shí)間就是金錢(qián)。

總體來(lái)說(shuō),，3D打印以快速原型的角色進(jìn)入汽車(chē)行業(yè),，是相對(duì)較為深入的。但是,，這些應(yīng)用對(duì)車(chē)企來(lái)說(shuō)是替代性的,，而非是革新性的。汽車(chē)行業(yè)對(duì)3D打印技術(shù)的展望或者說(shuō)3D打印企業(yè)的野心遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止于此,。

3D打印汽車(chē)儀表盤(pán)（圖源：華曙高科）

二,、個(gè)性化定制
3D打印可以個(gè)性化定制，為每個(gè)消費(fèi)者提供獨(dú)一無(wú)二的汽車(chē),。然而,，這同時(shí)會(huì)增加額外的成本，消費(fèi)者是否愿意為這部分成本買(mǎi)單呢?

寶馬Mini Cooper的一個(gè)成功案例給出了答案：

寶馬Mini Cooper的3D打印定制

首先通過(guò)寶馬Mini Cooper的訂購(gòu)系統(tǒng),，可以設(shè)計(jì)自己喜歡的文字,、圖案,。下單之后,，會(huì)收到制作好的零件,。不需要專(zhuān)門(mén)的技師，自己就可以安裝,。不得不說(shuō),，把自己喜歡的名字、圖片刻在自己的愛(ài)車(chē)上,，這種“官方改裝”服務(wù)還是挺令人動(dòng)心的,。價(jià)格也不貴，才149歐元(總共4個(gè)部件,，3D打印是其中兩個(gè)),。

相對(duì)于研發(fā)階段快速原型，寶馬Mini Cooper使用3D打印創(chuàng)造新的邏輯更加偏向于C端,，對(duì)車(chē)企如何使用3D打印進(jìn)行創(chuàng)新更有啟發(fā)性,。

三、直接打印汽車(chē)?
美國(guó)的Local Motors公司宣稱,，直接3D打印汽車(chē),。這是一個(gè)宏大的口號(hào)，然而尚未對(duì)汽車(chē)業(yè)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的影響：
●說(shuō)到底,，也只是打印一個(gè)外殼而已,。
●據(jù)說(shuō)使用了碳纖維3D打印，實(shí)際上是纖維增強(qiáng)型塑料打印,，具體性能,、是否能過(guò)汽車(chē)法規(guī)，是個(gè)問(wèn)號(hào),。

突破汽車(chē)核心應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn)?
如果你是一名汽車(chē)工程師,，在看到上述4方面的3D打印應(yīng)用之后，我猜你可能已經(jīng)不耐煩了,。無(wú)論是快速原型,、個(gè)性定制、修理改裝,、外殼打印,，這不過(guò)都是邊邊角角、錦上添花,、可有可無(wú)的應(yīng)用啊!

能不能講重點(diǎn)呢?
如果要突破汽車(chē)的兩個(gè)核心應(yīng)用,，逃不過(guò)兩個(gè)關(guān)鍵詞：量產(chǎn)與輕量化。

第一點(diǎn)很好理解,，如果汽車(chē)的上千個(gè)零件中,，沒(méi)有任何一個(gè)是3D打印的，那怎么好意思說(shuō)3D打印突破了汽車(chē)行業(yè)呢?反過(guò)來(lái)，如果有任何一個(gè)零件是使用3D打印制造出來(lái)的,，那這一個(gè)零件的產(chǎn)值可能就超過(guò)了目前3D打印整個(gè)行業(yè),。

然而，想找到這個(gè)量產(chǎn)應(yīng)用的點(diǎn),，何其困難?
●3D打印成本高,，而汽車(chē)行業(yè)對(duì)成本極其敏感。 為何3D打印率先在飛機(jī)制造上率先使用?就在于航空制造對(duì)成本不太敏感,。
●3D打印速度慢,，而汽車(chē)行業(yè)對(duì)產(chǎn)能要求高。 中國(guó)每年要制造3000萬(wàn)輛汽車(chē),，而空客每年才制造不到1000架飛機(jī),。

除非，3D打印能創(chuàng)造獨(dú)特的價(jià)值,。有人逐個(gè)考查過(guò)汽車(chē)上的每個(gè)零件,，得到的結(jié)論是：目前車(chē)上的所有零件，3D打印都比不過(guò)傳統(tǒng)制造工藝,。這個(gè)結(jié)論是對(duì)的,，但有一個(gè)誤區(qū)。那就是,，設(shè)計(jì)與工藝是密不可分的,，車(chē)上所有的零件都是依據(jù)傳統(tǒng)制造工藝設(shè)計(jì)的，3D打印能比得過(guò)那就奇了怪了!

如果想找到3D打印有優(yōu)勢(shì)的零件,，必須要把設(shè)計(jì)與工藝結(jié)合起來(lái)!

為了方便理解,，在此舉個(gè)例子：
大家還記得這個(gè)靈活的機(jī)器人嗎? 這是由Boston Dynamics開(kāi)發(fā)的�,？梢岳斫獾氖�,，要實(shí)現(xiàn)這樣的壯舉，不僅需要牛逼的控制算法,，機(jī)器人本身的輕量化也非常重要,。

那些輕功不錯(cuò)的武俠人士，一般都不是胖子,，不是嗎?

波士頓副總裁亞倫桑德斯指出,，輕量化的秘密，就在于3D打印,。3D打印出的鋼,、鋁，并不會(huì)比沖壓,、鑄造出來(lái)的密度更低,，要想實(shí)現(xiàn)輕量化,，必須在設(shè)計(jì)上下功夫。

讓我們看看3D打印讓機(jī)器人的腿,，獲得了什么樣的進(jìn)化：

●拓?fù)鋬?yōu)化與晶格結(jié)構(gòu): 右腿的“骨骼”有一個(gè)明顯的中空部分,，這就是通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化;“骨骼”部分采用晶格結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化,。這些工作,，用鑄造或機(jī)加工,，都很難實(shí)現(xiàn),。

●內(nèi)部流道：左腿的液壓管是暴露在外部的，而右腿中,，則直接集成到了“骨骼”內(nèi)部,，不僅更加可靠，還節(jié)省了固定液壓管的重量與體積

從波士頓機(jī)器腿部的進(jìn)化,，我們可以看出：工藝變革必須與設(shè)計(jì)變革結(jié)合起來(lái),，才有可能創(chuàng)造價(jià)值�,；氐狡���(chē)行業(yè),，燃油汽車(chē)的輕量化可以減少油耗與污染，而電動(dòng)汽車(chē)的輕量化更為重要——可以緩解續(xù)航問(wèn)題,。

盡管存在潛在的需求,，但將3D打印應(yīng)用到汽車(chē)行業(yè)還是困難重重。除了3D打印技術(shù)本身需要在成本,、速度上進(jìn)一步提升之外,，設(shè)計(jì)人才、設(shè)計(jì)軟件的進(jìn)化也刻不容緩,。

●設(shè)計(jì)軟件：傳統(tǒng)的CAD軟件,，大多是針對(duì)傳統(tǒng)制造方式設(shè)計(jì)的，像拓?fù)鋬?yōu)化,、晶格結(jié)構(gòu)這種功能還比較難用,，或根本沒(méi)用。

●設(shè)計(jì)人才：幾十年以來(lái),，無(wú)論是工業(yè)設(shè)計(jì)還是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，都是依據(jù)傳統(tǒng)工藝發(fā)展出的設(shè)計(jì)理念。在傳統(tǒng)理念中,，3D打印的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與晶格結(jié)構(gòu)無(wú)異于“大逆不道”—— 根本加工不出來(lái)的結(jié)構(gòu),，設(shè)計(jì)出來(lái)有什么意義呢?

所以說(shuō)，這不僅僅是3D打印一個(gè)行業(yè)的事業(yè),，而是需要多個(gè)領(lǐng)域跨界融合,，才能推動(dòng)得快一些,。這一點(diǎn)巨頭造車(chē)企業(yè)是把這點(diǎn)玩的行云流水一般，我們簡(jiǎn)單距兩個(gè)例子,。

1.帝斯曼與豐田汽車(chē)公司的全資子公司豐田汽車(chē)運(yùn)動(dòng)公司(以下簡(jiǎn)稱“TMG”)簽署了“同一個(gè)帝斯曼”技術(shù)合作框架協(xié)議,。該協(xié)議涉及帝斯曼所有為汽車(chē)行業(yè)提供材料和技術(shù)的業(yè)務(wù)部門(mén)，包括工程塑料,、迪尼瑪(超高分子量聚乙烯纖維) 和3D 打印技術(shù)包括Somos®光固化3D打印技術(shù)和其他技術(shù)例如FFF等,。

TMG是一家高性能汽車(chē)開(kāi)發(fā)、測(cè)試和制造公司,，提供廣泛的技術(shù)服務(wù),，活躍于多個(gè)賽車(chē)領(lǐng)域。其專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域之一就是采用增材制造方式(通常稱作 3D 打印)制造產(chǎn)品,，應(yīng)用于賽車(chē)和外部客戶的產(chǎn)品,。

2. 大眾表示，其與惠普(HP),、吉?jiǎng)P恩粉末冶金(GKN Powder Metallurgy)合作開(kāi)發(fā)的3D打印技術(shù),，根據(jù)不同零件樣式，最快可以達(dá)到50倍于其它3D打印方式的速度,。

第一個(gè)例子很明顯就是車(chē)企為了解決3D打印材料的瓶頸問(wèn)題,，而豐田在很早就已經(jīng)在TMG這方面進(jìn)行了3D打印的技術(shù)儲(chǔ)備。而第二個(gè)例子更加典型,，車(chē)企+設(shè)備+材料,，車(chē)企是非常善于通過(guò)各種方式整合產(chǎn)業(yè)資源從而達(dá)到某項(xiàng)技術(shù)在汽車(chē)應(yīng)用中的高效化。而國(guó)內(nèi)車(chē)企絕大部分目前僅僅把3D打印設(shè)備當(dāng)做一個(gè)輔助或者替代設(shè)備,，并沒(méi)有深入了解,。而設(shè)備商也因?yàn)?D打印設(shè)備涉及行業(yè)眾多，應(yīng)用需求高低差距較大導(dǎo)致3D打印設(shè)備商數(shù)量眾多,，質(zhì)量也相應(yīng)的有高有低,。有些設(shè)備商也只是單純的賣(mài)設(shè)備。而不知高科技集成的產(chǎn)品硬件的好壞只是一小部分,，甚至于不是最重要的,。為什么?我們參考蘋(píng)果硬件就知道了，高科技產(chǎn)品核心價(jià)值一直是軟件與方案,。誰(shuí)可以抓住這點(diǎn)誰(shuí)就可以拿下汽車(chē)制造這個(gè)龐大市場(chǎng),。制造!制造!制造!重要的事情說(shuō)三遍!

在2016年參加了商飛關(guān)于3D打印閉門(mén)會(huì)議，商飛的總經(jīng)理賀東風(fēng),，辛旭東等高層都參加了這個(gè)會(huì)議,。當(dāng)時(shí)邀請(qǐng)了許多3D打印設(shè)備商做演講，其中Concept Laser的演講內(nèi)容讓我記憶猶新,，不是演講人講的多精彩而是他的PPT詳細(xì)的介紹了如何試用他們的設(shè)備建立一個(gè)全新的制造廠,，從設(shè)備的布局,，零部件的打印順序，打印材料的補(bǔ)充等等,。我認(rèn)為這才是制造企業(yè)關(guān)注以及購(gòu)買(mǎi)3D打印設(shè)備真正的原因,。也正因?yàn)?D設(shè)備上對(duì)他的應(yīng)用行業(yè)有充分的了解才能有這樣的方案。

因此“ACR 2018 汽車(chē)3D打印技術(shù)在汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用論壇”應(yīng)運(yùn)而生,，希望可以給汽車(chē)制造-設(shè)備商-材料商搭建一個(gè)面對(duì)面相互交流分享自身技術(shù)的平臺(tái),，本次活動(dòng)我們將有眾多車(chē)企以及零部件企業(yè)出席參加聆聽(tīng)3D打印設(shè)備商就汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行方案分享。

來(lái)源：ACR  
部分內(nèi)容由自知乎大神張抗抗提供