3D 打印離汽車制造還有多遠(yuǎn),？工藝變革必須與設(shè)計變革結(jié)合起來,，才有可能創(chuàng)造價值,。

文： 知乎 | 張抗抗,，清華大學(xué)汽車工程系本科,、博士,，南極熊3D打印智庫成員,。

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)模仍然不到整個制造業(yè)的一個零頭。

汽車制造,，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領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,，那我們就可以說 3D 打印真的站穩(wěn)腳跟了,。那么，3D 打印離汽車制造還有多遠(yuǎn)呢,？

盤點(diǎn) 3D 打印的汽車應(yīng)用
一,、快速原型
3D 打印最早的時候，叫做快速原型(Rapid Prototyping)技術(shù),。原因在于：那時候它唯一的用途就是做快速原型,，也就是設(shè)計驗證、裝配驗證,、功能驗證等,。

近年來，3D 打印進(jìn)入汽車行業(yè),，最自然而然的方式就是快速原型,。對汽車企業(yè)來說，用 3D 打印做快速原型,，不一定更便宜,，但一定會節(jié)省時間,。對于車型研發(fā)來說，時間就是金錢,。

3D 打印儀表盤殼體 圖片來源: 武漢薩普

3D 打印 + 后處理 電子電器系統(tǒng)殼體

金屬 3D 打�,。嚎梢赃M(jìn)行功能驗證

總體來說，3D 打印以快速原型的角色進(jìn)入汽車行業(yè),，是相對較為深入的,。但是，這些應(yīng)用總體來說是替代性的,，而非是革新性的,。3D 打印的野心不止于此。

二,、個性化定制
3D 打印可以個性化定制,，為每個消費(fèi)者提供獨(dú)一無二的汽車。然而,，這同時會增加額外的成本,，消費(fèi)者是否愿意為這部分成本買單呢？

寶馬 Mini Cooper 的一個成功案例給出了答案：
寶馬 Mini Cooper 的 3D 打印定制 https://www.zhihu.com/video/1042471362841092096

首先通過寶馬 Mini Cooper 的訂購系統(tǒng),，可以設(shè)計自己喜歡的文字,、圖案。

下單之后,，會收到制作好的零件,。不需要專門的技師，自己就可以安裝,。

不得不說,，把自己喜歡的名字、圖片刻在自己的愛車上,，這種“官方改裝”服務(wù)還是挺令人動心的。價格也不貴,，才 149 歐元（總共 4 個部件,，3D 打印是其中兩個）。

相對于快速原型,，寶馬 Mini Cooper 使用 3D 打印創(chuàng)造了新的價值,，更有啟發(fā)性。

三,、老爺車 / 事故車改裝與修復(fù)
這個邏輯很通順,，停產(chǎn)的老爺車如果壞了，修理起來是一件麻煩的事情,，這時候就需要 3D 打印,。事故的拍賣車,，部分零件也很難找，可能就需要 3D 打印派上用場,。不同的是,，事故拍賣車的修復(fù)，對成本更敏感——若修復(fù)成本比汽車殘值還高,，我何必修復(fù)呢,？

這部分應(yīng)用的資料我目前掌握得較少，以后找到了再補(bǔ)上,。

四,、直接打印汽車？
美國的 Local Motors 公司宣稱,，直接 3D 打印汽車,。這是一個宏大的口號，然而尚未對汽車業(yè)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的影響：說到底,，也只是打印一個外殼而已,。


據(jù)說使用了碳纖維 3D 打印，實(shí)際上是纖維增強(qiáng)型塑料打印,，具體性能,、是否能過汽車法規(guī)，是個問號,。

Local Motor 3D 打印汽車

中國 XEV 也是要 3D 打印汽車,，很明顯在商業(yè)模式上要比 Local Motors 想得更清楚一些，而且在設(shè)計上更能發(fā)揮出 3D 打印的優(yōu)勢,。當(dāng)然,，要想落實(shí)到應(yīng)用，這仍然不是一件容易的事情,。

詳細(xì)見這篇文章 ：https://zhuanlan.zhihu.com/p/34481531

XEV 的 3D 打印汽車

突破汽車核心應(yīng)用的關(guān)鍵點(diǎn),？
如果你是一名汽車工程師，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,。其實(shí)，我也是汽車工程師,，我都不耐煩了：無論是快速原型,、個性定制、修理改裝,、外殼打印,，這不過都是邊邊角角、錦上添花,、可有可無的應(yīng)用�,�,！

能不能講重點(diǎn)呢？
如果要突破汽車的兩個核心應(yīng)用,，逃不過兩個關(guān)鍵詞：量產(chǎn)與輕量化,。

第一點(diǎn)很好理解，如果汽車的上千個零件中,，沒有任何一個是 3D 打印的,，那怎么好意思說 3D 打印突破了汽車行業(yè)呢？反過來,，如果有任何一個不太小的零件使用了 3D 打印來制造,，這一個零件的產(chǎn)值可能就超過了目前 3D 打印整個行業(yè)。

然而,，想找到這個量產(chǎn)應(yīng)用的點(diǎn),，何其困難？
3D 打印成本高,，而汽車行業(yè)對成本極其敏感,。 為何 3D 打印率先在飛機(jī)制造上率先使用？就在一汽車制造對成本不太敏感,。
3D 打印速度慢,，而汽車行業(yè)對產(chǎn)能要求高。 中國每年要制造 3000 萬輛汽車,，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)特的價值,。

有人逐個考查過上的汽車每個零件,，得到的結(jié)論是：目前車上的所有零件，3D 打印都比不過傳統(tǒng)制造工藝,。

這個結(jié)論是對的,，但有一個誤區(qū)。那就是,，設(shè)計與工藝是密不可分的,，車上所有的零件都是依據(jù)傳統(tǒng)制造工藝設(shè)計的，3D 打印能比得過那就奇了怪了,！如果想找到 3D 打印有優(yōu)勢的零件，必須要把設(shè)計與工藝結(jié)合起來,！

為了方便理解,，在此舉個例子：

波動頓動力機(jī)器人后空翻 https://www.zhihu.com/video/1042482885630078976

大家還記得這個靈活的機(jī)器人嗎？ 這是由 Boston Dynamics 開發(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,，并不會比沖壓,、鑄造出來的密度更低，要想實(shí)現(xiàn)輕量化,，必須在設(shè)計上下功夫,。

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”有一個明顯的中空部分,，這就是通過拓?fù)鋬?yōu)化來實(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)計變革結(jié)合起來,，才有可能創(chuàng)造價值。

回到汽車行業(yè),，燃油汽車的輕量化可以減少油耗與污染,，而電動汽車的輕量化更為重要——可以緩解續(xù)航問題。

盡管存在潛在的需求,，但將 3D 打印應(yīng)用到汽車行業(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)計人才,、設(shè)計軟件的進(jìn)化也刻不容緩,。

設(shè)計軟件：傳統(tǒng)的 CAD 軟件，大多是針對傳統(tǒng)制造方式設(shè)計的,，像拓?fù)鋬?yōu)化,、晶格結(jié)構(gòu)這種功能還比較難用，或根本沒用,。
設(shè)計人才：幾十年以來,，無論是工業(yè)設(shè)計還是結(jié)構(gòu)設(shè)計，都是依據(jù)傳統(tǒng)工藝發(fā)展出的設(shè)計理念,。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)無異于“大逆不道”—— 根本加工不出來的結(jié)構(gòu)，設(shè)計出來有什么意義呢,？

所以說,，這不僅僅是 3D 打印一個行業(yè)的事業(yè)，而是需要多個領(lǐng)域跨界融合,，才能推動得快一些,。

文： 知乎 | 張抗抗，清華大學(xué)汽車工程系本科,、博士,，南極熊3D打印智庫成員。

嚴(yán)重同意，非常有道理,！