間接3D打印智造——汽車輕量化下的高價值增材制造解決方案
時間：2023-04-10 09:58 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
隨著碳排放標準日益趨嚴，汽車輕量化已成為了全球汽車工業的一致目標。根據歐洲汽車工業協會的研究，汽車質量每下降 100公斤，百公里油耗可下降0.4L，碳排放大約可以減少1公斤。而近些年，伴隨新能源汽車的迅速發展和普及，新能源汽車的研發對輕量化也愈發重視。據悉，新能源汽車每減重10%,續航里程可提升5%-6%，因此輕量化也是新能源汽車節能、降耗、增加續航里程的重要技術路徑之一。
節能減排一直都是汽車行業非常重視的問題。而對于車身的輕量化也一直是車廠研發的重要工作，幾公斤都會影響汽車性能的表現。但受限于傳統制造技術，一些創新的結構和材料存在“設計得出卻造不出”的問題，增材制造（3D打印）技術卻可直接從計算機模型數據中生成任何形狀的零件，可以實現傳統制造難以生產的零件。而且隨著3D打印技術的不斷突破，汽車制造領域已經越來越多采用3D打印技術進行汽車輕量化零部件研制測試。
如今，輕量化技術已成為汽車制造行業重要發展方向，汽車零部件除了可以采用更多的輕量化材料，如碳纖維、鋁合金、鎂合金等，以降低汽車重量，提高燃油經濟性和續航能力。還可以通過結構尺寸優化、形狀優化、拓撲優化等方面，在滿足設計性能的前提下實現輕量化結構設計，盡可能使汽車零部件材料在空間合理分布，從而獲得更輕的結構零件。但對于汽車結構件制造來說，更多的是不規則的幾何形狀，傳統車削加工均無法實現。而3D打印技術的無模復雜結構成型和材料層層疊加的特性，卻能夠實現高度的定制化和柔性化生產，同時還能減少生產過程中的浪費和成本。
PEP為汽車輕量化提供了新的技術路徑
粉末擠出打印技術（PEP）是由升華三維推出的一種將“3D打印+粉末冶金”相結合的金屬/陶瓷間接3D打印技術。該技術使用粘結劑與金屬/陶瓷粉末混煉造粒成顆粒材料，通過3D打印機系統加熱成熔融膏狀，再擠壓并逐層堆積成型，打印出結構件生坯。然后再結合粉末冶金的脫脂燒結等工藝進行后處理，獲得最終的高性能部件，從而獲得滿足實際應用需求的結構件。PEP技術廣泛適用于粉末冶金工藝的金屬和陶瓷材料，能夠制造出復雜結構、輕量化設計、一體化成型的結構零件。
PEP技術可應用于制造汽車輕量化零部件，如發動機缸體、傳動系統零部件、底盤和車身結構等。如在晶格結構填充設計汽車金屬零件3D打印案例中：設計工程師采用升華三維UPrise3D切片軟件填充設置功能，對零件模型指定區域進行獨特的晶格設計。通過PEP工藝實現復雜模型的打印成型和脫脂燒結，在不犧牲零件結構剛性和完整性的情況下，實現了輕量化的設計和制造，有效改進了其強度重量比，且節省了使用材料成本和廢料的產生，為汽車制造行業的可持續發展要求提供了一種新的技術路徑。
升華三維向汽車制造業提供高價值間接3D打印方案
目前，增材制造技術已經廣泛應用于汽車零部件制造領域。除了輕量化零部件的制造，PEP技術還可以用于汽車的快速原型制造、修復和改裝等領域，如發動機部件、制動系統、懸掛系統、底盤部件、輪轂等。汽車制造商可以通過PEP技術更加自由地設計和制造零部件，提高產品性能和創新水平，同時也可以根據市場需求和客戶要求進行快速制造和定制化生產。且PEP工藝采用基于FDM材料擠出方式，無需高能量激光設備，即可實現金屬/陶瓷產品的成型制造，具有低溫成型，高溫成性的特點，可以在確保產品性能的同時縮短生產周期和減少投入成本。在汽車制造工業領域具有廣闊的應用前景和發展空間。
3D打印技術集信息技術、材料技術、控制技術和智能制造技術于一體，使得其可以更好地滿足汽車行業的制造需求。在競爭激烈的汽車制造行業中，已經有越來越多的制造商采用3D打印技術用于大批量生產前低成本的測試產品和制造定制化的配件。雖然目前還未進入大規模生產環節，但已成為車企用于材料研發、樣品認證和小批量零件生產等的重要技術手段。相信在未來，3D打印勢必會給汽車制造行業帶來重大突破，將促進汽車行業向更高層次發展發揮重要作用。
升華三維一直致力于面向解決金屬/陶瓷傳統制造工藝無法制造的難題，積極貫通金屬/陶瓷制造全鏈條、全流程、全配套的高價值服務。可為科研教育、航天航空、軍事國防、汽車制造、生物醫療等應用領域，提供從材料開發制備、3D打印設備研發生產、脫脂燒結工藝到打印服務等一整套高性能間接3D打印整體解決方案。升華三維將持續深耕汽車制造應用領域，不斷提高3D打印創新制造能力，發揮PEP技術優勢，助力汽車制造生產向著定制化、輕量化和智能化的方向發展。
▲汽車輕量化的優勢
節能減排一直都是汽車行業非常重視的問題。而對于車身的輕量化也一直是車廠研發的重要工作，幾公斤都會影響汽車性能的表現。但受限于傳統制造技術，一些創新的結構和材料存在“設計得出卻造不出”的問題，增材制造（3D打印）技術卻可直接從計算機模型數據中生成任何形狀的零件，可以實現傳統制造難以生產的零件。而且隨著3D打印技術的不斷突破，汽車制造領域已經越來越多采用3D打印技術進行汽車輕量化零部件研制測試。
▲3D打印設計制造的汽車輕量化結構件（來源：升華三維）
如今，輕量化技術已成為汽車制造行業重要發展方向，汽車零部件除了可以采用更多的輕量化材料，如碳纖維、鋁合金、鎂合金等，以降低汽車重量，提高燃油經濟性和續航能力。還可以通過結構尺寸優化、形狀優化、拓撲優化等方面，在滿足設計性能的前提下實現輕量化結構設計，盡可能使汽車零部件材料在空間合理分布，從而獲得更輕的結構零件。但對于汽車結構件制造來說，更多的是不規則的幾何形狀，傳統車削加工均無法實現。而3D打印技術的無模復雜結構成型和材料層層疊加的特性，卻能夠實現高度的定制化和柔性化生產，同時還能減少生產過程中的浪費和成本。
▲拓撲優化的輕量化電氣發動機支架樣品（來源：升華三維）
PEP為汽車輕量化提供了新的技術路徑
粉末擠出打印技術（PEP）是由升華三維推出的一種將“3D打印+粉末冶金”相結合的金屬/陶瓷間接3D打印技術。該技術使用粘結劑與金屬/陶瓷粉末混煉造粒成顆粒材料，通過3D打印機系統加熱成熔融膏狀，再擠壓并逐層堆積成型，打印出結構件生坯。然后再結合粉末冶金的脫脂燒結等工藝進行后處理，獲得最終的高性能部件，從而獲得滿足實際應用需求的結構件。PEP技術廣泛適用于粉末冶金工藝的金屬和陶瓷材料，能夠制造出復雜結構、輕量化設計、一體化成型的結構零件。
▲粉末擠出打印技術（PEP）
PEP技術可應用于制造汽車輕量化零部件，如發動機缸體、傳動系統零部件、底盤和車身結構等。如在晶格結構填充設計汽車金屬零件3D打印案例中：設計工程師采用升華三維UPrise3D切片軟件填充設置功能，對零件模型指定區域進行獨特的晶格設計。通過PEP工藝實現復雜模型的打印成型和脫脂燒結，在不犧牲零件結構剛性和完整性的情況下，實現了輕量化的設計和制造，有效改進了其強度重量比，且節省了使用材料成本和廢料的產生，為汽車制造行業的可持續發展要求提供了一種新的技術路徑。
升華三維向汽車制造業提供高價值間接3D打印方案
目前，增材制造技術已經廣泛應用于汽車零部件制造領域。除了輕量化零部件的制造，PEP技術還可以用于汽車的快速原型制造、修復和改裝等領域，如發動機部件、制動系統、懸掛系統、底盤部件、輪轂等。汽車制造商可以通過PEP技術更加自由地設計和制造零部件，提高產品性能和創新水平，同時也可以根據市場需求和客戶要求進行快速制造和定制化生產。且PEP工藝采用基于FDM材料擠出方式，無需高能量激光設備，即可實現金屬/陶瓷產品的成型制造，具有低溫成型，高溫成性的特點，可以在確保產品性能的同時縮短生產周期和減少投入成本。在汽車制造工業領域具有廣闊的應用前景和發展空間。
▲3D打印汽車金屬結構件（來源：升華三維）
3D打印技術集信息技術、材料技術、控制技術和智能制造技術于一體，使得其可以更好地滿足汽車行業的制造需求。在競爭激烈的汽車制造行業中，已經有越來越多的制造商采用3D打印技術用于大批量生產前低成本的測試產品和制造定制化的配件。雖然目前還未進入大規模生產環節，但已成為車企用于材料研發、樣品認證和小批量零件生產等的重要技術手段。相信在未來，3D打印勢必會給汽車制造行業帶來重大突破，將促進汽車行業向更高層次發展發揮重要作用。
▲3D打印設計制造的汽車輕量化結構件（來源：升華三維）
升華三維一直致力于面向解決金屬/陶瓷傳統制造工藝無法制造的難題，積極貫通金屬/陶瓷制造全鏈條、全流程、全配套的高價值服務。可為科研教育、航天航空、軍事國防、汽車制造、生物醫療等應用領域，提供從材料開發制備、3D打印設備研發生產、脫脂燒結工藝到打印服務等一整套高性能間接3D打印整體解決方案。升華三維將持續深耕汽車制造應用領域，不斷提高3D打印創新制造能力，發揮PEP技術優勢，助力汽車制造生產向著定制化、輕量化和智能化的方向發展。
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