3D打印能否革新汽車(chē)產(chǎn)業(yè)？

3D打印能否革新汽車(chē)產(chǎn)業(yè),？

  隨著“工業(yè)4.0概念”的不斷拋出，3D打印作為該革命技術(shù)支持的核心之一,，近年再次被推到市場(chǎng)的風(fēng)口浪尖,，已經(jīng)運(yùn)用于多個(gè)行業(yè)。而制造業(yè)的驕子－汽車(chē)及零部件制造則是3D打印技術(shù)重點(diǎn)推廣領(lǐng)域,。
而3D打印在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)目前的研發(fā)和應(yīng)用狀況如何,？目前最大的技術(shù)瓶頸是什么？未來(lái)將呈現(xiàn)何種形式,？文章將圍繞這一系列問(wèn)題來(lái)展開(kāi),。
一、3D打印是什么,？
在討論3D打印汽車(chē)之前,，先普及下3D打印概念：3D打印是快速成型技術(shù)的一種，又稱增材制造技術(shù),，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ),，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù),。與普通打印機(jī)相比，3D打印機(jī)的“墨水”為原材料,，通過(guò)若干層材料的堆疊達(dá)到立體效果,。有許多人將這一過(guò)程比喻為搭積木，的確有幾分相似,。

二,、3D打印跟傳統(tǒng)加工方式（CNC）的相輔相成
而提及3D打印，不免有人將其與號(hào)稱“當(dāng)今機(jī)械加工和機(jī)械制造領(lǐng)域的經(jīng)典之作”的CNC技術(shù)相比較,，探討中,，專家指出，這是兩種不同的技術(shù),，3D打印是增材制造,，是用增加相應(yīng)的材料來(lái)成型工件的。而CNC是減材制造,，是用去除多余的材料來(lái)成型工件,。這兩者也各有各的優(yōu)勢(shì),，CNC的加工精度會(huì)高于3D打印，而3D打印能夠制造的零件的復(fù)雜程度要遠(yuǎn)高于CNC,。3D打印是傳統(tǒng)加工方式的一種重要補(bǔ)充,，它的主要功能不是替代而是補(bǔ)充，因此,，3D打印和CNC結(jié)合是一種非常好的形式,。
三、3D打印的先進(jìn)性
3D打印技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于可以為復(fù)雜結(jié)構(gòu)金屬零部件免去開(kāi)發(fā)開(kāi)模環(huán)節(jié),，縮短新品開(kāi)發(fā)周期,，節(jié)省出更多的人力、財(cái)力和時(shí)間,。此外,，3D打印技術(shù)可使金屬零部件的力學(xué)性能和精度達(dá)到鍛造件的指標(biāo)，保證汽車(chē)零部件對(duì)于精度和強(qiáng)度的要求,。
四,、3D打印的巨大缺陷－不適合大批量生產(chǎn)
看過(guò)007系列最新電影《大破天幕殺機(jī)Skyfall》的觀眾，一定會(huì)對(duì)其中那輛1960年的阿斯頓·馬丁DB5汽車(chē)被炸成碎片的情節(jié)唏噓不已,。實(shí)際上,，那部付之一炬的豪車(chē)就是由3D打印技術(shù)制作的。
事實(shí)上,，3D打印并不是一個(gè)新概念,，已經(jīng)有近三十年的歷史，不過(guò)3D打印汽車(chē)的出現(xiàn)離我們并不遙遠(yuǎn),。2013年上半年,，一臺(tái)名為Urbee 2的小車(chē)誕生了，而其前身Urbee早在2010年就推出了,，只不過(guò)當(dāng)時(shí)由于各種問(wèn)題只停留在了概念階段,。Urbee 2包含了超過(guò)50個(gè)3D打印組件，但這相較傳統(tǒng)制造工藝顯得十分精簡(jiǎn),。車(chē)輛除了底盤(pán),、動(dòng)力系統(tǒng)和電子設(shè)備等，超過(guò)50%的部分都是由ABS塑料打印而來(lái),。據(jù)悉,，生產(chǎn)Urbee 2需要花費(fèi)2500小時(shí)，換算一下就是沒(méi)日沒(méi)夜也需要超過(guò)100天才能打印這樣一輛車(chē),。

2014年,，Local Motors公司推出了升級(jí)版的3D打印車(chē)Strati（斯特拉迪），此車(chē)的進(jìn)步之處首先在于它的底盤(pán)部分也采用了3D打印技術(shù)制造,，其次它的打印時(shí)間僅為44個(gè)小時(shí),。如果加上組裝時(shí)間,，最新的數(shù)據(jù)表明只需要三天就能造出Strati。從超過(guò)100天到3天,，效率的飛速提升預(yù)示著3D打印汽車(chē)的未來(lái)發(fā)展不可預(yù)估,。
而就在日前，德國(guó)獨(dú)立汽車(chē)設(shè)計(jì)公司EDAG在2015年的日內(nèi)瓦車(chē)展上帶來(lái)一款3D打印概念車(chē)LightCocoon,，新車(chē)外殼每平方米僅重19克,，是一張A4紙的四分之一。
盡管3D打印車(chē)在不斷的興起和升級(jí),，但是從客觀上來(lái)講,，3D打印技術(shù)應(yīng)用在汽車(chē)領(lǐng)域尚不是其強(qiáng)項(xiàng)，因汽車(chē)是一個(gè)大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,，而3D打印目前更適合于個(gè)性化產(chǎn)品和小批量產(chǎn)品的生產(chǎn),。
五、3D打印在汽車(chē)中的應(yīng)用圖解
目前3D打印技術(shù)有七種基本類型,，分別為材料熔融擠出FDM,、粘合劑噴射3DP，材料微滴噴射,、粉材平鋪融化,、直接能量沉積LENS、薄材疊加LOM,、光敏樹(shù)脂平鋪SLA,。其中，F(xiàn)DM,、粉材平鋪融化以及SLA已經(jīng)使用在汽車(chē)工業(yè)制造上了,。
專家表示，目前應(yīng)用主要有五大方面：
1,、用于設(shè)計(jì),；
2、結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件的直接制作,；
3、汽車(chē)上的輕量化結(jié)構(gòu)零件的制作,；
4,、定制專用的工件和檢測(cè)器具；
5,、整車(chē)模型的制作,。
不過(guò)在此值得提出的是，3D打印設(shè)備的實(shí)際意義是幫你在設(shè)計(jì)或者產(chǎn)品制樣的過(guò)程中提高某個(gè)環(huán)節(jié)的效率,，而不是完全代替整個(gè)流程,。就像Urbee,，3D打印機(jī)可以為它實(shí)現(xiàn)打印車(chē)身外殼、減重車(chē)身,、個(gè)性化設(shè)計(jì),，但電機(jī)等關(guān)鍵零部件都還是來(lái)自于傳統(tǒng)制造業(yè)。與傳統(tǒng)企業(yè)制造汽車(chē)區(qū)別最大之處在于,，3D打印汽車(chē)是先打印出單個(gè)的,、一體式的車(chē)身，再將其他部件填充進(jìn)去,，而不是將車(chē)身各部分組裝到一起,。

六、3D打印的瓶頸－材料種類少,、價(jià)格高
因?yàn)樗�的材料和工藝的特殊��,，目�?D打印技術(shù)運(yùn)用還是在汽車(chē)零件的原型階段，最為有優(yōu)勢(shì),。然這些跟汽車(chē)上實(shí)際使用的材料種類相比還是有很大差距的,。所以我們一般是看結(jié)構(gòu)件為主。
另外,，值得欣慰的是,，今年2月28日，工業(yè)和信息化部,、國(guó)家發(fā)展改革委,、財(cái)政部研究制定的《國(guó)家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃（2015－2016年）》提出要將3D打印與汽車(chē)、航空航天,、生物醫(yī)療等重要細(xì)分領(lǐng)域分門(mén)別類地進(jìn)行跨行業(yè)聯(lián)合,，突破一批增材制造專用材料。到2016年,，實(shí)現(xiàn)鈦合金,、高強(qiáng)鋼、部分耐高溫高強(qiáng)度工程塑料等專用材料的自主生產(chǎn),，滿足行業(yè)發(fā)展需求,。這對(duì)于3D打印材料的發(fā)展無(wú)疑是一劑強(qiáng)心針。
除種類少外,，3D打印在材料方面的另一道障礙則是成本,，材料成本是一個(gè)相對(duì)的概念，在批量非常小的情況下,，模具的成本攤在單件產(chǎn)品上的比較多,，這樣它的單件產(chǎn)品就會(huì)比較貴，但如果用3D打印的方式就不存在這個(gè)問(wèn)題,，所以單件或者小批量的產(chǎn)品用3D打印它的成本是相對(duì)來(lái)講低廉的,。而像年產(chǎn)幾十萬(wàn)輛汽車(chē)的這種批量,，如果用3D打印的方式目前來(lái)看成本是不合算的。所以,，我們明白了這個(gè)就把他應(yīng)用在個(gè)性化并且是小而復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件,，也就是獨(dú)一無(wú)二的那種產(chǎn)品上面，不是批量化的產(chǎn)品的上面,。
七,、總結(jié)
總體而言，3D打印在新開(kāi)發(fā)件的實(shí)驗(yàn),、試制階段,，還是有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)的。而我們芳卓?jī)?yōu)品3D打印服務(wù)中心可以為大家打印出多種材料,、各種結(jié)構(gòu)的零部件模型,，方便各大車(chē)企能進(jìn)行耐久、強(qiáng)度等臺(tái)架實(shí)驗(yàn)和環(huán)境實(shí)驗(yàn)等,。
對(duì)于3D打印未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),，我們芳卓?jī)?yōu)品認(rèn)為個(gè)性化定制是3D打印未來(lái)最適合的領(lǐng)域，而我們正是主打個(gè)性化這一領(lǐng)域,。而其發(fā)展中,，材料將會(huì)呈現(xiàn)多樣化，系列化的特點(diǎn),，從尺寸與溫度上形成系列,。
在人工智能盛行且一切皆有可能的今天，我們相信在不久的將來(lái),，3D打印在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用定會(huì)越來(lái)越廣,。